El cerebro te engaña. Con el color de un vestido esta vez.

Estos días se ha vuelto viral la curiosa historia de un vestido que diferentes personas ven de colores muy diferentes: dorado y blanco unos frente a negro y azul otros. El vestido en realidad no es tan confuso y otras fotos del mismo no presentan esa ambigüedad, pero la foto de Tumblr concreta que disparó la discusión si lo es. La foto ha puesto de manifiesto un "problema" de percepción de forma casual, del mismo modo que hace un par de años hubo un escándalo equivalente con el cambio de forma de una chocolatina que hacía que los consumidores la percibieran más dulce (ver 1, 2). Estos enredos de la percepción que surgen de forma casual son más difíciles de analizar que las ilusiones perceptivas que se diseñan a propósito para ilustrar un efecto concreto. Vamos a ver unas cuantas ilusiones ópticas clásicas que, en mi opinión, se mezclan en la foto del vestido para dar lugar a la ambigüedad en la percepción del color.

En primer lugar el efecto de los degradados. Percibimos sobre todo diferencias, contrastes. Así, una barra de color sólido encima de un fondo degradado la vamos a percibir como degradada en sentido contrario. En la figura de arriba, la barra de en medio es toda ella del mismo color (se puede comprobar tapando con los dedos el fondo). La vemos más clara a la izquierda por que el fondo es más oscuro. En el vestido, la iluminación genera degradados de color como los del fondo de esta figura, por lo que algo de esto puede sumarse al engaño.

De forma parecida, extrapolamos diferencias a piezas completas. En la figura de arriba vemos que en la zona central (a la izquierda) la pieza superior es más oscura que la inferior por efecto de los brillos del borde. Nuestro cerebro extrapola que la diferencia de tonos se mantiene en toda la pieza, cuando en realidad no es así. Podemos comprobarlo en la figura de la derecha en la que al eliminar la parte de los degradados se ve que ambas piezas son exactamente del mismo tono de gris.

La importancia del entorno a la hora de percibir un color lo vemos aún más exagerado en esta imagen (tomada de aquí, donde se explica el efecto). El ojo de la izquierda que tan claramente vemos azul es en realidad tan gris como el otro. La ilusión de azul nos la crea el entorno, igual que ocurría con los tonos del mismo color en la primera figura que hemos visto, solo que más exageradamente; aquí ya no es una cuestión de claroscuro, es de denominación del color, de gris a azul. En esta figura el tono rojo que rodea la pupila cuyo color está en disputa es muy grande frente a ella. El rojo es el "engañador" y la pupila es lo engañado. En el caso del vestido hay franjas intercaladas que de alguna forma son a la vez engañador para las otras y engañadas por ellas.

Al igual que nos pasaba con la segunda imagen, la suposición de que el tablero de ajedrez tiene los escaques claros todos del mismo color, y diferentes de los oscuros, nos lleva a que parezca imposible que los dos de la animación sean realmente iguales. Esta es una versión animada de la ilusión del tablero de Adelson, un auténtico clásico del que hay montones de variantes. La sombra del cilindro nos engaña, suponemos que el centro está menos iluminado por esa sombra y restamos automáticamente esa falta de luz para que la percepción coincida con lo que sabemos que es real (que todos los escaques son de los colores que han de ser) y no con lo que realmente estamos viendo.

Con todo lo que ya hemos visto nos podemos acercar a un modelo simplificado del vestido, como el que copio aquí (desde el NY Times). Los mismos colores degradados, si los suponemos a plena luz los vemos blanco y dorado, y en la zona de sombra azul y negro. El color que a la izquierda es blanco a la derecha es azul, y el dorado se hace negro. El vestido de la foto tiene en realidad unos colores relativamente neutros, como por en medio de la gama de arriba. Las suposiciones que inconscientemente hagamos cobre las condiciones en que está siendo iluminado nos llevan hacia un lado o hacia el otro.

Tras todo lo anterior ya podemos ver la famosa foto del vestido, y junto a ella los colores de algunos puntos del mismo (imagen tomada de Wired). La estructura de franjas, los degradados de cada franja y la ambigüedad en la iluminación se combinan de una forma especial para generar unos tonos neutros; los que nuestro cerebro interpreta... para llegar a dos soluciones posibles. Unos ven una, otros la otra, otros pueden ver ambas dependiendo del momento, el ángulo de la pantalla o vaya usted a saber que (1).

Normalmente pensamos que lo que percibimos es un reflejo fiel de un mundo exterior con bordes y límites claros. Entonces algo cosa tan banal como el color de un vestido te deja claro que ni la realidad está tan definida ni su percepción es fiel. Y resulta muy inquietante por que la revelación no te pilla en clase de filosofía.

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(1) Sobre las razones que llevan a las personas a desambiguar en un sentido u otro trabajan actualmente psicólogos y neurocientíficos. Es muy interesante la idea de que "Tu cerebro ajusta la percepción de color en función del momento del día. Aplicas un baremo de descuento de luz por defecto y hay gente que aplica más el filtro de mañana y otros el de transición tarde-noche" que comenta Luis Martínez Otero, investigador del Instituto de Neurociencias de Alicante en este artículo de +Antonio Martínez Ron en Next


Algunos enlaces con fotos, análisis animaciones y variantes del vestido: Wired, NY Tiemes,  El Confidencial, Gizmodo, Next

Un artículo científico de junio 2015 sobre el tema, interesate.

Como nunca te lo habían explicado (la reflexión especular o la conservación del momento)

Un concepto aparentemente sencillo, una forma visual de mostrarlo, una argumentación muy bien hilada, narrada con entusiasmo y una filmación profesional. El resultado son vídeos cortos de una potencia comunicativa (y educativa, claro) espectacular. Para muestra el canal de Physics Girl, y por elegir dos, "Por qué los espejos invierten horizontalmente y no verticalmente? (i.e. la reflexión especular) y "Lanzar pelotas apiladas" (i.e. conservación del momento lineal)

La presión y la vela

Hay un experimento casero clásico que consiste en poner una vela en un plato con un poco de agua y taparla con un vaso. La vela va consumiendo oxígeno hasta que se apaga, y el agua entra en el vaso, dado que allí ha disminuido mucho la presión. Sale siempre, sale muy bien y es muy agradecido... lo que no está tan claro es lo que realmente ocurre, y cual es la razón de esa variación de presión. Hace unos días publicaba sobre eso Javier Fernández Panadero en Naukas (ver) dejando claro que la explicación "clásica" no es la buena. A ver si podemos aclarar esto un poco más.

(Esta entrada se publica también hoy en Naukas.com)

Hay tres fenómenos que ocurren en el interior del vaso mientras arde la vela: (1) cambio de la composición química de los gases, (2) cambios de temperatura y (3) condensación de vapor de agua al apagarse la vela.

En la reacción, la parafina de la vela se combina con oxígeno para dar lugar a dióxido de carbono y agua (y alguna otra cosa como carbón elemental o "carbonilla" que podemos olvidar. Para que la reacción quede ajustada, la parafina ha de aportar carbón e hidrógeno en la misma proporción que el metano (ver figura). La explicación clásica se fija en el lado izquierdo de esta reacción para decir que el oxígeno va desapareciendo a medida que se produce la reacción, hasta que se agota y solo queda nitrógeno (4/5 de la cantidad original, por la composición del aire). Por tanto el agua sube para rellenar ese hueco, de 1/5 del volumen original. Es obvio que esta explicación no tiene en cuenta que por cada molécula de O2 desaparecida aparecen una y media más de gases (una de H2O y media de CO2). Visto así, más que disminuir la presión debería aumentar. Más importante para lo que veremos a continuación es que debería hacerlo de forma continua, al ritmo al que se produce la reacción.

La explicación basada en el segundo fenómeno no tiene en cuenta variaciones en la composición del gas, y se centra en los cambios de temperatura. Así, cuando la vela está encendida va aportando calor al interior del vaso, lo que hace que el gas se dilate y vaya saliendo el exceso (ver la figura de la izquierda). Cuando se apaga la vela y deja de aportar calor, el gas se contrae, y es esa contracción la que genera una disminución de presión que hace subir al agua. Si esta explicación es la correcta, mientras la vela está encendida ha de aumentar la presión de forma continua, y al apagarse disminuir al ritmo del enfriamiento. Como veremos, no es eso lo que ocurre.

Con el fin de dilucidar estas cuestiones se pueden hacer cálculos de estos dos fenómenos, suponiendo gases ideales y simplificaciones parecidas, y lo que parece es que con la vela encendida ha de aumentar bastante la presión, tanto por un efecto como por otro. Y para calibrar cuento es "bastante" hacen falta más datos. Lo que me resultó más fácil de forma doméstica, fue construir un manómetro, un medidor de presión de columna de agua conectado a un recipiente hermético (un bote de vidrio de conserva) en el que poner la vela a arder. El resultado está en el siguiente vídeo:

Primero se comprueba que el sistema funciona, que el bote es estanco, así como las uniones del mecano de tubitos con que se hace el manómetro. Por cierto el líquido de dentro es agua con colorante alimentario amarillo. Como se puede ver en el experimento, la presión no varía apreciablemente durante todo el tiempo que está la vela encendida, y solo en el momento de apagarse hay una disminución muy brusca, que luego revierte pero no del todo, quedando una depresión de un par de centímetros de agua en el interior del recipiente.

Para entender lo que realmente pasa hemos de recordar las dos moléculas de agua que aparecen como producto de la reacción. Ese agua aparece en forma gaseosa, como producto de la reacción que ocurre a temperaturas de cientos de grados. Pero en cuanto se aleja de la llama la temperatura es más baja y puede condensarse. ¿Lo hace? Seguro, esa condensación ha de ir ocurriendo mientras la llama está encendida a un ritmo (aproximado) como para compensar los incrementos que esperaríamos por los otros dos fenómenos (el aumento de moles y de temperatura), dado que no se observa. Por otro lado, al cesar el suministro de vapor de agua y de calor con la extinción de la llama, esa condensación crece bruscamente, causando una enorme disminución de presión (y una capa de gotitas de agua en la pared del vidrio). Supongo que una parte de esas gotitas vuelven a evaporarse para recuperar el equilibrio, que se produce a ese par de centímetros de agua que vemos al final.

A falta de más medidas (temperaturas y composiciones de gases en el interior), cálculos o simulaciones, esa es mi mejor explicación.

La sutileza de la reivindicación

Estos días se ha movido por las redes sociales esta camiseta (yo la vi aquí). "Olvida las princesas, quiero sier científica". Parece un interesante eslógan, una muestra de afirmación personal que se escapa de un estereotipo supuestamente fijo, el de tener que aspirar a ser una princesa, para elegir un destino mucho menos evidente pero apasionante.

Sin embargo esconde otra lectura menos positiva: para ser científica te tienes que olvidar de ser princesa, como si fueran términos antagónicos. ¿Lo son? No deberían, pero vamos de un estereotipo a otro: el de los científicos (y científicas, claro) despreocupados por su aspecto, dealiñados, alejados del mundo real y de sus emociones y confinados en la intelectualidad de su campo de estudio. Un estereotipo en el que no caben detalles principescos.

Huyendo de este segundo estereotipo la UE lanzó un vídeo de científicas supermonas con tacones y generó tanta polémica que lo retiraron al poco tiempo (ver por ejemplo 1, 2, 3). Probablemente en este caso se exageraba el estereotipo de belleza femenina estándar. El eslogan "science is a girl thing" parece indicar que solo hay una forma de ser "girl", y una forma muy estereotipada.

Parece que intentar salir de un estereotipo te aboca a otro. Tanto que resulta muy difícil avanzar. Ser mujer y tener una actividad profesional (como científica) es una pesadez, por que estás obligada a posicionarte (no olvidemos que el intento de evitar el posicionamiento es un posicionamiento en sí mismo, igual que los "apolíticos" son de derechas). Y ese posicionamiento siempre deja a alguien descontento, por demasiado tibio en el feminismo, por demasiado feminazzi, por demasiado princesa, por demasiado...Cómo si no hubiera ya bastantes dificultades en cuestiones más evidentes como la conciliación con la maternidad.

Y menos mal que la camiseta es rosa (color del primer estereotipo) y dice "forget" y no alguna otra palabra más dura para el rechazo del mismo (que hay una a huevo que también empieza por f). No encuentro una conclusión para cerrar este texto... Quizá la única es intentar ser más empático y menos reactivo con todo tipo de manifestaciones sobre la lucha de cada persona con los estereotipos que le oprimen.

(Reflexión sugerida por una conversación en tuiter con @silviaacolado , y múltiples con @feminoacid)

¿El mayor avance de la ciencia moderna?

Por segundo año Naukas plantea una pregunta a la que cada colaborador da su respuesta. Esta es mi respuesta.

    ¿Qué avance o descubrimiento de la ciencia moderna ha hecho progresar más a la Humanidad?

Entendemos como ciencia moderna desde Copérnico hasta nuestros días.



  Quizá puede parecer un poco tramposo por autorreferernte, pero yo voto por la ciencia moderna en sí misma, vale decir el método científico. Se podría criticar que no es un avance de la ciencia sino de la filosofía, pero creo que la filosofía ha ido detrás de la actividad científica intentando formalizar su descripción y que la responsabilidad del avance en la forma de enfrentarse al conocimiento realmente es de los científicos, de la ciencia pues.

El horizonte temporal de este avance también podría ser un problema. En algunas disciplinas, como la astronomía (el movimiento planetario concretamente), la confrontación de los modelos con los datos empíricos es muy anterior a Copérnico. Mientras en otras hay que poner la coletilla “basada en la evidencia” para diferenciar una parte que incorpora el método científico de otra que aún no lo hace. Las hay incluso por estrenarse en este proceso más allá de incorporar la palabra “ciencia” al nombre oficial de su estudio universitario. Pero también otros avances más evidentes se han incorporado a toda la humanidad a lo largo de un proceso más o menos largo, así que este problema tampoco invalida la elección.

Por otro lado no hay duda de que el método científico es un avance espectacular. Su adopción por distintas disciplinas, y más aún propiciando las sinergias entre unas y otras, está llevando a la humanidad a niveles de progreso difícilmente imaginables de otro modo. Sin ir más lejos la propia cantidad y calidad de dicha humanidad. El número de personas que habitan el planeta, su esperanza de vida, su calidad de vida no ha parado de crecer desde que se adoptan enfoques científicos en disciplinas como la agricultura o la medicina.

Por último cabe preguntarse si el método científico tiene una entidad definida como para poderse considerar un “avance”, como pide la pregunta. La respuesta es sin duda afirmativa. No se trata de un método en el mismo sentido que hablamos de métodos de resolución de ecuaciones; en este caso no hay un procedimiento algorítmico infalible. Sin embargo si que existen el rigor intelectual, la lógica de la argumentación y la confrontación permanente con datos experimentales; la duda permanente, la transparencia de los datos y la confrontación con los colegas. Del mismo modo que la agricultura son un conjunto de técnicas que han de vérselas con la variabilidad de entornos y climas para dar fruto, el método científico también está compuesto por un conjunto de estrategias que han de adaptarse a la variabilidad de cuestiones abordadas y cuyos frutos, cuando se ha utilizado con habilidad, son extraordinarios. Ese método es mi candidato a mayor avance para el desarrollo de la humanidad.

A Galileo le hubieran encantado

Parece ser que algunos de los experimentos más famosos de Galileo realmente no los hizo (eso sostiene Federico di Trocchio aquí), fueron más bien experimentos mentales, tenía tan claro como funcionaba la caída libre que imaginó que si no hubiese aire las cosas caerían a la vez. No está claro que con la tecnología de la época pudiese comprobarlo realmente con suficiente precisión. Le hubiera encantado ver este vídeo, seguro:



Aunque la composición de velocidades también está clara, y se puede comprobar de muchas maneras, verla de una forma tan palmaria, sumando cero a partir de dos velocidades opuestas también tiene su gracia:



Ninguno de estos vídeos aporta nada novedoso, pero son formas muy espectaculares de mostrar esos principios tan básicos de la física, tanto que seguro que a Galileo le habrían encantado.

Convivir con la electricidad

Las consecuencias del paso de la corriente eléctrica por el cuerpo humano pueden ser letales, y sin embargo la electricidad es la savia que alimenta nuestro hogar y hace que funcione todo: la iluminación, la lavadora, la televisión, etc. Desde que Tesla, Edison, Westinghouse y compañía comenzaran el despliegue de la electrificación doméstica, nuestras viviendas se han ido haciendo dependientes de ese fluido hasta el punto de soportar con dificultad su ausencia. Hemos de convivir en el mismo hogar las corrientes eléctricas que hacen que funcione todo y las personas que las disfrutamos, pero que podríamos morir si nos atravesasen a nosotros.

Para conseguir esa convivencia pacífica disponemos de  algunos elementos tecnológicos, discretos pero potentes, cuyos principios de funcionamiento merece la pena conocer. La primera idea que surge para proteger un circuito eléctrico, y las personas que pudieran formar parte de él, es la de los “fusibles”. Se trata de unos elementos conductores por los que se hace pasar la corriente del circuito, hecho de un material capaz de fundirse por el calor producido en el caso de que la corriente que lo atraviese fuera excesiva. Estos fusibles estuvieron hechos de una aleación a base de plomo, lo que sirvió para bautizar popularmente cualquier protección eléctrica como “los plomos”. Entre otras desventajas, era necesario reponer físicamente los plomos fundidos por unos nuevos, lo cual es una operación domestica engorrosa y peligrosa. Hace años que se han sustituido por una pareja de interruptores que detectan cuando la corriente que los atraviesa es inadecuada y se abren, pero basta cerrarlos para reponer la corriente corregidos los problemas. Estos interruptores tienen los bonitos nombre de “magnetotérmico” y “diferencial”.



Y continúa la descripción del funcionamiento de ambos dispositivos en la nota que he publicado en el blog de la red Investigación y Ciencia, en Tecnología de Andar por Casa. Me sugirió la idea una entrada en un blog vecino de un exalumno que me citaba en su entrada. La figura es parte de una curiosísima serie que ilustra muy bien formas de electrocución, especialmente por derivas a tierra.