Entrades amb l'etiqueta ‘radiació electromagnètica’

Maxwell i el descans

dijous, 3/08/2017

Una companya, en acomiadar-nos fa uns dies abans de les vacances, em va aconsellar escriure coses fresques, a l’estiu. Tenia tota la raó. Només faltaria que ens escalféssim el cap, amb la calor que fa!

Mentre anava donant-li voltes, una entrevista a en Raimon Espon em va arribar com caiguda del cel, i em va resoldre el tema de la setmana. Perquè, què més fresc que parlar del descans i de l’aigua?

En Raimon Espon és saurí. Diu que sap trobar aigües soterrànies, i que a més ha après a percebre les seves radiacions electromagnètiques i a detectar les seves freqüències. Explica que tot és degut al frec entre l’aigua que flueix i la terra i roques, frec que fa que l’aigua es carregui d’electricitat estàtica. Els corrents elèctrics generats per aquest fenomen electrostàtic acaben produint ones electromagnètiques que es transmeten en direcció vertical i que produeixen micro-convulsions musculars a la gent que és just al seu damunt. Això sí, només molt poca gent és capaç de percebre conscientment aquestes micro-convulsions. En Raimon està ben segur que l’aigua soterrània en moviment és la font més nociva que hi ha de radiació electromagnètica, però la solució és ben fàcil, diu: només cal canviar la posició del llit, perquè si tens un corrent d’aigua soterrani sota la cuina no passa res, però tenir-lo sota el llit és com dormir abraçat a una bateria de 12 volts. Si  no canviem la posició del llit, explica, no podrem descansar bé i a la llarga, això ens afectarà la salut.

He de dir que el que més em va preocupar és que fos una entrevista publicada a la premsa escrita, ocupant la pàgina completa de la contraportada, quan tots sabem el difícil que és trobar i poder llegir entrevistes a científics. Deu ser que els mites “venen” més que la ciència. Val a dir que, a l’entrevista, en Raimon Espon diu que considera necessari que es faci un estudi científic “ben fet” sobre el tema. Però en això, també difereixo. No cal fer cap estudi científic, perquè les evidències científiques en contra d’aquestes teories són ja aclaparadores. Més val destinar els diners a projectes científics que puguin ser socialment útils. En tot cas, i abans de fer alguns comentaris des d’una perspectiva científica, deixeu-me explicar dues anècdotes.

A mi, a la nit, ser prop d’algun corrent d’aigua que flueix, fa dormir. Tant és així que, com ben saben els meus amics, al soterrani de la casa de la muntanya, vam canalitzar l’aigua soterrània que hi arriba i la vam fer passar per petits canals al terra de formigó amb una coberta de vidre que deixa veure i permet escoltar la remor de l’aigua. No hi ha res més relaxant que sentir, en mig del silenci, el soroll fresc del seu pas.

La segona anècdota és de fa més de 25 anys. Un estudiant de doctorat va escriure una proposta de tesi que es deia “l’arquitectura del dormir”. El treball feia tot tipus de disquisicions sobre on era millor posar el llit i sobre a quina banda havia de dormir cada membre de la parella. Els arguments eren de tot tipus: físics, electromagnètics, energètics, d’orientació, i molts més. Però se’n havia oblidat un, que va sorgir durant les discussions a la comissió de doctorat: qui dorm a la banda de la porta és habitualment qui més s’aixeca a les nits, sigui per mirar els nens o per anar al bany. Algunes vegades, hi ha frases que refuten tot un treball de més de 300 pàgines.

Per què hi ha qui diu que les radiacions electromagnètiques que tal vegada surten dels corrents soterranis d’aigua tenen predilecció per la vertical? Per què ens afecten al llit i no a la cuina? Per què són més dolentes que altres ones electromagnètiques? Quina freqüència tenen? En lloc de preocupar-nos per la toxicitat electromagnètica de l’aigua soterrània, potser podem pensar el què passaria si els nostres ulls fossin més sensibles. La imatge de dalt (que de fet és d’uns focs artificials) és una petita mostra del que podria ser la munió de colors que ens envolten i que no veiem. Perquè tots els colors del món que veiem amb els nostres ulls no són més que els d’un interval ínfim de frequències, una part insignificant de les radiacions electromagnètiques que ens envolten constantment. Si els nostres ulls poguessin captar les radiacions que ara no veiem, ens tornariem bojos i viuriem en permanent insomni. Per sort, gràcies a les nostres limitacions, vivim ben tranquils en un entorn absolutament invadit per colors invisibles de tota mena, que són més suaus quan ens parlen pel mòbil però que es tornen forts i intensos cada cop que contestem, perquè és quan l’antena del nostre telèfon ha d’emetre radiació. Les equacions de James Clerk Maxwell, que resumeixen molts anys de resultats experimentals i investigacions teòriques, ens expliquen que les radiacions electromagnètiques es generen quan un corrent elèctric oscila  a una determinada frequència (que és justament la de la radiació). Ara bé, els hipotètics corrents que poguem tenir sota terra, a més de ser immensament tènues, no oscilen en cap frequència. Dificilment hi pot haver algú que sigui capaç de detectar quelcom que no existeix: aquesta freqüència.

La ciència ens permet saber, entendre coses que han estat constatades empíricament i amb l’observació rigorosa de la realitat que ens envolta. Fa poc, en una xerrada als cursos d’estiu de la Unipau, el professor José M. Perceval parlava de la diferència entre creure i saber. La ciència ens parla de “saber”, tot i que els humans sentim una atracció irresistible cap al “creure”. La guerra d’Iraq va ser un bon exemple d’ús d’aquestes dues paraules (tot i que també podríem parlar de Líbia i de molts altres conflictes). Ens van voler fer creure que hi havia armes de destrucció massiva, i alguns fins i tot s’ho van creure. Però hi havia qui sabia. Alguns sabien que tot era un engany, i ara tots ho sabem. Hi ha un vídeo molt recomanable sobre tot aquest afer i sobre el saber i el creure. És el vídeo d’una entrevista al general americà Wesley Clark, que podeu veure aquí, subtitulat.

En Michael Shermer, en aquest article, ens parla del fàcil que és creure en fenòmens paranormals. En canvi, la pregunta que s’escau, des d’una perspectiva científica, és quines evidencies reals en tenim, del que ens estan explicant. Qui ho ha experimentat? Si hi ha tantes forces ocultes a l’Univers, com és que només alguns les poden percebre i que ningú fins ara les ha pogut mesurar? Quina probabilitat hi ha que el que llegim o escoltem sigui cert? En Michael Shermer diu que si fem aquest exercici, arribarem moltes vegades a la conclusió que aquesta probabilitat és molt i molt baixa. Això ens pot ajudar a no caure en el que ens volen fer creure i a ser més lliures.

En tot cas, el meu consell, a més de llegir una mica de física i estadística, és desconnectar, a les nits, i fer més cas a la Teresa Guardiola que als corrents soterranis d’aigua.

Per cert, la Teresa Guardiola diu que durant el dia tenim molts moments i experiències, i que tendim a portar-nos totes aquelles impressions al llit. Costa agafar el son, diu. Però és important saber tancar els calaixets de preocupacions: “Fem l’última respiració, tanquem el darrer calaixet, i a dormir”.

L’arc de Sant Martí, Newton, Goethe i Schopenhauer

dijous, 7/03/2013

ArcSantMarti.jpg Abans de Newton, ningú no havia estudiat a fons l’arc de Sant Martí ni s’havia demanat perquè les pomes dels arbres cauen justament cap al terra. La gent gaudia dels colors al cel però no es feia preguntes sobre aquests fenòmens. El món i l’Univers eren simplement màgics. Però amb el seu esperit científic i renaixentista, Newton no es va conformar amb només mirar. Newton tenia l’actitud aristotèlica de sorpresa i admiració. L’admiració i la perplexitat pel que estava veient el van empènyer a cercar explicacions per interpretar els fenòmens que tothom trobava naturals i habituals. Isaac Newton es va poder adonar del substrat que hi havia en els fenòmens quotidians, els va comprendre i va acabar formulant lleis físiques que els explicaven. Ens va obrir la primera capa de la capsa màgica.

Newton va escriure la seva teoria sobre la llum i els colors i la va enviar a la Royal Society l’any 1672. Aquí teniu i podeu llegir l’escrit original de Newton (les “Philosophical Transactions” de la Royal Society són accessibles i públiques a la web). Isaac Newton va investigar la refracció de la llum i va poder crear arcs de Sant Martí de laboratori. Amb els seus experiments va demostrar que un prisma triangular podia descompondre la llum blanca en tots els colors de l’espectre. A continuació, amb una lent i un segon prisma va saber tornar a agrupar l’espectre multicolor, tot reproduint la llum blanca inicial. Ho va explicar en la seva teoria del color. En ella, Newton també explicava que el color dels objectes és el resultat de la seva interacció amb la llum (que ja té un color determinat). En d’altres paraules: la llum blanca ja conté tots els colors, i els colors no són una propietat dels objectes sinó que són una propietat de la llum. El color dels objectes és conseqüència de la interacció entre el seu material i la llum.

Un segle i mig més tard, el 1810, Goethe va publicar una nova teoria dels colors. Goethe va ampliar el concepte de colors fonamentals (que segons Newton eren només els de l’arc de Sant Martí), tot afegint els colors complementaris: el del vermell, que és el turquesa (“cyan“), el del verd, que és el porpra (“magenta“) i el del blau, el groc. El cercle de colors de Goethe incloïa els colors considerats per Newton juntament amb els seus complementaris.

Schopenhauer, en un gest d’apropament a Goethe (el seu mestre), es va interessar pels colors i finalment va decidir escriure el seu propi llibre.  Schopenhauer va escriure un llibre sobre la visió i els colors en dos mesos. Però el gest no li va sortir gens bé. Podríem dir que en unes poques setmanes va passar de l’admiració pel seu mestre a l’auto-admiració. En el seu llibre, Schopenhauer no sols corregia i esmenava la teoria de Newton sinó que fins i tot s’atrevia a criticar la teoria dels colors del seu mestre Goethe amb frases arrogants i poc meditades. Va dir que ell i només ell havia entès la “veritat” de la teoria dels colors, i que algun dia la seva teoria s’estudiaria a les escoles. Goethe, que havia escrit la seva teoria dels colors en base a vint anys d’experiments, no va poder entendre cóm era que el seu deixeble s’atrevia a esmenar-li la plana sense fer experiments i en dos mesos. Goethe es va sentir ferit i va menysprear Schopenhauer. Però l’experimentador Goethe i el pensador Schopenhauer no eren tan lluny l’un de l’altre: tots dos van concloure que la nostra percepció dels colors és subjectiva. Segons Schopenhauer (i Plató) el món és la nostra representació, és la representació de cada persona que el percep.

Qui tenia raó? Doncs tots ells, perquè el color és un concepte polifacètic. Físicament, tots els colors que veiem són barreges dels colors de l’arc de Sant Martí, com deia Newton. Cada color de l’arc de Sant Martí és un color pur, format per fotons tots iguals i de la mateixa freqüència. No hi ha més fotons visibles que els que veiem en l’arc de Sant Martí. En la llum blanca hi són tots barrejats, però els prismes i l’arc de Sant Martí els separen. Canviant les proporcions en què barregem fotons de l’arc de Sant Martí, obtenim tots els colors de la nostra vida. Mireu la imatge del final d’aquest article. Hi podeu veure la potència espectral de dues bombetes LED: una de color blanc fred (dalt) i una de color blanc càlid (a sota). L’eix de les abscisses ens mostra la longitud d’ona dels fotons dels colors purs de l’arc de Sant Martí, en nanòmetres. Les dues gràfiques ens indiquen les proporcions en què hem de barrejar els fotons per tal d’obtenir cada un dels dos colors. Qualsevol color que vegem, sigui natural o artificial, es defineix amb una gràfica com aquestes que n’indica la seva potència espectral: les proporcions en què cal barrejar els colors de l’arc de Sant Martí.

Però segons les teories perceptives, el color és la sensació causada per la llum quan aquesta interactua amb l’ull, el cervell i la nostra experiència. I aquí ens apropem més a Goethe i Schopenhauer. Els humans percebem el color gràcies a unes cèl·lules de la retina anomenades cons. A més dels bastons que només són sensibles a la claror, tenim tres tipus de cons que detecten zones diferents de l’espectre. Uns tenen màxima sensibilitat en la zona dels vermells, uns altres en la dels verds i uns darrers en la zona dels blaus. En el seu funcionament, la nostra retina no és massa diferent dels sensors de les càmeres de fotos digitals, que també capten per separat el vermell, el verd i el blau. En tot cas, després el cervell agrupa i processa la informació visual en tres canals: el canal verd-vermell, el canal blau-groc i el canal blanc-negre que ens indica el grau de claror o de foscor. Finalment, tot el que recordem es basa en els valors d’aquests tres canals. El nostre sistema perceptiu ha anat evolucionant durant milions d’anys i ha acabat en un sistema que filtra i processa només aquests tres canals, aquest destil·lat de l’espectre de color. És poc però ens és suficient per viure.

És per això que, per explicar els colors, habitualment no usem les corbes de potència espectral que teniu al final. Si el nostre cervell només percep tres canals, no cal pas matar mosques a canonades. No té sentit explicar els colors en base a tot el seu espectre. És per això que la majoria de models de color és descriuen amb tres valors o components. Tenim el model additiu RGB, els models subtractius CMY i CMYK, el model CIE i models perceptius com l’HSV. En cada un d’aquests models (excepte el CMYK) els colors es representen amb una terna de valors. Per exemple, en el model RGB, el color groc pur és el (1,1,0). El model RGB és útil quan generem colors barrejant fotons, com a les pantalles dels ordinadors i telèfons mòbils, mentre que els models CMY i CMYK s’utilitzen en casos en que el que veiem és la reacció d’un material sota l’efecte de la llum (arts gràfiques, llibres, diaris, aquarel·les, papers pintats, llibres de tinta electrònica). El model HSV és perceptiu i probablement més intuïtiu: en aquest cas, el valor H indica el punt més proper en l’espectre (color més vermellós o més verdós) mentre que el valor S de saturació indica si el color és pur o més tirant a pastel, i el valor V indica si el color és clar o fosc. Tot plegat, però, és un tema de convenció perquè disposem de formules per passar de qualsevol model a qualsevol altre.

Amb Maxwell, Einstein i Planck, hem entès que la llum és radiació electromagnètica i que el color és una barreja de radiacions de diferents freqüències de la mateixa manera que la música és una barreja de sons de freqüències també diferents. Hem après a generar radiacions electromagnètiques no visibles, i per això tenim forns de micro-ones, ràdios, televisors i telèfons mòbils. Hem creat sensors que poden veure en canals i freqüències més enllà de la nostra percepció. I tenim càmeres que capten colors no visibles: des de les càmeres d’infrarojos als radiotelescopis. En definitiva, hem construït ginys per veure l’invisible. Aquí podeu llegir una aplicació ben actual: els arqueòlegs estan trobant restes i runes enterrades a la sorra del desert de Líbia en base a les petites diferències de temperatures que capten les càmeres d’infrarojos dels satèl·lits.

Tot això venia al cas de l’arc de Sant Martí. Però, a més dels colors, l’arc de Sant Martí amaga moltes més preguntes. Us heu preguntat alguna vegada per què té forma d’arc? Sabeu quin gruix té? El veiem sempre igual de gran, al cel? Quan el veiem, és molt lluny de nosaltres? Apareix en qualsevol direcció (nord, sud, est, oest) o bé alguna d’aquestes orientacions és més probable que les altres? Si sentiu curiositat, vegeu la nota aquí al final.

Nota: L’explicació física de l’arc de Sant Martí és ben coneguda. L’arc es forma quan la llum del Sol incideix sobre petites gotetes d’aigua de pluja o que es troben en suspensió en l’atmosfera. Cada goteta fa de prisma, i produeix la refracció (canvi de direcció) del raig de llum. El que passa és que l’index de refracció de l’aigua és diferent per a cada una de les freqüències (colors) de l’espectre visible: aquest índex és de 1,3314 per als fotons de color vermell i de 1,3445 per als de color violat. Els raigs de llum del sol que arriben a les gotes d’aigua ja hem vist que contenen fotons de tots els colors de l’espectre. Però cada fotó es desvia amb un angle que depèn de l’índex de refracció i que com hem vist, és diferent per a cada color. Les gotes d’aigua fan desviar els fotons més o menys en funció del seu color. Suposant que les gotes d’aigua siguin esfèriques (cosa que és certa per mides menors que un mil·límetre), els fotons de color vermell surten desviats amb un angle de 42 graus, mentre que els blaus hi surten amb un angle de 40 graus (aquests angles són aguts i de fet les gotes d’aigua actuen quasi com a miralls, perquè dins seu es produeix una doble reflexió a més de dues refraccions). En d’altres paraules, i pel color vermell, l’angle SGP (amb vèrtex a la gota G, on S és el Sol i P és la persona que observa l’arc) és sempre de 42 graus. Com que el Sol és molt lluny, l’angle SPG amb vèrtex a la persona que observa és el seu suplementari i val 138 graus. El color vermell de l’arc de Sant Martí el veiem a tots els punts del cel que formen un angle de 138 graus amb la direcció del Sol. Això vol dir que mai veurem un arc de Sant Martí en direcció al Nord, perquè el Sol sempre serà a la nostra esquena. Si és el migdia, el veurem en direcció Sud mentre que si el veiem al capvespre, el trobarem en direcció Est. Una altra manera de pensar-hi (si fa Sol mentre l’estem mirant) és fixar-nos en l’ombra del nostre cap sobre el terra. La direcció (li direm d) que va dels nostres ulls a l’ombra és la contrària de la direcció del Sol. Veureu que l’arc de Sant Martí descriu exactament un con, al cel. És el con de tots els punts del cel que formen un angle de 42 graus amb la direcció d (pel color vermell) i de 40 graus (pel color blau) amb la mateixa direcció d. Justament per això, l’arc de Sant Martí no el veiem sempre igual de gran, al cel. Quan el Sol és baix, al capvespre, és clar que veiem un tros molt més gran de con (només en veiem la part de damunt de l’horitzó, és clar). Els migdies, els arcs són molts més petits. I el seu “gruix” aparent és sempre de 42-40 = 2 graus d’arc. El gruix de l’arc de Sant Martí és unes quatre vegades més gran que la mida aparent de la lluna plena. I quan el veiem, no podem saber si és molt lluny de nosaltres. De fet, el color de cada punt del vermell (o de qualsevol altre color) de l’arc de Sant Martí és la superposició de raigs que venen de moltes gotetes. Totes les gotetes que veiem justament en la direcció que estem mirant (tant si estan lluny com a prop) ens envien fotons exactament del mateix color perquè totes elles es troben en el con i en el mateix angle.

Espectre_LEDs.jpgImatge de: http://www.blue-room.org.uk/index.php?showtopic=39052