Como corresponde a mi profesión, soy un ávido lector de literatura de ciencia ficción, y respecto a ella tenía un post pendiente. Además, hace mucho que no utilizo la categoría FCF, y no quiero hacer llorar a Sergio. Por ello, he decidido crear un nuevo apartado en el blog dedicado a este género literario que tantas horas de satisfacción me ha dado. Así, bajo la etiqueta “Nodo de SciFi” podréis encontrar análisis, comentarios y noticias sobre literatura de Ciencia Ficción.

Es evidente que muchos post estarán dedicados a clásicos del género escritos hace bastantes años y leídos ya por cualquier fanático, pero creo que nunca está de más analizar de nuevo ese libro que a tanta gente ha enamorado e intentar que alguna persona más lo descubra.

Sin más explicaciones, comenzamos con el post inaugural:

El Juego de Ender, Orson Scott Card (1977)

El Juego de Ender es una de esas novelas que, sin tener un comienzo glamuroso ni ninguna muestra de parafernalia espectacular, te engancha y no te permite separarte de sus páginas. Y eso es debido a su argumento, el cual ahonda en los sentimientos humanos más de lo que es costumbre en el género.

Este libro, nos relata la historia de Ender Wiggins, un niño nacido en una Tierra sumida en una postguerra y temerosa de una invasión alienígena que acabe con ellos, tras haberse salvado milagrosamente de la última incursión de una raza gregaria conocida como Insectores. Ender, tercer hijo de una familia anodina sufre desde niño el rechazo del mundo que le rodea debido precisamente a que es un “Tercero”, un tercer hijo casi prohibido por las leyes de control de natalidad en un mundo superpoblado. La única razón por la que Ender ha nacido es para llevar a cabo la tarea para la que sus dos hermanos han sido desechados, convertirse en el mayor estratega militar de la historia de la humanidad.

Así, la novela nos relata la vida de Ender en la Escuela de Batalla, la academia militar donde la Hegemonía terrestre entrena a niños como perfectos soldados desde los seis años; un lugar al que a Ender le costará llamar hogar debido a las numerosas dificultades por las que sus tutores le hacen pasar, las obligadas pruebas de su excepcionalidad que le convertirán irremediablemente en un repudiado por todos los que le rodean; convirtiendo un juego de ordenador (de ahí el título de la novela) en el único refugio de los sentimientos y las frustraciones del niño soldado.

De esta manera, a través de unas 300 páginas, Scott Card profundiza como ningún escritor antes en los sentimientos de Ender, reflejando en ellos los miedos que todo hombre y mujer guarda en su interior; miedo al rechazo, miedo a no tener éxito, miedo a no conocerse a sí mismo, miedo a no ser como uno mismo desearía… sensaciones que provocan tal profunda identificación con el personaje infantil que el lector no puede sino leer página tras página buscando el consuelo de Ender y el suyo mismo.

Por supuesto, y pese a esta absoluta dedicación al interior de la mente humana, el Juego de Ender es una novela de Ciencia Ficción, y como tal visiona el futuro de cierta manera peculiar en el género y que, retrospectivamente, asusta. Uno no puede si no verse recorrido por un escalofrío al leer sobre los foros de discusión de la red mundial, las noticias instantáneas en pantallas o los videojuegos, así como una informática muy cercana en fundamento a la actual. Por supuesto, hay cientos de cosas imposibles, pero es que si no, no sería Ciencia Ficción. Cosas como la comunicación más rápida que la luz o los viajes interestelares son tópicos del género que no abandonan la novela de Scott Card.

En definitiva, “El Juego de Ender” es un título altamente recomendado para cualquier lector y en particular para los aficionados a la Ciencia Ficción. No dejará indiferente a nadie.

Ya que últimamente está muy de moda todo lo relacionado con la física nuclear y subatómica (siendo el LHC el culpable de todo esto) no estaría de más que algunos conocimientos básicos llegasen al público en general para que comprendiesen porqué el dinero público se invierte en eso de acelerar partículas. Para ello, un primer paso sería enumerar y explicar la multitud de fenómenos cuánticos que se presentan en la naturaleza y que, tras años de estudio, hemos sido capaces de desarrollar y de utilizar a nuestro favor en la tecnología.

Si bien existe una base muy amplia detrás de todos estos efectos, existen muchos libros y artículos que se dedican a desgranar propiedades cuánticas como la indeterminación o el porqué de la descripción a través de funciones de onda de una manera muy clara y, por supuesto, mucho mejor de lo que yo podría hacer en este humilde blog.

Sin embargo, hay un efecto bastante curioso que no se suele tratar a nivel divulgativo y que se relega a ser explicado en los libros de física cuántica propiamente dicha, libros que no están al alcance de la comprensión de cualquiera (a veces ni de los que nos dedicamos a esto). Este es el efecto túnel.
El efecto túnel es la propiedad que tienen las partículas subatómicas de cruzar a terrenos que, según la física clásica estarían prohibidos para ellas; hablando en términos más técnicos, la capacidad de las partículas de cruzar una barrera de potencial. Para comprender esto con claridad supongamos que lanzamos un electrón (una partícula de carga negativa) contra otro. Puesto que las dos partículas poseen idéntica carga eléctrica, aparecerá una fuerza encargada de repelerlas y que, en ausencia de otras fuerzas, impedirá que las partículas se toquen entre sí; es decir, el campo eléctrico creado por las partículas genera una barrera que les impide tocarse.

Este es un pequeño análisis de la situación mediante términos clásicos, en los que el electrón posee una posición y una velocidad definidas. Sin embargo… ¿qué ocurre si observamos el fenómeno de manera correcta bajo las leyes de la física cuántica, concretamente del principio de incertidumbre? Como este principio explica, una partícula no posee una posición y una velocidad definidas, si no que ambas magnitudes están difusas, pueden tomar valores de un amplio catálogo, cumpliéndose que, cuanto mejor conozcamos una de las magnitudes, peor conoceremos la otra. Así, una pequeña reflexión sobre el fenómeno anterior nos lleva a la conclusión de que, si la incertidumbre en la posición es lo suficientemente alta, esta podrá extenderse hasta la región que, en principio sería inaccesible, provocando que la partícula pueda estar encontrarse en ella.

Puede parecer endemoniadamente incomprensible, como todo lo que ocurre en terreno cuántico, pero tiene su lógica detrás si se estudia el fenómeno desde el objetivo de las funciones de onda.

Es decir, supongamos que el electrón que lanzamos contra la barrera está representado por una función que, en ciertos términos, definirá la probabilidad de encontrar al electrón en las distintas zonas de espacio. Esta función de onda, como todas las de su tipo, se obtiene como solución de la ecuación de Schrödinger:

Y aquí es donde aparece la distinción con la teoría clásica y el porqué del efecto túnel.

En física clásica, el movimiento de las partículas está regido por las ecuaciones de Newton, ecuaciones cuya solución es nula si la partícula tiene menos energía de la que necesita para cruzar las barreras de potencial. Es decir, la partícula “sufre” los efectos del Principio de Conservación de la Energía. Veámoslo así, supongamos que lanzamos la partícula hacia arriba con todas nuestras fuerzas y, por tanto, otorgándole una cantidad de energía en forma de velocidad (energía cinética). Es lógico, que llegará un punto desde el que la partícula no pueda subir más, y este punto será más alto cuanta más velocidad, más energía cinética, tenga la partícula; siendo los puntos más altos inaccesibles para esta.

Sin embargo, en el mundo de la física cuántica esto no ocurre. La anterior ecuación de Schrödinger, que sustituye a las ecuaciones de Newton a la hora de conocer la evolución de un sistema, posee solución no nula incluso si la energía de la partícula es menor que la necesaria para acceder a determinadas zonas del espacio. Esto provoca que exista una probabilidad, menor cuanto más penetremos en la barrera de potencial, de encontrar a la partícula en zonas que, en principio, serían inaccesibles para ella. ¡Y esto se da incluso cuando la partícula “rebota” en la barrera de forma completa!
Así pues, el poder encontrar partículas fuera de su zona accesible es una confirmación directa de la validez de la explicación cuántica y un fenómeno que permite multitud de usos en la tecnología moderna.

Funcionan, utilizando el efecto túnel como fenómeno fundamental: los grandes telescopios de efecto túnel, ciertos tipos de detectores de radiación y determinados componentes electrónicos como los diodos túnel entre otras cosas. También es el efecto túnel el culpable de la capacidad de Gata Sombra de atravesar las paredes, provocando que todas las moléculas de su cuerpo tunelen a la vez.

Y como último párrafo os dejo una curiosidad sobre el efecto túnel. Recordemos que, este fenómeno, implica que las partículas puedan estar en zonas a las que, en principio no podrían llegar. Bueno, pues os comunico que existen posibilidades de que todas vuestras moléculas tunelen a la vez y os convirtáis en las primera persona en Marte. ¿La pega? Esto solo ocurrirá una vez en un tiempo igual a dos edades del Universo… aunque bueno, yo estoy convencido de haber perdido un anillo porque tuneleó a través del suelo…

Así que ya sabéis, la verdad está ahí fuera… o por lo menos existe alguna probabilidad de que esté.

En la entrada anterior os hablé de un ingenio nacido de la ciencia ficción y que últimamente está cobrando bastante protagonismo: el ascensor espacial. Terminé la entrada mencionando algunos de los problemas que suscita la construcción de un dispositivo de este tipo, más allá de los típicos, como el viento; que provocan que cada año, los concursos que la Agencia Espacial Norteamericana convoca alrededor del ascensor espacial, queden casi vacios. Y digo casi, porque poco a poco, cada año más, van apareciendo propuestas muy completas que podrían desembocar en una realidad en una cantidad razonable de años. Todo esto es posible gracias a que, desde hace poco, se conoce un material capaz de solucionar el mayor inconveniente para la construcción del ascensor, la resistencia a la tracción. Y es sobre este material, sobre el que mi mente preclara os va a hablar hoy.

Como comenté en la entrada anterior, el mayor inconveniente que se presenta a la hora de diseñar un ascensor espacial es encontrar un material lo suficientemente fuerte para el cable. Aunque parezca mentira, la mayoría, por no decir todos, de los materiales que os pueden estar rondando por la cabeza no servirían para esta empresa. Esto es debido a lo que se conoce como “resistencia a la tracción”.

Cuando construimos un cable de un material determinado y lo sometemos a un esfuerzo de tracción (es decir, tiramos de él con cierta fuerza o le colgamos un peso) el material tiende a estirarse más o menos dependiendo de una magnitud que se conoce como “Módulo de Young” y que es característica de cada material.
Fundamentalmente, el módulo de Young es la fuerza que es capaz de soportar el material por cada metro cuadrado que tenga de superficie. Así, un cable de acero podrá soportar más fuerza, y por tanto más fuerza, cuanta más área posea y más alto sea su módulo de Young, como corresponde a la idea intuitiva de que cuanto más gorda sea una cuerda más peso soporta.

De esta manera, una goma elástica típica, como las que todos hemos utilizado para incordiar la calva de algún profesor detestable, suele tener un módulo de Young que ronda los 600 o 700 Newton por metro cuadrado, mientras que un cable de acero como los que se utilizan en las grúas o para afianzar la carpa de las fiestas del pueblo suele rondar los 100 GigaNewton por metro cuadrado (cien mil millones de Newton por metro cuadrado). Sin embargo, y pese a ser este último número bastante asombroso, ninguno de estos materiales es capaz de soportar el esfuerzo indefinidamente.

Pese a que se podría pensar que un material solo se rompe si lo sometemos a un esfuerzo mayor al que es capaz de resistir, esto es solo verdad a medias, y ha sido una de las verdades más amargamente descubiertas de la historia de la humanidad. En realidad, cuando se somete un material a un esfuerzo, pese a resistirlo, el material pierde, poco a poco, sus propiedades elásticas (su capacidad de recuperarse) en lo que se conoce como fatiga del material. Y digo que ha sido uno de los descubrimientos más amargos de la humanidad por las circunstancias en la que este ocurrió, que no fueron otras que la extraña e inexplicable fecha de caducidad que cierto modelo de avión británico presentó durante la década de los cincuenta. Cuando uno de estos aviones alcanzaba cierta cantidad de horas de vuelo, sus alas estaban tan increíblemente fatigadas que rompían y provocaban un accidente aéreo con la consiguiente mutilación o muerte del piloto.

Y este es el mayor inconveniente para la construcción de un ascensor espacial, pues hasta comienzos de los años noventa no se conocía ningún material capaz de soportar indefinidamente su propio peso y no sentir fatiga ante él. Sin embargo, todo eso cambió cuando, en 1991, un físico japonés apellidado Iijima y galardonado con el “Premio Príncipe de Asturias” de este año, descubriese los nanotubos de carbono.

Los nanotubos de carbono han sido una sustancia que ha estado presente inconscientemente en los mejores aceros del mundo desde el comienzo de la humanidad. Se han encontrado trazas de nanotubos de carbono en el acero de Damasco o en las hojas de las espadas de los samuráis japoneses.

Un nanotubo de carbono es una de las formas atrópicas del carbono, es decir, una de las múltiples formas en las que los átomos de carbono se pueden agrupar. Para que nos entendamos, los átomos de carbono jugarían el papel de piezas de Lego, las cuales se pueden juntar formando distintas estructuras; a saber: grafito, diamante, fullerenos y nanotubos. Estos últimos se componen básicamente de una lamina de grafito, en la que sus átomos están dispuestos de una forma geométrica determinada, enrollada sobre sí misma para formar un tubo de apenas dos nanómetros de diámetro y más de 10^5 nanómetros de largo.

Es precisamente, su relación longitud-grosor, junto con la especial disposición de los átomos, la que hace que los nanotubos de carbono sean tan útiles para la construcción del cable de un ascensor espacial, pues esa configuración especial les otorga un módulo de Young de entre 1,5 y 4 TeraPascales (un TeraPascal es un billón español de Newton partido por metro cuadrado), entre diez y cuarenta veces más que un cable de acero de alta resistencia. De hecho, se ha calculado que un cable de ascensor espacial fabricado de nanotubos de carbono y compuesto de una cadena simple de tubos (teniendo de esta manera un grosor de apenas dos nanómetros) no solo sería capaz de resistir su peso indefinidamente, si no que podría levantar sin problemas una carga de unos pocos cientos de kilos. Equivalentemente, sería como si con uno de vuestros pelos (escoged el lugar donde sean más fuertes y rizados) pudieseis levantar un peso de varias toneladas. ¡¡Menudo dolor de huevos!!

Pero no solo el ascensor espacial es lo que hace atractivos a los nanotubos de carbono. Desde que se descubrieron y se empezaron a fabricar en los primeros años de la década de los 90, sus increíbles propiedades físicas han provocado que se comiencen a utilizar en los proyectos tecnológicos más avanzados, y no tardarán mucho en llegar a los dispositivos de consumo común. Pero eso… es cosa de otro post…

Jane Collins miró a través de la ventana de la cabina para observar un panorama igualmente terrorífico y bello: un mar de nubes tormentosas que cubrían todo el cielo bajo ella hasta donde la vista alcanzaba. Cerrando fuertemente los ojos, deseó que la cuerda del ascensor no se rompiera…

Este es un párrafo típico que, pese a ser de mi invención, se podría leer en novelas como “La Telaraña entre los Mundos”, “Las Fuentes del Paraíso” o la famosa “Trilogía de Marte”. Y es que en todas estas novelas aparece un artefacto común: “El Ascensor Espacial”.

Pero… ¿qué es un ascensor espacial? Si vuestras rápidas mentes están pensando que el término puede estar asociado a alguna compleja construcción orbital alimentada con energía atómica y capaz de destruir el universo (no, no penséis en el LHC) siento deciros que estáis equivocados, pues el ascensor espacial no es ni más ni menos que eso, un ascensor para ir al espacio.

La idea básica consiste en tender un cable entre alguna zona de la tierra, preferiblemente en el océano para poder compensar los movimientos del cable debido a condiciones atmosféricas adversas; y una estación espacial situada en órbita geosíncrona con la Tierra. De esta manera, se podría ascender a una órbita baja terrestre sin necesidad de consumir grandes cantidades de combustibles térmicos, solamente adhiriendo una cabina de ascensor al cable y recorriéndolo con la ayuda de un motor eléctrico.

Por supuesto, las primeras menciones al ascensor espacial fueron realizadas en las novelas de ciencia ficción, mostrando al mundo que, como siempre, un buen escritor se adelanta los logros científicos de cualquier época. La primera novela publicada en la que aparece un ascensor espacial es “Las Fuentes del Paraíso” (Fountains of Paradise) de Arthur C. Clarke. En ella, un grupo de ingenieros diseña y construye un ascensor espacial en alguna zona de África. A la par que Clarke, otro escritor inglés sugiere la idea del ascensor espacial en una de sus novelas; éste es Charles Sheffield en su novela “La Telaraña entre los Mundos”.
Desgraciadamente para este último, pese a haber escrito su novela antes que Clarke y ser por ello el verdadero padre del ascensor espacial en la literatura; su novela fue publicada unos meses más tarde que la de su colega, siendo el atribuyó el mérito a este, que junto al ascensor espacial se le atribuyen actualidad también la primera visión de un satélite geoestacionario.

Desde que estos dos escritores diesen a luz la idea del ascensor espacial, éste no ha sido un tema tan prolífico como otros en la literatura de ciencia ficción, aunque sí ha tenido varias apariciones a lo largo de este último siglo.

La idea del ascensor espacial aparecido en varias novelas como 3001: Odisea Final, también de Clarke; o la famosa trilogía sobre la terraformación de Marte: Marte rojo, Marte azul, Marte verde; en los cómics, como en el manga Battle Angel Alita; o incluso ha tenido su aparición en un videojuego de reciente edición y gran tirada como ha sido la trilogía Halo, de Bungie.

Pero no sólo en la ficción ha aparecido este útil artilugio. Actualmente es, y lo ha sido durante todo el siglo xx, junto con las nuevas lanzaderas seto la estación lunar, uno de los ingenios espaciales alrededor de los que más se investiga y especula. Ya desde 1960, algunos científicos han presentado artículos que han ido desde el absurdo hasta lo completamente serio alrededor de la idea de construir un verdadero ascensor espacial en la Tierra.

A través de todo está miríada de artículos y publicaciones científicas y pseudo-científicas, se han propuesto diversas soluciones a los problemas que aparentemente presenta el ascensor espacial. Uno de estos problemas está en mantener estable la órbita geosíncrona de la estación espacial a la que va ligada el cable. Para solucionar este problema la propuesta más aceptada es la de colgar al otro lado de la estación espacial, hacia el espacio, un cable de igual longitud que el que se tiende hacia la Tierra, o un sobrepeso, de manera que el centro de masas del sistema se mantenga sobre la órbita estable.

Sin embargo, el mayor problema al que nos enfrentamos en la construcción de un ascensor espacial es la búsqueda de un material lo suficientemente resistente como para soportar todo el peso del cable de más de 36000 kilómetros que se supone que se debería colgar y el de la cabina del ascensor. Este es el gran problema del ascensor espacial, la necesidad encontrar un material lo suficientemente resistente para construir el cable.

Hasta hace poco parecía que el ascensor espacial, debido a este gran problema, se iba a mantener dentro del terreno de la ciencia-ficción durante muchísimos años, sino para siempre. Sin embargo recientemente, y habló de los años 90, se ha encontrado un material que podría solucionarnos la vida la hora de construir el fuerte cable que necesita el ascensor. ¿Cuál es este material? Seguid atentos a Asturphysics y lo descubriréis en la próxima entrada.

PD: Le dedico la entrada a Gouki, que su insitencia a la hora de mencionar cada poco el ascensor espacial en el foro Homoscience me llevó a escribir esta entrada xD

Esta semana me ha llegado un regalo inesperado, un libro que tenía pedido desde hace varios meses y que, por tener que importarlo de Estados Unidos, ha tardado más de lo habitual.

El libro en concreto es Mass Effect: Revelation, una novela (precuela) basada en el universo del que quizás sea el mejor videojuego que se ha hecho en muchísimo tiempo, de nombre homónimo a la novela, Mass Effect, un juego que no dejo de recomendar a todos los propietarios de una Xbox 360 y ahora también a los poseedores de un PC medianamente potente, pues mañana (si no hay cambios de última hora) sale a la venta la versión para ordenador.

Pero centrandonos en el libro, la verdad es que todavía no he podido leer más que el prologo (tengo que estudiar y, además, todavía tengo a medias y pendiente de criticar “La Guerra de Dos Mundos”.) pero aún así la impresión que me ha dado ha sido más que buena, con un buen estilo de escritura y una presentación de los hechos que llevan a la constitución del videojuego (ldonde pone show contiene spoilers del videojuego).

[spoiler]El prólogo se ambienta en el preludio de la Guerra del Primer Contacto y cuenta, además, la repercusión de los descubrimientos extraterrestres sobre los gobiernos y las religiones de la Tierra[/spoiler]

La historia se centra alrededor de David Anderson, personaje conocido por los que hallan jugado al juego, el cual tiene que investigar una estraña masacre en una base de investigación militar. para la misión contará con la ayuda del turiano Saren, miembro de los Espectros, el cuerpo de operaciones especiales al servicio de la Ciudadela.

[spoiler]Como veis, lo narrado en esta novela no es otra cosa que la historia que el propio Anderson comenta durante el juego, en la que estuvo a punto de ingresar en los Espectros pero Saren se la jugó.[/spoiler]
Comentar, también, que el libro está escrito por Drew Karpyshyn, autor de varias novelas del universo extendido de Star Wars y guionista tanto del videojuego Mass Effect como del celebre, y vitoreado por crítica y jugadores, Star Wars: Caballeros de la Antigua República.

Sin más, solo recordaros las palabras que se graban en la mente de todos los que comienzan una partida de Mass Effect:

“Aquello fue nombrado por la humanidad como el descubrimiento más importante de la historia; el resto de razas de la galaxia los conocen como Efecto de Masa”

PD: Tengo también encargada la segunda novela, que sale a la venta en EEUU en Julio, también tocara un análisis de ella.