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martes, 20 de septiembre de 2011

Energia y ciudades

 En mi articulo anterior “civilizaciones en colapso  el Wartolio parece discrepar de mis conclusiones en especial en dos puntos primero sobre mi defensa a Malthus y el segundo es sobre mis visiones apocalíptica sobre las ciudades.
 Creo que sus argumentos estan bien fundados y muchas personas piensan de la misma manera, incluso personas muy inteligentes que apuestan a las ciudades.
 Antes tantas personas calificadas y opiniones tan bien fundamentadas, me opongo. Es muy probable que este equivocado, ya que no soy experto en ningún campo relacionado al problema.
 Quizás este sobrevalorando mis intuiciones, pero hasta ahora me han funcionado. Siento que esa es la solución al problema. Luego es que utilizo la razón y trato de darle cierta lógica y un racionamiento.

  Rutherford estaba colaborado en un experimento para crear tritio haciendo colisionar deuterio. Los resultado eran crípticos y nadie los entendía. Los volvían a realizar una y otra vez y seguían saliendo resultados incomprensibles, y nadie sabia el porque.
 Esa noche se fueron a dormir cansados. Como a las 3 am Rutherford llama a Oliphant y lo despierta, le dice que  no se entendían los resultados ya que estaban produciendo Helio 3 (un elemento que nadie conocía) Oliphant no lo cree ya que no habia forma que una colisión de dos masas de dos produjera  una masa de 3 y le pide las razones. Rutherford bramo por el teléfono “¡Razones! ¡Razones! Lo siento en mis tripas” y tenia razón.

 Eso mismo me pasa. Y ahora voy a tratar de razonar lo “siento en mis tripas”.
 En 1949 el lingüista George Zipf se dio cuenta de un fenómeno extraño una sorprendente regularidad en la distribución del tamaño de las ciudades. Se dio cuenta de que si se tabulan las ciudades más grandes en un país determinado y es clasificarlos de acuerdo a su población, la ciudad más grande es siempre el doble de grande como la segunda más grande, y tres veces tan grande como la tercera más grande, y así sucesivamente .En otras palabras, la población de una ciudad es, en buena aproximación, inversamente proporcional a su rango.¿A que se debe esto si es verdad?, nadie lo sabe.
 Ahora gracias a la ciencia de los sistemas complejos se esta empezado a conocer la respuesta.
 Esa llamada ley de Zipt no surgió debido a  que las personas se pusieron de acuerdo, o fue planificada de antemano. O fue por una conspiración.
 Todos nosotros de alguna manera estamos haciendo cumplir esa ley, sin saberlo Pensamos que hacemos, debido a que nos da la gana, pero hay algo que no conocemos que nos hace comportar de cierta forma.
 Ahora gracias a los sistemas complejos estamos conociendo como funciona esto (no las razones) 

Se ha estudiado, a cantidad de estaciones de servicio, el cableado electrico, la longitud de las vias, casi todo en mas de 140 ciudades del mundo y el resultado es similar si una ciudad  es el doble  de otra la cantidad de vias aumenta en potencias de 0,77%, al igual que todo lo demas, esto no aumenta el doble.
 Ahora bien la ley de Kleiber dice que las necesidades metabólicas de un organismo crece en 0,74% en relación a su peso corporal. Esta relación esta muy cerca de 0,77% para las ciudades.
 Geoffrey West se dio cuenta de esto y creo su propia teoria basando en un crecimiento de ¾.
 Según esto las ciudades grandes son mas eficiente un 15% de las mas pequeñas.
 Pero no solo eso, los salarios en als ciudades aumentan en esa misma proporción.
 Esto es un argumento para decir que las ciudades son mas eficientes ecológicamente que las de menor tamaño, ya que se utiliza (en promedio) un 15% menos de recursos para el doble del tamaño.
 Claro por otra parte, también el crimen aumenta un 15% al igual que la pobreza… Y la basura.
 Pero a pesar de los efectos negativos, parece que vivir en ciudades grandes es mejor que en pequeñas
 II
 El problema es la población humana, ya el 50% de la población mundial viven en ciudades. Y somos 6000 millones

 La población crece por esta formula.
 Ec 1
 Donde  M(sub)t es la magnitud en el instante T>0
M(sub)0 es el momento inicial
R es la tasa de crecimiento entre t=0 y t>0
 Y e= 2,718281828459
 Si nos damos cuenta la curva que da es muy similar a la grafica de arriba, y esto nos lleva a la catastrofe maltusiana ya que aunque disminuya R  M(sub)0 sera cada vez mayor

 En 1793 Willian Godwin publico “Investigación de la justicia política[1] donde sentaba las bases al comunismo anarquista y decía que no hay limites al incremento a la población en una sociedad donde se impusiera la igualdad social y sacrificaran el bienestar personal por el bien común, que solo exista la propiedad colectiva y con eso todos serian felices.
Contra  esta opinión fue que Malthus escribió su libro “Ensayos sobre la población” y afirmo que mientras la población crece en progresión geométrica, la producción de alientos aumenta aritméticamente.
Si vemos la ecuación de arriba nos damos cuenta que es cierto.
 De hecho eso se cumple para todos los seres vivos y fue la base para que tanto Wallace como Darwin lo tomaran como factor principal de la teoria de la evolucion.
 Fue en esa misma epoca donde la industrialización tomo aunque, y la visiones pesimistas de Malthus parecieron que eran falsas, ya que como hijo de su época no pensaba en el cambio tecnológico, y tampoco era matemático.
 Una expresión donde se pùede ver las predicciones de Malthus es esta;
Ec 2
 Donde se relaciona la cantidad de alimentos con la población.
 Donde Po es la población inicial y Ao es la cantidad de alimentos inicial. Como se puede ver la solucion derivada no tiene nada que ver con la población.
 Pero si suponemos que las personas solo consumen una cantidad minima de alimentos, el momento de la catastofe maltusiana sucede en;
Ec 3
 Si todos los valores son positivos y los demas factores no cambian queda de esta forma;
Ec 4
 Siendo W la funcion de lambert  aquí ya se comienza a ver que algo raro esta pasando, esa curva tiene muchas propiedades con la ecuación de Verhulst; de dinamica de poblaciones
 Ec 5
 Donde;
R es la tasa de reproducción de la población
N es el tamaño de la población
K es la capacidad de carga del ambiente o una restricción del ambiente que no puede ser sobrepasada o saturacion del medio ambiente

 Eso es mas real y da una curva similar a;

 Si la comparamos con la curva de crecimiento de la población actual ;

Nos damos cuenta que son similares
 Ahora bien ¿Que pasa con la capacidad de carga del ambiente (ec 5) cuando la población aumenta?
 Es evidente que la curva sigmoidea luego de un momento aparente estabilidad y se derrumba.
 Y ¿cual es factor limitante? el alimento o mas general la energía.[2]
 Ciertamente las ciudades son mas eficientes que los pueblos, pero el problema es que vivimos en un mundo finito. Malthus no tomo en cuenta el progreso tecnológico. Pero este tiene un limite en la producción de alimentos, como vimos en la ecuaciones anteriores y su factor limitante es la cantidad de energía en la producción de unidad de alimentos.
 Esto es si la cantidad de calorías para producir alimentos es mayor que la cantidad de calorias del producto, se esta trabajando a perdidas. Actualmente las ciudades trabajan a perdidas, ya que no solo hay que producir el alimento (tractores y fertilizantes) si no tambien traspórtalo a ellas.
 El deficit energético es compensado con la riqueza que producen las ciudades.
 Por ahora.
 ¿por cuanto tiempo? No se.
 No se puede pensar en ninguna tecnología que viole la segunda ley de termodinámica. Y ya llegamos al máximo gasto energetico para producir la comida (y aun después hay que traspórtala) No existe una forma barata de energía abundante que pueda suplir las que tenemos.
 Quizás la energía de fusión (lo dudo, pero es posible).
 Es por eso que digo que las ciudades son maquinas que han terminado siendo ineficientes y muy caras de mantener.
 Es igual a nuestros cerebros, actualmente elos consumen el 20% de la energía que consumimos, un cerebro mas grande trabajaría a perdida y no seria viable, ya que se necesita al cuerpo para obtener comida, si el cerebro come mas el cuerpo recibirá menos recursos



[1]  Por favor que nadie le de a leer ese libro a chavez
[2] Para no llenar esto de mas ecuaciones podemos sacarlas para el caso de la energia para la mitad de la población que vivan en las ciudades y los desechos que produciran con una cantidad dada de suministros.

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4 comentarios:

Anonymous GYubari ha dicho...

(1) No te preocupes: Chávez no lee. Le da esa misión a un equipo de unas diez personas para que luego ellos le echen el cuento. Por eso sus citas son tan fuera de contexto. Y no es joda.
Todo parece estar bien (desde las matemáticas), el problema es que es demasiado pesimista y la gente eso no le gusta o piensan que todos van a morir menos ellos. Estoy de acuerdo contigo (creo lo dijiste en otro post) que la "salida" para esto es bastante fascista en esencia. Como gobierno es fascista que le digas a la gente cuantos hijos debes tener o si no debes tenerlos (o tengo tiempo diciéndoles a mis amigas que no deberían tener más de uno cada una Pero obvio no me harán caso porque eso no aumenta su fitness) O decidir para quien se paga un subsidio de alimentos...
y bueno como yo no soy menos humana espero que el futuro de la ciencia no sea tan gris :S y también quiero la paz mundial ;)

23 de septiembre de 2011, 21:38  
Anonymous GYubari ha dicho...

si el crecimiento de la población no es determinante sino la cantidad de recursos disponibles, en principio no hay solución si no en un modelo de caseríos, a largo plazo. Y eso significa que todo nuestro estilo de vida va a desaparecer, precisamente porque también se necesita mucha mano de obra y energía para mantener nuestros niveles de consumo. Es algo así lo que quisiste decir?

23 de septiembre de 2011, 21:48  
Blogger luis ha dicho...

Exactamente eso es lo quise decir.
y hay que ver que eres una mujer cruel y sin alma al pensar eso de nuestro amado lider =)
y si vale, nadie se quiere morir por eso cuando te dicen que alguien se murio uno pregunta "¿y de que se murio?" y entonces te dicen, del corazon, por fumar mucho, por tomar cualquier cosa y entonces uno piensa "Bueno yo no sufro del corazon, por lo tanto eso no me va a pasar a mi" o "Yo no tomo, eso no me va a pasar a mi".
Por eso muy en el fondo siempre preguntamos la causa de la muerte, para saber que eso no nos va a pasar a nosotros.
Y hablando de todo ¿que piensas hacer el proximo siglo?

24 de septiembre de 2011, 7:54  
Anonymous El Warholio ha dicho...

Éjele, xluis,

Sigues cometiendo los mismos errores que en el primer artículo en panfleto. Decir que 'las ciudades grandes son 15% más eficientes que las pequeñas' no tiene ningún sustento en la realidad.

Estás ignorando variables que son clave. Sólo el factor densidad poblacional invalida completamente tus cálculos. A diferentes niveles de densidad diferentes impactos ambientales, independientemente del tamaño de la población.

Adicionalmente, están todas las tecnologías existentes y probadas que reducen enormemente el nivel de emisiones de carbono. Por ejemplo, la tri-generación, que funciona con biomasa y que ha demostrado una reducción de emisiones de hasta un 60%. Aparte que insistes en asumir los métodos de producción de alimentos convencional como la tendencia a futuro. La realidad es lo contrario, hoy en día los planificadores urbanos (en los países serios) están finalmente incluyendo la producción alimenticia urbana en futuras planificaciones. Y las tecnologías existentes y requete probadas como la hidroponia y la aeroponia incrementan la productividad en más de 40%.

Por último, tampoco cuentas factores culturales que afectan el estilo de vida de las personas tienen también un impacto enorme en la huella ecológica. El impacto de una persona en Estocolmo o Amsterdam es marcadamente diferente al de un neoyorquino, sólo por razones culturales.

Y en cuanto a Malthus, se peló en todas sus proyecciones de incremento poblacional. Y se peló en predecir las consecuencias del incremento poblacional. Esos son hechos públicos y notorios. Su único acierto fué el diagnosticar un problema, pero se peló al cuantificarlo y en cuanto a sus proyecciones.

Ojo, como ya comenté en panfleto, no niego la gran amenaza que representan las tendencias de crecimiento en un mundo finito. Lo que digo es que nadie sabe dónde se encuentra el punto límite. Para ello se require, en primer lugar, cuantificar la capacidad de carga y resiliencia de todos los ecosystem services, cosa que nadie ha hecho. Y, en segundo lugar, el poder predecir con certeza el comportamiento de las miles de variables relevantes, las cuales se encuentran interconectadas y se retro-alimentan continuamente.

Hay millones de escenarios posibles, entre los que se incluye el que tú planteas.Pero cualquier visión determinista del asunto demuestra, en mi opinión, ignorancia de su enorme complejidad.

18 de octubre de 2011, 1:14  

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