Cuaderno de Cultura Científica

Catástrofe Ultravioleta #20 CÁPSULAS

A finales de noviembre de 2009 el arqueólogo Daniel Pérez Vicente trabajaba en las obras de ampliación del parking de la plaza de las Cortes en Madrid cuando su equipo descubrió algo inesperado. “Lo que encontramos fue una caja rectangular de plomo“, recuerda Daniel. “Completamente lisa, negra, en muy buen estado. No se sabía lo que había dentro y estaba absolutamente sellada. Aquello no podía ser otra cosa que una cápsula del tiempo”, recuerda. En este capítulo hablaremos de los mensajes para el futuro que se encuentran bajo nuestras ciudades, en lugares que nunca habrías imaginado.

Agradecimientos: Museo Arqueológico Regional (MAR), Human File Project, Daniel Pérez Vicente, Javier Casado, Miguel Contreras, José María Jiménez, Instituto Cervantes, Patrick Tejedor. Y Murielle Lo, José Maria del Río y Noelia Lasso por las voces. El tema musical “Ha llegado de otra planeta” cuenta con la voz de Sr. Anido y los coros de Cris Blanco y Kimberley Tell. “Come on, Tutankamon” es una versión de “Streets of Cairo”, de Sol Bloom.

* Catástrofe Ultravioleta es un proyecto realizado por Javier Peláez (@Irreductible) y Antonio Martínez Ron (@aberron) con el patrocinio parcial de la Cátedra de Cultura Científica de la Universidad del País Vasco y la Fundación Euskampus. La edición, música y ambientación obra de Javi Álvarez y han sido compuestas expresamente para cada capítulo.

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Existen dos tipos básicos de conocimiento: el objetivo y el subjetivo. Este último, por definición, es interno y no transmisible; una experiencia personal que se puede describir pero no compartir como una sensación, un sentimiento o un éxtasis. Por eso y por esencia el conocimiento científico del universo es únicamente el objetivo, el que se puede transmitir: aquello que permanece igual con independencia de quién es el que lo observa y que puede por tanto transmitirse entre personas sin deterioro. De esto se deduce que el conocimiento objetivo, y por tanto el científico, es en esencia compartido: de nada sirve un trozo de saber que no abandona la cabeza de alguien. Como el ruido que hace el árbol al caer en mitad del bosque si nadie lo recibe no se puede hablar de conocimiento; quizá de experiencia personal, pero desde luego jamás de ciencia. El conocimiento científico es por definición compartido: un proceso albergado en por lo menos dos mentes, algo dinámico y vivo en su misma esencia.

Y por tanto algo que no puede ser propiedad de nadie, porque no se puede encerrar o vallar. El conocimiento objetivo, y en especial el científico, no puede tener dueños por definición.

Existen, por supuesto, sistemas y métodos para controlar y sobre todo para rentabilizar parcelas concretas de conocimiento. Hemos inventado sofisticadas herramientas legales como la normativa de copyright o las leyes de propiedad intelectual e industrial con el objeto de favorecer la conversión en dinero de determinados tipos de ideas que consideramos socialmente deseables, y que han resultado útiles tanto para impulsar ciertos tipos de creación como, paradójicamente, para diseminar conocimiento. El Dominio Público, por ejemplo, permite a la sociedad recuperar de modo abierto tras cierto número de años el acceso abierto a productos del intelecto tras garantizar un cierto periodo de monopolio para recompensar el esfuerzo creativo original. Las patentes, por su parte, tienen fecha de caducidad con el mismo propósito. El hecho de que haya empresas e industrias que abusan de esos mecanismos para extender el periodo de monopolio temporal pactado no invalida su uso, aunque haga necesario discutir cómo se están iusando y de qué manera eliminar estos abusos.

Pero el hecho mismo de que haga falta una legislación propia y especializada demuestra que la ‘propiedad’ intelectual e industrial es diferente del resto de las propiedades como un coche o una casa, en virtud de que se multiplica al compartirla. Las propiedades materiales son exclusivas: si una persona las usa las demás no pueden usarla al mismo tiempo. Por eso en cuestiones como objetos la posesión y el control son sinónimos, y así se reconoce en las leyes. En el caso de las ideas o conocimientos y dado que el hecho de compartir es consustancial a su existencia y que por naturaleza se pueden usar de modo concurrente (varias personas pueden leer la misma novela, o escuchar la misma canción, o calcular la misma ecuación a la vez) este género de control es imposible. El conocimiento no puede ser de nadie; es, en realidad, de todos.

Esto es lo que hace posible proyectos como la Wikipedia: una encarnación del viejo sueño de recopilar todo el conocimiento humano, solo que esta vez sin dueños ni autores. El conocimiento disperso en las mentes de millones de personas en todo el mundo por virtud de la educación y la experiencia, la ciencia que por definición es libre porque se comunica se almacena ahora en un único depósito sin propietarios y de acceso completamente abierto. Por primera vez en la historia podemos disponer de un almacén de conocimiento que respeta la esencia de lo que es el saber: la apertura y la comunicación abierta y sin límites. Esta realidad va más allá de este proyecto concreto: hay muchos más depósitos de saber en Internet además de Wikipedia. No es la primera vez que se produce una revolución profunda en los modos de transmitir conocimiento, y por ello sabemos que tendrá consecuencias.

La última vez que ocurrió algo parecido se produjo cuando la tecnología de la imprenta y los ideales de la Ilustración se unieron para crear el proyecto de la L’Encyclopédie, que tuvo influencia en los cambios políticos posteriores con su idea básica de que el saber no era de nadie y por tanto pertenece a todos con independencia del estamento o nivel social al que se pertenezca. En este sentido el conocimiento es revolucionario, y por eso la actual era en la que el conocimiento se ha liberado aún más de las ataduras preexistentes será más igualitaria que la anterior. Porque el saber no es de nadie y por tanto es de todos, y en esto los humanos somos cada vez más iguales.

Sobre el autor: José Cervera (@Retiario) es periodista especializado en ciencia y tecnología y da clases de periodismo digital.

El artículo ¿Qué es y de quién es el conocimiento? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Zeta Ophiuchi es una estrella azul de tipo espectral O9V situada a 458 años luz del Sistema Solar y en está en el centro de la imagen. Es una de las estrellas conocidas como estrellas fugitivas, expulsadas de un sistema estelar por la explosión de la estrella acompañante. Debido a nubes de polvo interestelar, una de las cuales es iluminada por ella formando una nebulosa de emisión catalogada como S27, tiene una apariencia rojiza si se observa en el visible, ya que la luz azul es absorbida por el polvo. De hecho, si no fuera por las nubes, Zeta Ophiuchi sería una de las estrellas más luminosas del cielo. Esta es una imagen en infrarrojo tomada por Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE). Los colores son falsos y representan distintas longitudes de onda del infrarrojo.

En el cielo nocturno existe un tenue fondo de radiación difusa que llega desde todas las direcciones del espacio y que abarca prácticamente todo el espectro electromagnético. La componente más conocida de ese fondo difuso es la que corresponde a la banda de microondas, el famoso fondo cósmico de microondas por ser la radiación fósil del Big Bang. Sin embargo, el cielo nocturno brilla también en otras frecuencias, como el óptico, el ultravioleta o el infrarrojo.

El llamado fondo cósmico infrarrojo (FCI) es una luz difusa que proviene fundamentalmente de galaxias ricas en polvo donde se están formando estrellas; eso polvo, a su vez, proviene de estrellas que explotan como supernovas o que expulsan al espacio sus capas más externas.

Para conocer el origen de los planetas, de las estrellas y de la propia vida es necesario conocer la composición química de este polvo interestelar. Por eso centenares de investigadores han dedicado décadas a tratar de identificar las sustancias químicas que producen los distintos picos del espectro infrarrojo del espacio. Muchos se han identificado, otros siguen siendo un misterio.

El trabajo teórico de dos investigadores mexicanos, Héctor Álvaro Galué de la Vrije Universiteit Amsterdam (Países Bajos) y Grisell Díaz Leines de la Ruhr-Universität Bochum (Alemania), puede que haya resuelto la llamada emisión cósmica infrarroja no identificada. El modelo desarrollado por los investigadores consolida la hipótesis de que esta emisión está producida por hidrocarburos con defectos estructurales.

Algunos compuestos aromáticos policíclicos.

En los años ochenta del siglo pasado, algunos investigadores asociaron estos picos sin identificar del infrarrojo a unas moléculas llamadas hidrocarburos aromáticos policiclicos. Estas moléculas planas no son más que átomos de carbono e hidrógeno, con los átomos formando anillos de tal forma que parecen trozos de valla metálica. Cuando un hidrocarburo aromático se calienta comienza a vibrar y estas vibraciones emiten radiación a longitudes de onda que parecen coincidir con las de esos picos infrarrojos sin identificar. Sin embargo, las longitudes de onda exactas de los picos infrarrojos se sabe que se desplazan dependiendo del entorno astrofísico, es decir, no es lo mismo el pico en una nube planetaria que en la soledad del espacio interestelar. Esto es lo que el modelo de hidrocarburos aromáticos policíclicos no consigue explicar.

Hace algunos años Galué propuso que la emisión podría deberse a moléculas con una estructura en forma de anillos como la de los hidrocarburos aromáticos policíclicos pero con defectos estructurales que hacían que la molécula se curvase algo, dejando de ser plana. Los defectos los produciría la propia luz de las estrellas. Lo que Galué y Díaz Leines demuestran ahora usando varias técnicas teóricas es que la introducción de defectos permite que los electrones de las moléculas se redestribuyan en función del entorno. Este efecto desplaza los picos de emisión vibracional de las moléculas de tal manera que coinciden con los desplazamientos observados en la emisión infrarroja.

Referencia:

Héctor Álvaro Galué and Grisell Díaz Leines (2017) Origin of Spectral Band Patterns in the Cosmic Unidentified Infrared Emission Phys. Rev. Lett. doi: 10.1103/PhysRevLett.119.171102

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

Este texto es una colaboración del Cuaderno de Cultura Científica con Next

El artículo Defectos moleculares explicarían el fondo cósmico infrarrojo no identificado se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Conviene señalar de paso que Poe había demostrado ya, en Charlottesville, una aptitud de las más notables para las ciencias físicas y matemáticas. Más tarde la empleará con frecuencia en sus extraños cuentos, y obtendrá de ella medios absolutamente inesperados.

Charles Baudelaire en [3]

&nbsp

Melville es un abeto marino, de sus ramas
nace una curva de carena, un brazo
de madera y navío. Whitman innumerable,
como los cereales, Poe, en su matemática
tiniebla, Dreiser, Wolfe,
frescas heridas de nuestra propia ausencia,
Lockridge reciente, atados a la profundidad,
cuántos otros, atados a la sombra:
sobre ellos la misma aurora del hemisferio arde
y de ellos está hecho lo que somos.

Pablo Neruda, fragmento del canto IX, Que despierte el leñador, en Canto General.

Eduardo Angulo habló en este blog de La ciencia de Edgar Allan Poe, y en Trigonometría para piratas comentamos un pequeño error de cálculo en su magnífico cuento El escarabajo de oro. Poe ‘coqueteaba’ con la ciencia en muchos de sus escritos, incluso en su faceta de crítico literario utilizaba las matemáticas para insistir en sus juicios. Su opinión sobre los escritores Cornelius Mathews y William Ellery Channing no tiene desperdicio:

To speak algebraically: Mr. M. is execrable but Mr. C. is (x+1)-ecrable.

Hoy traemos un fragmento de uno de sus ensayos en el que habla sobre una máquina –El jugador de ajedrez de Maelzel–que existió realmente: la construyó en 1769 el inventor Wolfgang von Kempelen y se exhibió durante los siglos XVIII y XIX en ferias y teatros de París, Viena, Londres y Nueva York. Cuando von Kempelen murió, su hijo vendió la máquina a Nepomuk Maelzel, un violinista de Viena que construía aparatos musicales que funcionaban de forma autónoma.

Ilustración de Joseph Racknitz, el secreto interior de “El turco”. Fuente

Edgar Allan Poe presenció una demostración del funcionamiento de esta máquina y escribió el ensayo El jugador de ajedrez de Maelzel (1836)para probar que se trataba de un fraude.

En efecto, no era la máquina la que jugaba al ajedrez; en su interior una persona –el ajedrecista francés Jacques Mouret– la controlaba realmente.

La minuciosidad con la que Poe explica el motivo del fraude es excepcional; Charles Babbage, la ciencia y las matemáticas, aparecen como ingredientes importantes en su razonamiento.

Anuncio de la demostración en 1819. Fuente

Tal vez ninguna exhibición de esta clase haya llamado tanto la atención general como el Jugador de Ajedrez de Maelzel. En cualquier parte donde haya sido visto ha sido objeto de gran curiosidad para todas las personas que piensan. Sin embargo, la cuestión de su modus operandiestá aún sin aclarar. No se ha escrito nada sobre este tema que pueda considerarse como decisivo; y, de hecho, encontramos en todas partes hombres dotados del genio mecánico, de una gran sutilidad general y de inteligencia discriminativa, que no tiene escrúpulos en afirmar que el autómata es une pure machine cuyos movimientos no tienen relación alguna con la actividad humana, y que, por consiguiente, es incomparablemente el más asombroso de los inventos de la humanidad. Y esto sería indudable si tuvieran razón en lo que suponen. Aceptando esta hipótesis, sería muy absurdo comparar el Jugador de Ajedrez con otra cosa cualquiera semejante, moderna o antigua. Sin embargo, han existido muchos y magníficos autómatas. […]

Si esas máquinas son tan ingeniosas, ¿qué podemos pensar de la máquina calculadora de míster Babbage? ¿Qué podemos pensar de un ingenio de madera y metal que, aparte de poder calcular las tablas astronómicas y de navegación, puede certificar la verdad matemática de sus operaciones y corregir sus posibles errores? ¿Qué podemos pensar de una máquina que no sólo puede realizar todo esto, sino que también imprime sus resultados, elaborados nada más que han sido obtenidos, y sin la menor intervención de la inteligencia de hombre? Tal vez se pueda decir que una máquina como la que hemos descrito sea mucho mejor que el Jugador de Ajedrez de Maelzel. Ni mucho menos; es completamente inferior, siempre que admitamos que el Jugador de Ajedrez es una pura máquina y que realiza sus operaciones sin ninguna intervención inmediata del hombre (cosa que sólo podría ser admitida por un instante). Los cálculos aritméticos y algebraicos, por su naturaleza, son fijos y determinados. Aceptados ciertos datos, se siguen ciertos resultados, necesaria e inevitablemente. Estos resultados son independientes, y no son influidos por nada excepto por sus datos originarios. Y la cuestión que hay que resolver procede o deberá proceder, hasta su última determinación, por una sucesión de pasos infalibles que no pueden cambiar ni ser objeto de modificación. […]

Pongamos el primer movimiento, en el juego de ajedrez, en justa posición con los datos de una cuestión algebraica, y percibiremos inmediatamente su enorme diferencia. En los datos, el segundo paso de la cuestión depende, absoluta e inevitablemente, del último. Es creado por los datos. Es necesario que sea el que es y no otro. Pero en una partida de ajedrez, del primer movimiento no se sigue necesariamente el segundo. En la cuestión algebraica, mientras avanza a su solución, la certeza de sus operaciones sigue siendo inalterable. Si el segundo paso ha sido una consecuencia de los datos, el tercero también es una consecuencia del segundo, el cuarto del tercero, y así hasta la solución, sin ninguna alteración posible. Pero en el juego del ajedrez, la certeza de la jugada siguiente está proporcionada al progreso de la partida. Se han hecho algunos movimientos, pero ningún paso es cierto. Diferentes espectadores podrán aconsejar diversos movimientos. Todo depende, por lo tanto, del juego variable de los jugadores. Ahora bien, aún concediendo (lo que no se puede conceder) que los movimientos del jugador autómata de ajedrez están determinados en sí mismos, se verían necesariamente interrumpidos y cambiados por la voluntad indeterminada de su adversario. Así, pues, no hay ninguna analogía entre las operaciones del Jugador de Ajedrez y las de la máquina calculadora de míster Babbage, y si queremos llamar al primero una pura máquina, estaremos obligados a admitir que, sin comparación posible, es el más maravilloso de todos los inventos humanos. […]

Es completamente cierto que las operaciones del autómata están reguladas por la mente y no por otra cosa. Incluso se puede afirmar que este asunto es susceptible de una demostración matemática a priori. La única cuestión, pues, que hay que resolver es el modo de producirse la intervención humana.

Referencias

[1] Edgar Allan Poe, Cuentos cortos completos (traducción de J. Cortázar), Alianza Editorial, Madrid, 2002

[2] Sergio E. Negri, Edgar Allan Poe y su diatriba que enriqueció al ajedrez, Ajedrez 12, 2016

[3] Georges Walter: Poe. Anaya & Mario Muchnik, Madrid, 1995

Sobre la autora: Marta Macho Stadler es profesora de Topología en el Departamento de Matemáticas de la UPV/EHU, y colaboradora asidua en ZTFNews, el blog de la Facultad de Ciencia y Tecnología de esta universidad.

El artículo Desenmascarando al autómata se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Saurópsidos al sol

Esta anotación debería quizás llevar el nombre “saurópsidos1” en el título, pero entonces pocos habrían sabido de qué se trata. Por eso he optado por referirme a reptiles y aves. Hay gran variedad de pulmones en los saurópsidos. Los más sencillos son sacos simples en los que prácticamente no hay compartimentos. De hecho, se podría decir de un pulmón así que es como un único gran alveolo. También hay pulmones más complejos, con numerosos septos o paredes que se proyectan desde la superficie pulmonar hacia la luz. Los septos delimitan unos cubículos, unidades espaciales denominadas edículas. El intercambio de gases tiene lugar, principalmente, en los septos, aunque no están tan vascularizados como los alveolos de mamíferos. En otros casos los pulmones son multicamerales; están constituidos por diferentes cámaras dispuestas en paralelo. En estos, un bronquio intrapulmonar principal se va ramificando en bronquios secundarios que conectan el bronquio principal con cada cámara o saco aéreo.

Pulmones de algunos reptiles. Filogenia de “Diapsida“.

En la gran mayoría de reptiles estudiados, la ventilación es mareal: se produce por flujo y reflujo del aire respirado, como si fuese impulsado por un fuelle. Una parte importante de muchos pulmones de reptiles no se dedica al intercambio respiratorio, sino que su función principal es ayudar a ventilar las porciones bien vascularizadas. Los mecanismos que participan en la impulsión del aire que entra y sale de los pulmones de los reptiles son variados, pero en general corren a cargo de la musculatura del tronco; como, en ocasiones, esa musculatura también participa en los movimientos de desplazamiento, ello puede representar una limitación. Quizás por esa razón algunos, como los varanos y otros lagartos, también utilizan la boca como bomba de impulsión del aire, como hacen las ranas. Otros reptiles poseen un diafragma o protodiafragma, cuyos desplazamientos arrastran el hígado hacia atrás y hacia adelante, dando lugar a la expansión y contracción de los pulmones en función del espacio que deja aquel.

Algunos reptiles, como es sabido, tienen un modo de vida acuático. Entre estos, unas especies han retenido la condición de respiradores aéreos, como los cocodrilos, algunas tortugas y las serpientes de mar, a pesar de lo cual pueden hacer inmersiones prolongadas. Hay serpientes de agua dulce capaces permanecer sumergidas hasta media hora; la tortuga verde marina llega a estar bajo el agua 50 minutos; y las serpientes marinas aguantan sin respirar una hora. Estas tienen un pulmón muy largo, que se extiende a lo largo de casi todo su cuerpo, por lo que es capaz de almacenar mucho oxígeno; además, reducen de forma considerable su metabolismo durante la inmersión. Y hay especies que tienen la capacidad, al sumergirse, de recurrir a vías metabólicas anaerobias para obtener ATP.

Otros reptiles son capaces de incorporar oxígeno del medio acuático de forma directa, como algunas culebras y tortugas. Las serpientes lo hacen a través de su superficie corporal, mientras que las tortugas recurren en mayor medida a captar O2 a través de las cavidades bucal y faríngea, e incluso, a través de la cloaca, que ha sufrido modificaciones que facilitan el intercambio de gases respiratorios. Ninguna de esas superficies es demasiado extensa, de manera que el intercambio gaseoso a su través es muy limitado, pero parece ser suficiente para cubrir las necesidades metabólicas de esos animales. Al fin y al cabo, dado que se trata de animales ectotermos, su metabolismo es relativamente bajo.

Los pulmones de las aves, aunque relativamente pequeños, son los más complejos. En cada pulmón, el bronquio principal se ramifica en varios bronquios secundarios, y estos están conectados entre sí por numerosos bronquios terciarios o parabronquios. Los parabronquios son cilíndricos y discurren en paralelo unos con otros. Los bronquios secundarios y los parabronquios forman una unidad integrada que permite que el aire circule a su través siempre en la misma dirección; el aire pasa de los llamados dorsobronquios a los ventrobronquios (denominaciones relativas a la posición que ocupan en el pulmón) a través de los parabronquios. La corriente inhalante entra por los dorsobronquios y la exhalante sale por los ventrobronquios. Al pasar por los parabronquios, el aire penetra en los capilares aéreos, un conjunto de canalículos interconectados que forman una tupida red y que aumentan de forma muy considerable la superficie para el intercambio gaseoso. Los capilares aéreos están a su vez íntimamente entrelazados con capilares sanguíneos en una disposición denominada de corriente cruzada (cross current), de manera que la sangre circula en una dirección que mantiene un ángulo de unos 90º, aproximadamente, con la dirección que sigue el aire respirado. Esa disposición permite una transferencia de O2 de altísima eficiencia.

Los pulmones de las aves están conectados con un conjunto de sacos aéreos, unos en disposición anterior y otros, posterior. Los sacos posteriores reciben el aire recién inhalado, de allí pasa a los pulmones y de estos, a los sacos anteriores, de donde es expulsado al exterior. Los sacos están dispuestos de manera que el aire inhalado no se mezcla con el que ya ha pasado por los parabronquios, por lo que todo el aire que llega al pulmón es aire fresco. El aire circula a través de ese sistema gracias, principalmente, a la contracción de los músculos de las costillas en asociación con el esternón.

Las pulmones de aves son, sin duda, los órganos respiratorios más eficaces de entre los metazoos. Ello se debe, como se ha señalado ya, a la circulación unidireccional de la corriente respiratoria y a la disposición en corriente cruzada de los parabronquios y los capilares sanguíneos. En esos rasgos las aves se diferencian de forma clara de la mayor parte del resto de saurópsidos. Sin embargo, es importante destacar que hay, al menos, tres especies de saurópsidos no aviares (un cocodrilo, un varano y una iguana) en cuyos pulmones hay flujo de aire unidireccional. Y es muy posible que otras especies también cuenten con esa ventaja, o que otras ya extinguidas también la tuviesen. Así pues, aunque el pulmón de las aves tiene características muy sofisticadas, todo hace indicar que hubo versiones previas, aunque quizás no fuesen tan eficaces.

Nota:

1 El clado Sauropsidae comprende todos los denominados reptiles, salvo los extinguidos “reptiles mamiferoides” (supuestos antecesores de los mamíferos) y las aves. La razón por la que quizás debería haber optado por ese nombre en el título es que los pulmones de las aves tienen seguramente antecedentes en otros saurópsidos.

Sobre el autor: Juan Ignacio Pérez (@Uhandrea) es catedrático de Fisiología y coordinador de la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU

El artículo Sistemas respiratorios: los pulmones de reptiles y aves se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Maxwell exploró los límites de una concepción estadística de la segunda ley mediante un “experimento mental” interesante. Supongamos que un recipiente de gas se divide por una membrana delgada en dos partes, el gas en una parte está más caliente que en la otra. “Ahora concibe un ser finito”, sugirió Maxwell, “que conoce las trayectorias y las velocidades de todas las moléculas, pero que no puede hacer otro trabajo que no sea abrir y cerrar un agujero en el diafragma”. Este “ser finito”, ahora conocido como El “demonio de Maxwell” puede calentar el gas caliente y enfriar el gas frío, permitiendo que las moléculas rápidas se muevan en una sola dirección a través del orificio (y las moléculas lentas en la otra), como se muestra en el diagrama, en el que, convencionalmente, el rojo representa moléculas de alta velocidad (y energía) y las azules de baja velocidad (y energía).

Por supuesto, no existe un demonio tan fantasioso (ni siquiera en forma de máquina) que pueda observar y seguir todas y cada una de las moléculas en un gas; por lo tanto, no existe ningún procedimiento como este para violar la segunda ley que puede realizarse en la práctica. De hecho, si de alguna manera se pudiera construir un “demonio”, podríamos encontrar que la propia entropía del demonio (que sería en sí mismo un sistema) se ve afectada por sus acciones. Así, su entropía podría aumentar lo suficiente como para compensar la disminución de la entropía del gas, con lo que la entropía neta aumenta, como dicta la segunda ley.

Esto es exactamente lo que sucede en otros sistemas donde se crea orden local, como en una bandeja de agua que se congela en cubos de hielo en un congelador; la entropía debe aumentar en algún otro lugar del universo, como en la habitación en la que está el congelador, donde se disipa el calor residual del motor del congelador.

Hay quien han sugerido que ciertas moléculas grandes, como las enzimas, pueden funcionar como “demonios de Maxwell”. Las moléculas grandes pueden influir en los movimientos de las moléculas más pequeñas para construir las estructuras ordenadas de los sistemas vivos. Esto es algo que no ocurre en los objetos inanimados y sería una aparente violación de la segunda ley de la termodinámica. Esta sugerencia, sin embargo, lo que demuestra es que no se ha entendido un aspecto fundamental de la segunda ley.

Efectivamente, la segunda ley no dice que el orden no pueda aumentar nunca en un sistema. Hace esa afirmación solo para sistemas aislados. Cualquier sistema “no aislado”, que pueda intercambiar energía con su entorno, puede aumentar su propio orden sin violar la segunda ley, ya que la entropía del entorno aumentará, compensando la disminución en el sistema abierto y aumentando la entropía del universo. Exactamente igual que un congelador, que es un sistema cerrado pero no aislado.

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

El artículo El demonio de Maxwell se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Javier Echeverría, lector y colaborador

Este libro ofrece un variado paisaje de la ciencia contemporánea, compuesto por 33 personas, algunas de las cuales son líderes mundiales de la ciencia y la tecnología actuales. Por orden alfabético: Hal Abelson, Ricardo Baeza-Yates, John Perry Barlow, Javier Benedicto, José Bernabéu, Michail Bletsas, Jose M. Carmena, David Casacuberta, Yung Ho Chang, Ignacio Cirac, Gianluigi Colalucci, Avelino Corma, Bernardo Cuenca Grau, Javier Echeverria, José Hernández-Orallo, Hiroshi Ishii, Pablo Jarillo-Herrero, Henry Jenkins, Anne Margulies, Mario J. Molina, Tim O’Reilly, John Ochsendorf, Paul Osterman, Alvaro Pascual-Leone, Rosalind W. Picard, Howard Rheingold, Alejandro W. Rodriguez, Israel Ruiz, Sara Seager, Richard Stallman, Antonio Torralba, Bebo White y José María Yturralde.

El libro ha sido escrito por Adolfo Plasencia, un veterano escritor valenciano, experto en la comunicación y difusión de la ciencia. El contenido del libro se fue originando a partir de la experiencia que co-fundó con Douglas Morgenstern el MITUPV Exchange, una iniciativa conjunta del MIT y la Universidad Politécnica de Valencia, que se extendió a lo largo de 12 años (1999-2011), gracias a la cual Plasencia pudo realizar y filmar diálogos con diversos investigadores y creadores de dicha universidad norteamericana y de otras muy destacadas. Posteriormente amplió el panorama a expertos de diversos países de todo el mundo. Esta es la razón por la que ocho de los colaboradores en el libro sean valencianos y, de manera todavía más notable, 17 de ellos sean hispano-parlantes, aunque el libro lo publique en inglés MIT Press. En conjunto, ofrece una excelente panorámica de los grandes desafíos que afronta la investigación científico-tecnológica de vanguardia, con la singularidad de vincular además las dos culturas, la científica y la humanística. Entre las numerosas preguntas que sustentan los diálogos persona a persona que Plasencia mantuvo con los participantes recién mencionados, algunas de las preguntas más humanísticas fueron dirigidas a los científicos, y viceversa.

El libro muestra perfectamente hasta qué punto la tecnociencia contemporánea es ciencia, es cultura y, además, es humanidades. El proyecto de Plasencia asume y desarrolla una hipótesis muy clara: “cualquier observador curioso cuya capacidad de asombro goce de buena salud, sabe que la evolución, tanto de ciencia básica como aplicada en sus vanguardias; la evolución tecnológica y los nuevos descubrimientos, están siendo acaparados por disciplinas hibridas.”

Lo notable es que una editorial tan prestigiosa como MIT Press, cuya difusión es mundial, se haya animado a publicar un libro así, que ha debido incluir tanto en sus apartados de “Ciencia”, como de “Interés General”. Esa decisión la tomó la propia Directora Editorial de MIT Press, -y editora del libro-, Gita Devi Manaktala, quien tras su primer encuentro personal le dijo a Plasencia: “Nunca nos había presentado nadie algo así. Nos interesa. Lo vamos a estudiar”. Ella misma fue quien, de acuerdo con el autor, organizó cuatro secciones en el libro (El Mundo Físico; Información; Inteligencia y Epílogo), y aprobó los títulos de los diálogos presentados, (algunos ciertamente heterodoxos, p.ej.:”MIT Collaborative Innovation: It Takes >2 to Tango”), que Plasencia también consensuó con cada participante en la obra.

En suma: se trata de un libro atípico, incluido su título, elegido por la propia editorial. Dada la pregunta que aparece como título en portada, podría pensarse que estamos ante un libro de astrofísica. No es así. El ‘holograma’, de haberlo, radica en los treinta y tres diálogos, muchos de los cuales tienen puntos de convergencia que apuntan a algunas de las grandes preguntas de la ciencia actual. Quien quiera tener un panorama amplio y variado de la ciencia en 2017, lo obtendrá, y con múltiples puertas y ventanas, con sólo asomarse al listado de cincuenta y cinco preguntas que abre el libro, -con los nombres de qué participantes tratan en cada una de ellas-, que ilustran las cuestiones que en él se tratan. Esta lista la encabeza la frase de Pablo Picasso: “Los ordenadores no sirven para nada. Solo te pueden dar respuestas”, indicadora de que el volumen es un libro mucho más de preguntas que de respuestas. Aunque también hay respuestas, por supuesto. Pero lo importante son las preguntas, como el autor y varios de los participantes subrayan en sus respectivos textos.

No es posible resumir en pocas palabras el contenido del libro. Por eso, a título puramente informativo, terminaré esta nota enumerando algunas de esas preguntas, indicativas de la diversidad y relevancia de las múltiples cuestiones abordadas.

• ¿Qué es la inteligencia, cómo funciona, dónde radica y cómo se mide?

• ¿Habrá inteligencia no-biológica, (no basada en el homo sapiens)?

• ¿Qué va a pasar con el cambio climático?

• ¿Dónde radica la conciencia y como emerge? ¿Cómo funciona en realidad el cerebro?

• ¿Es en realidad el Universo un holograma? ¿Qué pasa con la materia oscura?

• ¿Qué origina la conducta en los humanos? ¿Y en los robots?

• ¿Qué va a pasar con el aprendizaje y las universidades, y su papel en la sociedad?

• ¿Vamos a convertirnos en biónicos? ¿Hasta qué grado?

• Nuestra relación con la tecnología, ¿está cambiando los ‘settings’ de nuestros sentidos?

• ¿Puede la ética combinada con el conocimiento abierto crear una economía de las ideas sostenible?

• ¿Veremos como parte de nuestras vidas al ordenador cuántico?

• ¿Habrá alguna vez “fin del trabajo”?

• ¿Por qué existe la masa? ¿Qué hay más allá del Bosón de Higgs?

• ¿Es posible gobernar la incertidumbre y convivir con sus efectos estocásticos? ¿Podemos planear lo imposible?

• ¿Es el paradigma del Software Libre y la Ética Hacker la solución?

• ¿Por qué la naturaleza es ‘cuántica’ y nuestra lógica normal no lo acepta?

• Las tecnologías de búsqueda, ¿nos permiten ahora recordar el futuro?

• ¿Es la expresión “Computación Afectiva” un oxímoron?

• ¿Es el “derecho a encriptar” un derecho humano?

• ¿Es cierta la ecuación: Belleza ≠ verdad? ¿Podemos contradecir a John Keats?

• ¿Cómo va a evolucionar representación del conocimiento en Internet?

• ¿En el arte, podemos ir al pasado y cambiarlo?

• ¿Es posible pintar el vacío?

Ficha:

Is the Universe a Hologram? Scientists Answer the most Provocative Questions (by Adolfo Plasencia, foreword by Tim O’Reilly). MIT Press 2017, 432 pp. ISBN: 9780262036016.

Más información:

A Dialogue about Dialogues: Adolfo Plasencia on Speaking with Scientists. (English). La entrevista, en español

Página del libro en MIT Press

En Editoralia personas lectoras, autoras o editoras presentan libros que por su atractivo, novedad o impacto (personal o general) pueden ser de interés o utilidad para los lectores del Cuaderno de Cultura Científica.

El artículo ¿Es el universo un holograma?, y otras grandes preguntas de la ciencia actual se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Hay una pregunta un poco extraña, quizá un poco fuera de lugar, pero que los biólogos evolutivos se hacen de vez en cuando y para la que nadie tiene respuesta todavía. Es la siguiente: la menopausia… ¿para qué sirve?

Me explico. Se supone que todos los caracteres de cualquier especie de ser vivo están de alguna forma orientados a aumentar las probabilidades de que los genes de un individuo pasen a la siguiente generación. La evolución consiste en sobrevivir, sino en reproducirse. Ese es el objetivo último de la evolución y la adaptación de las especies.

Por eso la existencia de la menopausia resulta intrigante: que las mujeres hayan desarrollado un mecanismo por el que llegado un determinado momento su sistema reproductor se apaga cuando aun les quedan años, incluso décadas, de vida es en principio contradictorio con el principio de favorecer el traspaso de los genes de generación en generación. Los hombres son fértiles prácticamente toda su vida, pero las mujeres viven hasta un tercio de ella sin poderse reproducir.

Puesto que es una cosa inevitable como la vida misma, muchos nunca se habrán parado a pensar en ello. Pero solo hay que mirar al resto de los mamíferos para darse cuenta de que la menopausia es, de hecho, una rareza: solo en un puñado de especies de cetáceos, por ejemplo las orcas, las hembras la tienen. En las demás, hembras y machos son capaces de reproducirse prácticamente hasta el final de sus vidas.

La hipótesis de la abuela

Esto hace que volvamos a la pregunta inicial: ¿para qué sirve la menopausia? ¿Qué sentido evolutivo? Pues creíamos tener las respuesta al alcance de la mano, pero de momento todo son teorías.

La más comúnmente aceptada es la hipótesis de la abuela. Esta hipótesis plantea que, puesto que a medida que la edad aumenta sacar adelante a las crías requiere más energía y conlleva un mayor riesgo, las hembras dejan de reproducirse y pasan a ayudar a sus hijas y sus crías, es decir, sus nietas. Esto supone una ventaja para todas: las crías están mejor cuidadas, las madres reciben una apreciada ayuda y las abuelas hacen aumentar la probabilidad de que sus genes salgan adelante a través de las siguientes generaciones.

En teoría tiene sentido, ¿no es verdad? Además se corresponde con la idea que todos tenemos de nuestras abuelas: mujeres amorosas que ayudaron a nuestros padres a criarnos (y a malcriarnos). Bien, ya tenemos explicación, ¿no? Pues no. Pero ahora llegamos a eso.

Otras teorías: la de la diferencia de edad y la de la conservación de la energía

La de la abuela es la única hipótesis. Otra, planteada en 2007, venía a complementarla bajo la premisa de que en el análisis de los cambios evolutivos de una especie no se podía tener en cuenta solo a uno de sus sexos. Según esta nueva teoría, la diferencia de edad en una pareja es beneficiosa en términos de fecundidad, y esta se da habitualmente entre mujeres jóvenes, que son más fértiles, y hombres mayores, que ya han demostrado su capacidad de engendrar hijos. Esto sería otra explicación añadida al hecho de que las mujeres tengan la menopausia cuando aun les quedan años de vida mientras que los hombres siguen siendo capaces de reproducirse prácticamente hasta su muerte.

Una tercera hipótesis plantea que, en las mujeres y en las hembras de otras especies de mamíferos, la expansión de la esperanza de vida y la expansión de la capacidad reproductiva ocurren a ritmos diferentes, ritmos determinados para maximizar la capacidad reproductiva y de supervivencia al principio de la vida adulta. Extender la capacidad de reproducción a partir de cierto momento, llegada la madurez, tiene un alto coste. Por eso, una vez que el número de ovocitos baja de cierto límite, eso desencadenaría el final de los ciclos menstruales normales, y con ello la llegada de la menopausia.

Sería por tanto, en resumen, una forma de asegurar que en los primeros años de vida adulta el cuerpo está en la situación óptima para sobrevivir y reproducirse, y que una vez pasado ese momento, la inversión de energía que requiere mantener el sistema funcionando ya no merece la pena, así que el cuerpo decide que ha llegado la hora de echar ese cierre.

Un estudio que ni confirma ni desmiente

Decíamos de todas formas que seguimos sin una explicación porque estas teorías son de difíciles de demostrar, ya que no hay una forma de que la evolución haya favorecido directamente caracteres que aparecen después de la reproducción, como ocurre con la menopausia. Un reciente intento por conseguirlo ha resultado en tablas: ni confirmo ni desmiento. No hay evidencias lo suficientemente sólidas para demostrar o descartar ninguna hipótesis sobre el modo en que la evolución favorece la esperanza de vida más allá de la época reproductiva en las mujeres.

Jacob A. Moorad y Craig A. Walling son investigadores del Instituto de Biología Evolutiva de la Universidad de Edimburgo y el suyo es el primer intento por comprobar empíricamente cómo la menopausia se correspondería efectivamente con el aumento de la esperanza de vida en una población humana. Sus resultados se han publicado en la revista Nature Ecology&Evolution.

Para hacer esa comprobación, utilizaron los datos del censo de población de Utah a finales delo siglo XIX. Gracias la importancia que la fe mormona da a los registros genealógicos, los datos eran todo lo que un biólogo evolutivo podía desear.

A partir de ahí, realizaron un análisis detallado de todas los caminos genéticos que podrían haber tomado esos supuestos beneficios de la menopausia. No encontraron evidencias que sostuviesen ninguna de las tres teorías. El gozo de los investigadores en un pozo.

Las flechas entre fenotipos y “Fitness” con gradientes de selección. Las flechas entre genes y fenotipos son variaciones genéticas. Las flechas entre distintos genes son correlaciones genéticas. Puesto que la esperanza de vida postreproductiva de las mujeres no puede afectar directamente a un estado físico óptimo (“fitness”), la selección que influye en ello tiene que hacerlo de forma indirecta por otras vías. Estas vías se muestran aquí en los colores, de las que se han elegido tres: el rojo para la hipótesis de la abuela; el verde para la hipótesis de las diferencias de edad entre sexos; el amarillo para las diferencias de edad dentro del mismo sexo. En el mapa se muestra el Territorio de Utah tal y como era en 1851

¿Por qué? Para empezar, podría ser que no tengamos ni idea del asunto y ninguna de las hipótesis planteadas sea válida, aunque observaciones indirectas sugieren que alguna idea sí que tenemos.

Quizá ocurrieron, pero los movimientos migratorios entraron en escena

Los investigadores creen que una o más de estas hipótesis debió ser cierta en el pasado, pero se ha visto discontinuada por cambios en el ecosistema. Especialmente, y puesto que los datos se refieren al territorio de Utah a finales del siglo XIX, por la convulsión demográfica que supuso la migración masiva hacia el oeste americano, lo que conllevó en muchos casos la pérdida de apoyo y parentesco cuando los familiares se quedaron en sus lugares de origen, así como un alto índice de natalidad por la presión de poblar el territorio.

Esta explicación parece altamente probable, y a su vez es un ejemplo de por qué es tan difícil poner a prueba estas teorías. Existen grandes variaciones dentro de las distintas poblaciones de cada especie, y parece poco realista pensar que una foto fija de una población determinada pueda darnos una respuesta sobre cómo la selección natural ha favorecido o eliminado determinados rasgos de una especie.

Eso quiere decir, como explica Alan A. Cohen en su comentario sobre el estudio de Moorad y Walling, que probablemente si los autores hubiesen podido confirmar con sus resultados alguna de las tres hipótesis, esta hubiese sido cierta en el corto plazo, pero no hubiese sido del todo precisa para entender cómo la selección dio forma a la menopausia tal y cómo la conocemos.

Sobre la autora: Rocío Pérez Benavente (@galatea128) es periodista

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Los seres humanos hemos comido higos desde el origen de los tiempos. Quizás por ello aparece la higuera en varios relatos míticos de creación. En algunas religiones es sagrada y maldita en otras. El mismísimo Jesús de Nazaret, incluso, debió de maldecir una por no tener frutos: “¡Que nunca jamás coma nadie fruto de ti!” (Marcos 11: 12-14).

Ficus es el nombre en latín de la higuera y también del higo que, aunque lo parezca, no es un fruto sino un receptáculo de flores empaquetadas, una inflorescencia. Ficus es también el nombre científico del género -que agrupa a cerca de 800 especies- al que pertenece Ficus carica, nuestra higuera común. La mayor parte de sus especies comparten una característica: cada una de ellas ha coevolucionado con una especie de avispa de la familia Agaonidae. En virtud de la asociación -que comenzó hace al menos ochenta millones de años- entre la higuera y su correspondiente avispa, ésta poliniza las flores de la higuera a la vez que el higo proporciona a las avispas el cobijo en que reproducirse.

Una minúscula hembra de avispa (de unos dos milímetros de longitud) que va cargada de polen y transporta centenares de huevos fecundados, sale del higo en que ha nacido a través de una pequeña abertura llamada ostiolo. La hembra dispone de unas 48 horas para encontrar otra higuera de la misma especie que puede encontrarse a decenas de kilómetros de distancia, aunque –todo hay que decirlo- la higuera le facilita a la avispa la tarea, ya que emite un cóctel de sustancias químicas a la atmósfera cuyo rastro sigue aquélla con facilidad. Una vez alcanza el nuevo higo, penetra en su interior y avanza hasta la cavidad central distribuyendo el polen que lleva adherido. También deposita los huevos, uno en cada pequeña flor femenina; si la avispa es diligente puede llegar a poner más de doscientos huevos. Y después muere exhausta.

Los huevos fecundados crecen y completan su desarrollo alimentándose de las semillas. Los machos se desarrollan antes y perforan el higo en su interior en busca de las hembras para aparearse. Están dotados de fuertes mandíbulas, no tienen alas y son virtualmente ciegos. Tras fecundar a las hembras, mueren. Los pocos que llegan a salir del higo tienen una corta y miserable vida. Las hembras vuelan libres, presurosas, en busca de una nueva higuera donde todo volverá a empezar.

Los higos, una vez han sido abandonados por las avispas, aumentan de tamaño, adquieren un color rojizo y se llenan de azúcar. Se convierten así en un alimento atractivo. Dependiendo de la especie de Ficus, se alimentarán de ellos murciélagos, aves, monos u otros animales y después, al defecar, esparcirán las semillas, que podrán germinar y producir nuevas higueras.

En las zonas templadas las higueras dan dos o tres cosechas al año dependiendo del sexo de la planta. Pero en los trópicos hay higos “maduros” de manera permanente y sirven de alimento a más de un millar de especies de aves y mamíferos, a más que ninguna fruta. Juegan un papel ecológico crucial, pues sin higos muchas especies de animales se verían privadas de una importante fuente de alimento y podrían, incluso, llegar a desaparecer. Como consecuencia de ello, muchas otras plantas, cuyos frutos son también consumidos por esos animales, verían también disminuir sus posibilidades de dispersar las semillas.

La higuera es una rara planta, con un extraño -por falso- fruto. Pero ha proporcionado mucho alimento a los seres humanos y a una gran diversidad de otros animales. Por eso, sin higueras, muchas cosas en el Mundo serían diferentes.

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Sobre el autor: Juan Ignacio Pérez (@Uhandrea) es catedrático de Fisiología y coordinador de la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU

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Una versión anterior de este artículo fue publicada en el diario Deia el 18 de junio de 2017.

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El pasado 14 de septiembre de 2017 se celebró la primera edición de Naukas Pro, en el que Centros de Investigación, Laboratorios, científicos de renombre o equipos de trabajo contaron con 20 minutos para explicar a un público general en qué consiste su trabajo.

3ª Conferencia: Javier Burgos, director gerente de la Fundación de Investigación Biomédica de Andalucía Oriental (FIBAO)

Javier Burgos habla sobre el alzheimer

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por eitb.eus

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La estrella Régulo (α Leonis) es un sistema estelar cuádruple: Régulo A es una estrella blanco-azulada con una enana blanca como compañera, cuyo periodo orbital es de 40,11 días; les acompañan Régulo B, una enana naranja, y Régulo C, una enana roja. Régulo A es una estrella de la secuencia principal, como el Sol, pero rota sobre sí misma con un período de solo 15,9 horas —el Sol emplea más de 25,6 días—. Al rotar tan rápido, su forma está achatada en sus polos (figura 1, izquierda); en 1968 Harrington y Collins predijeron que su atmósfera tenía que emitir luz polarizada (figura 2, derecha). Se acaba de publicar en Nature Astronomy la confirmación de esta predicción [1].

Forma y brillo superficial de Régulo A determinado mediante interferometría (izquierda) y modelo teórico de la emisión polarizada de su atmósfera estelar con una longitud de onda de 400 nm (derecha). Fuente: Nature Astronomy [2].

Los electrones en la atmósfera de una estrella dispersan la radiación y la polarizan (igual que ocurre con el fondo cósmico de microondas) tanto de forma perpendicular como de forma paralela a la dirección radial (hacia a su centro), una predicción realizada por el genial físico Chandrasekhar en 1946. En una estrella (casi) esférica la emisión total no está polarizada porque se promedian en su disco ambas direcciones de polarización y resulta un valor casi nulo debido a su simetría (casi) esférica; la única forma de observar este fenómeno es con sistemas binarios donde se rompe la simetría. Esta idea podría permitir la búsqueda de exoplanetas de tipo Júpiter caliente; durante un tránsito estelar la estrella aparenta tener una forma achatada y se produciría una señal en el mapa de polarización. Sin embargo, este método de detección de exoplanetas todavía sin éxito requiere medidas de la polarización de las estrellas más allá de la precisión alcanzable en la actualidad.

Hay otro caso en el que una estrella emite radiación polarizada, cuando realiza una rotación muy rápida; en dicho caso su superficie se achata y aparece un gradiente de temperatura entre los polos y el ecuador que rompe la simetría esférica, permitiendo una emisión polarizada cuya intensidad cambia con la longitud de onda. Harrington y Collins [4] predijeron este efecto en 1968. La razón por la que no ha sido observado hasta ahora (casi 50 años más tarde) es porque la intensidad de esta señal es demasiado débil para ser detectada salvo con polarímetros de alta precisión y en estrellas en rotación muy rápida. La estrella Régulo A en la constelación de Leo es ideal para este estudio.

Diagrama Q/U para la polarización de Régulo A. Fuente: Nature Astronomy [1].

Daniel V. Cotton, de la Universidad de Nueva Gales del Sur, Sidney, Australia, y varios colegas han usado dos polarímetros de alta precisión, PlanetPol, instalado en el Telescopio William Herschel de 4,2 metros en La Palma, Islas Canarias, España —PlanetPol ya está fuera de servicio—, y HIPPI (siglas de High Precision Polarimetric Instrument, o Polarímetro de Alta Precisión), instalado en el Telescopio Angloaustraliano de 3,9 metros. La precisión de HIPPI alcanza las cuatro partes por millón (4 ppm) para estrellas brillantes. La polarización es una magnitud vectorial con dos componentes que se suelen describir mediante los parámetros de Stokes Q/I y U/I en el llamado diagrama Q/U.

La figura 2 muestra el diagrama Q/U para la estrella Régulo A determinado para cinco longitudes de onda (el valor más impreciso —con la cruz en rojo más grande— es el de PlanetPol y los otros cuatro son de HIPPI). Se observa cómo la polarización cambia de forma casi lineal con la longitud de onda desde +42 ppm a 741 nm (color rojo) hasta −22 ppm a 395 nm (color azul), como muestra la figura 2; este cambio de signo conforme se pasa del rojo al azul se ha observado por primera vez, ya que medidas previas de la polarización solo se realizaron a una única longitud de onda. El cambio de signo está asociado al giro en la dirección del vector de polarización de noventa grados, confirmando el modelo de Harrington y Collins de 1968.

La polarización observada indica que Régulo A está rotando sobre sí misma el 96,5% de su velocidad angular máxima; esta velocidad angular crítica (también llamada de rotura) corresponde a la velocidad angular en el ecuador de la estrella tal que los módulos de la fuerza centrífuga y de la atracción gravitacional sean iguales. Más allá de esta velocidad la estrella se volvería inestable y se rompería en pedazos.

Por supuesto, confirmar una predicción teórica que estaba libre de controversias no parece una gran noticia. Sin embargo, considero todo un hito que se haya podido observar en varias frecuencias la polarización de una estrella; en los próximos años se logrará con muchas otras y quizás también se anuncie la primera detección de un exoplaneta de tipo Júpiter caliente con este método. Sin lugar a dudas la astronomía estelar basada en la polarización tiene un futuro muy prometedor.

Este post ha sido realizado por Francis Villatoro (@Emulenews) y es una colaboración de Naukas con la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU.

Referencias

[1] Daniel V. Cotton, Jeremy Bailey, …, J. H. Hough, “Polarization due to rotational distortion in the bright star Regulus,” Nature Astronomy (18 Sep 2017), doi: 10.1038/s41550-017-0238-6.

[2] J. Patrick Harrington, “Polarization from a spinning star,” Nature Astronomy (18 Sep 2017), doi: 10.1038/s41550-017-0267-1.

[3] S. Chandrasekhar, “On the radiative equilibrium of a stellar atmosphere. X,” Astrophysical Journal 103: 351–370 (1946), doi: 10.1086/144816.

[4] J. P. Harrington and G. W. Collins, “Intrinsic polarization of rapidly rotating early-type stars,” Astrophysical Journal 151: 1051–1056 (1968), doi: 10.1086/149504.

El artículo La luz polarizada de la estrella más brillante de Leo se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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El glifosato fue sintetizado por primera vez en los años 50. En 1970, el químico John E. Franz, descubrió sus efectos herbicidas. Empezó a comercializarse por la compañía Monsanto en 1974 bajo el nombre de Roundup.

El éxito de Roundup llegó en los años noventa. Se utilizaba en cultivos de plantas genéticamente modificadas inmunes al efecto del glifosato. Esto permitía utilizar intensivamente el herbicida para eliminar las malas hierbas sin afectar al cultivo principal. La patente comercial de Monsanto acabó en el año 2000, con lo que desde entonces el glifosato comenzó a utilizarse libremente en herbicidas genéricos, popularizándose todavía más. Es barato y muy eficaz.

Hasta ese momento se usaban herbicidas específicos para cada planta. En cambio, el glifosato no es selectivo. Su aplicación es sencilla. Se pulveriza sobre las hojas y tallos, éste penetra en la planta y así la molécula comienza a circular por sus tejidos. El glifosato inhibe la ruta de biosíntesis de algunos aminoácidos esenciales para la vida de la planta. Esta ruta no existe en seres humanos y demás animales. Al ser una ruta exclusiva de las plantas, no tiene toxicidad apreciable en animales. Sustancias de uso común como la cafeína o el paracetamol tienen índices de toxicidad mayores que el glifosato.

Otra característica importante es que tiene una vida media muy corta, de tan solo 22 días antes de biodegradarse. Esto hace difícil que sus efectos acumulativos tengan un impacto significativo.

El glifosato nunca se ha llegado a prohibir. Durante años se ha estado cuestionando su seguridad, enfrentando a diferentes organismos. Algunos líderes de opinión y grupos ecologistas lo tienen en el punto de mira, convencidos de su supuesta acción cancerígena. Lo han convertido en un enemigo a combatir, emprendiendo campañas para su prohibición. Varias ciudades de España se han declarado libres de glifosato bajo lemas como «ciudad libre de herbicidas tóxicos», empleando en su lugar alternativas «naturales», como herbicidas que denominan «vinagre». Como el glifosato es un herbicida de uso legal, puede utilizarse en terrenos privados como explotaciones agrícolas. La medida sólo afecta a jardines, parques y vías públicas.

Al menos hasta diciembre de 2017 —fecha hasta la que se ha prorrogado la autorización—, el uso de glifosato en la Unión Europea está permitido, como lo ha estado siempre. Sin embargo, en 2015 se desató el conflicto. La Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) que depende de la OMS y la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) parecían haber llegado a conclusiones diferentes. Esta confrontación mediática ha hecho dudar de la independencia de los estudios presentados por ambas partes y de los supuestos intereses de unos y otros.

La EFSA publicó un metaestudio —un estudio que valoró las publicaciones científicas sobre el tema hasta la fecha— en el que se han tenido en cuenta más de 1500 estudios científicos sobre el glifosato. La conclusión del metaestudio es contundente: no hay evidencia científica de que el glifosato sea tóxico o potencialmente cancerígeno

Por su parte, la IARC incluyó el pesticida en el controvertido grupo 2A, es decir como «probable cancerígeno». Un dato que tener en cuenta es que esta lista del IARC se elabora según el nivel de evidencia que existe y no sobre los efectos o riesgos que tienen las sustancias. En esa misma categoría figura por ejemplo trabajar en una peluquería, en una freiduría, el consumo de hierba mate caliente o de carne roja. Ninguna de estas actividades se ha prohibido, precisamente porque no suponen un riesgo potencial. Realmente las conclusiones de la IARC y la EFSA no son tan diferentes como algunos se esfuerzan en mostrar.

A pesar de la evidencia científica, varias ciudades siguen en sus trece de prohibir el uso de glifosato. En su lugar dicen emplear «vinagre». Lo que emplean es una disolución de ácido acético —el vinagre contiene un 5% de esta sustancia—. El efecto del acético sobre las plantas es de quemadura. Si la planta es adulta las raíces pueden quedar intactas y la planta puede rebrotar, especialmente si es perenne. Por eso en un principio puede parecer que el acético funciona para eliminar las plantas no deseadas, pero normalmente es sólo en apariencia. También hay que tener en cuenta que las disoluciones de acético, además de resultar hediondas, por encima del 20% son irritantes para las personas y otros animales. Alteran el pH de la tierra y, en exceso, modifican la estructura del suelo. Es decir, llamarlo «vinagre» no lo convierte en la panacea de los herbicidas urbanos, responde a una cuestión estratégica: generar una falsa confianza atendiendo a un argumento de bajo calado intelectual, el que relaciona lo natural con lo bueno y lo sintético con lo malo.

Para algunos, Monsanto es algo así como el gran villano de la industria agrícola y cualquier invento suyo tiene, de serie, un halo de maldad. Ese fue el detonante de la farsa ecologista contra el glifosato que algunas ciudades lideran con ridículo orgullo. De ahí el título de este artículo. Prohibir los herbicidas con glifosato es anteponer la ideología a la evidencia científica, llevando las emociones por bandera. Eso tiene nombre.

Sobre la autora: Déborah García Bello es química y divulgadora científica

El artículo Prohibir los herbicidas con glifosato es anteponer la ideología a la evidencia científica se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Los barcos, y no los automóviles y camiones, son los grandes contaminantes de nuestro planeta en lo que se refiere a transporte. Un solo barco de los grandes arroja tantas sustancias carcinogénicas a la atmósfera como 50 millones (sí has leído bien, millones) de coches. El transporte marítimo es responsable de hasta el 30 % de los óxidos de nitrógeno que los humanos emitimos.

Para cambiar eso en los laboratorios se buscan soluciones. Unas van en la dirección de cambiar el tipo de combustible que usan y otras en disminuir el consumo de combustible, sea este el que sea. Una de las vías para esto último es reducir la resistencia que el mar opone al avance del buque.

Recubrir el casco de un barco con un material fuertemente repelente al agua podría reducir la resistencia que al desplazamiento del barco ejerce el agua. Una forma conocida de este tipo de material superhidrofóbico funciona porque tiene una superficie áspera que atrapa un cojín de aire que hace de lubricante. Pero este tipo de material aún no se ha utilizado en los buques, ni tiene visos de que lo vaya a ser próximamente, ya que la capa de aire tiende a degradarse con el tiempo hasta desaparecer.

Ahora, investigadores de la Universidad de Peking (China) han identificado ciertas condiciones en el fluido que, de cumplirse, conducirían a una capa de aire más duradera. Aunque las condiciones podrían ser muy difíciles de cumplir para los buques, no dejan de tener mucho interés para otro tipo de aplicaciones.

Hoja de loto

La corta vida de la capa de aire es una dificultad muy conocida a la hora de encontrar uso comercial para los materiales superhidrofóbicos. Por ejemplo, cuando una hoja de loto, lo más de lo más en la superhidrofobia, se sumerge por debajo de 5 m de agua, la capa de aire se difunde y desaparece en menos de 2 min.

Los investigadores consideraron una superficie superhidrofóbica con un modelo termodinámico que explica la difusión del gas entre la capa de aire atrapado y el agua circundante. Encontraron que existe un estado de equilibrio en el que la cantidad total de aire en la capa no cambia, siempre que haya una cantidad suficiente de gas disuelto en el agua.

Controlar directamente la cantidad de gas disuelto en una masa de agua es complicado en el laboratorio, no digamos ya en el mar. Pero los experimentos del equipo con hojas de loto y superficies superhidrofóbicas artificiales muestran que este control se puede lograr indirectamente en sistemas sellados ajustando la presión del agua que actúa sobre la superficie. El equipo probó su idea en una hoja de loto, demostrando que podían extender la vida útil de la capa de aire a al menos cuatro horas, la duración máxima de sus experimentos.

Estos resultados indican que en la utilización de materiales hidrofóbicos habrá que tener muy presentes la presión del agua y las condiciones de flujo.

Referencia:

Yaolei Xiang et al (2017) Ultimate Stable Underwater Superhydrophobic State Phys Rev. Lett doi: 10.1103/PhysRevLett.119.134501

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

Este texto es una colaboración del Cuaderno de Cultura Científica con Next

El artículo Cómo conseguir que la superhidrofobia dure se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Existen dos matemáticos por los que siento cierta admiración y de los que hemos hablado en varias ocasiones en la sección Matemoción del Cuaderno de Cultura Científica, son los ingleses Arthur Cayley (1821-1895) y James J. Sylvester (1814-1897), que además tuvieron una profunda relación científica y de amistad.

El matemático británico James J. Sylvester (1814-1897)

Sobre el primero acabo de terminar una biografía, “Cayley, el origen del álgebra moderna” para la colección Genios de las matemáticas de la editorial RBA, con cuya escritura he aprendido y disfrutado mucho. Sin embargo, en esta entrada no vamos a hablar de Arthur Cayley, sino de su colega y amigo James J. Sylvester, y de un problema que formuló en 1893, en la revista Educational Times.

Problema 11851: Demostrar que no es posible colocar cualquier número finito de puntos (en el plano) de forma que cada recta que pase por dos de ellos también pase por un tercero, salvo que todos los puntos estén contenidos en la misma recta.

Este problema, conocido en ocasiones como el problema de la línea de Sylvester o simplemente el problema de Sylvester, estaba relacionado con un problema más general, que suele recibir diferentes nombres, entre ellos, el problema de la plantación de árboles en filas, el problema del huerto o el problema de los puntos y las líneas, sobre el que estuvo trabajando Sylvester desde la década de 1860 hasta su muerte. En su versión general el problema se puede plantear así.

Problema: ¿Cómo pueden distribuirse n puntos en el plano (o quizás, n árboles en un huerto) formando filas, cada una de las cuales contiene exactamente k puntos (respectivamente, árboles), con el objetivo de obtener el mayor número de filas posibles? ¿Y cuál ese mayor número de filas posibles para cada n y k?

Sylvester había trabajado en la versión clásica en la cual las filas estaban formadas por tres árboles, es decir, el caso k = 3, como podemos observar en los problemas que planteó en Educational Times, en los años 1867 y 1886. Por ejemplo, en el problema 2473 (1867), que podéis ver en la imagen de abajo, planteó dos cuestiones: i) ¿Cómo plantar 81 árboles para que formen 800 filas con 3 árboles en cada fila?; ii) ¿Cómo plantar 10 árboles para que formen 10 filas con 3 árboles en cada fila?

“Problem 2473”, propuesto por J. J. Sylvester, en “Educational Times”, en 1867, con sus soluciones

Pero este era un problema que interesaba a más personas. Por ejemplo, como se menciona al final del problema 2473, el actuario inglés Wesley Woolhouse (1809-1893), editor de la famosa revista de matemática recreativa The Lady’s and Gentleman’s Diary, había publicado en la revista de problemas matemáticos The Mathematician que 15 puntos (árboles) podían ser colocados formando 26 filas, con 3 puntos (árboles) en cada fila.

Aunque la primera publicación en la que se mencionan problemas de plantación de árboles en filas fue el libro Rational Amusement for Winter Evenings (1821), de John Jackson, en el que se dedica todo un “capítulo” precisamente a estos problemas, “árboles plantados en filas”.

Página del libro “Rational Amusement for Winter Evenings” (1821), de John Jackson, con algunos problemas de “árboles plantados en filas”

Pero volvamos al problema de la línea de Sylvester (problema 11851 de Educational Times). Ni Sylvester, ni sus contemporáneos, consiguieron demostrar que no es posible colocar cualquier número finito de puntos en el plano de forma que cada recta que pase por dos de ellos también pase por un tercero, salvo que todos los puntos estén contenidos en la misma recta.

Cuarenta años después de la formulación del problema en Educational Times, aunque sin ser consciente de la existencia del mismo, el matemático húngaro Paul Erdös (1913-1996) conjeturó que el resultado era cierto, y lo publicó después en forma de problema en la revista American Mathematical Monthly (1943), formulado de la siguiente forma.

Problema de la línea de Sylvester (versión Erdös): Demostrar que si un conjunto finito de puntos del plano no están todos sobre la misma recta, entonces existe una recta con exactamente dos de los puntos.

La solución llegó rápidamente. En 1944 se publicaron dos demostraciones en la revista American Mathematical Monthly. Una de ellas, la del colega y amigo de Erdös, el matemático húngaro Tibor Grünwald, que posteriormente se cambiaría el nombre a Tibor Gallai, (1912-1992). Aunque no fue la primera en publicarse, parece ser que era previa a la publicación del enunciado del problema en la revista por parte de Erdös. La otra prueba era del matemático Robert Steinberg (1922-2014), por aquel entonces estudiante en la Universidad de Toronto (Canada). De esos años debía de ser también la demostración del matemático estadounidense Leroy M. Kelly (1914-2002), que es la que vamos a mostrar en esta entrada.

La demostración de Leroy M. Kelly del problema de Sylvester aparece recogida en El Libro de las demostraciones (Nivola, 2005), de los matemáticos Martin Aigner y Günter M. Ziegler, y de la que escriben que puede considerarse “simplemente la mejor”.

Recordemos que el matemático Paul Erdös solía hablar de EL LIBRO en el que Dios había escrito las demostraciones más bellas de entre todos los teoremas. Esta idea llevó a los matemáticos Martin Aigner y Günter M. Ziegler a escribir El libro de las demostraciones (Proofs from the BOOK) con el objetivo de incluir algunas de esas bellas demostraciones de las que hablaba Paul Erdös.

Dos entradas del Cuaderno de Cultura Científica en la que se recogen otras demostraciones de El libro de las demostraciones son:

A. Teorema de la galería de arte

B. Una bella demostración del Libro

Pero vayamos con la demostración de Kelly del problema de la línea de Sylvester. Es decir, vamos a demostrar que si un conjunto finito de puntos del plano no están todos sobre la misma recta, entonces existe una recta con exactamente dos de los puntos.

Demostración: Llamemos Ω al conjunto finito de los puntos del plano dados y Σ al conjunto de todas las rectas que pasan por al menos dos puntos de Ω. A continuación, consideramos todos los pares (P, r), donde P es un punto de Ω que no está en la recta r, de Σ, y todas las distancias de los puntos P a las rectas r, d(P, r), de todos esos pares. Y consideramos el par (Q, s) que nos da la distancia más pequeña de todas ellas. Ahora, llamemos R a la proyección ortogonal de Q sobre s, es decir, al punto de s más cercano a Q.

Vamos a demostrar que la recta s es la que verifica el resultado, es decir, que tiene exactamente dos puntos de Ω.

Supongamos que no es así y que la recta s tiene al menos tres puntos de Ω. Entonces existirán dos puntos P1 y P2 que están en el mismo lado de la recta s respecto de R y supongamos que P1 es el que está más cerca de R (como se muestra en la imagen), incluido el caso en el que P1 sea el propio R.

En tal caso, vamos a demostrar que la distancia del punto P1 a la recta r (que es la recta de Σ que pasa por Q y P2) es menor que la distancia de Q a s. Fijémonos en el triángulo QP1P2. Podemos afirmar que:

1. d(P1, P2) &lt d(Q, P2), ya que el ángulo que tiene como vértice P1 es obtuso (o recto);

2. calculando el área del triángulo desde dos puntos de vista distintos, obtenemos que

En consecuencia, de 1. y 2. se deduce que d(Q, s) = d(Q, R) > d(P1, r), como habíamos afirmado.

Que la distancia del punto P1, que pertenece a Ω, a la recta r, que pertenece a Σ, sea menor que la distancia de Q a s, es una contradicción con respecto a la elección del par (Q, s). En consecuencia, en la recta s no puede haber nada más que un punto de Ω a cada lado del punto R, es decir, hay dos puntos de Ω en total, como queríamos demostrar. QED

En una siguiente entrega de la sección Matemoción del Cuaderno de Cultura Científica abordaremos la historia de la solución del problema de la plantación de árboles en filas.

Pero vamos a terminar esta entrada con un par de problemas de ingenio del experto inglés en matemática recreativa Henry E. Dudeney (1857-1930). En sus libros, en particular, en Amusements in mathematics (1917), que fue publicado en castellano en tres partes, con el nombre conjunto de Diversiones Matemáticas (El acertijo del mandarín, Los gatos del hechicero y El misterio del muelle), también incluyó problemas de plantaciones de árboles en fila, que él llamó problemas de puntos y líneas.

En Diversiones matemáticas menciona un rompecabezas de este tipo atribuido al matemático inglés Sir Isaac Newton (1643-1727).

Rompecabezas de Newton: plantar 9 árboles de forma que formen 10 filas con 3 árboles en cada fila.

Y el segundo problema de este estilo, que incluimos aquí, lo planteó Dudeney como un problema militar, con una narrativa del problema no muy acertada en mi opinión. Es el problema Turcos y rusos (problema 213 de Amusement in Mathematics), que trasladamos aquí en la versión más simplificada de N. J. A. Sloane, que se recoge en el libro Viajes en el tiempo y otras perplejidades matemáticas, de Martin Gardner.

Turcos y rusos (versión de N. J. A. Sloane): Durante una batalla de la Primera Guerra Mundial, 11 soldados turcos fueron rodeados por 16 soldados rusos. Cada ruso disparó una vez y cada bala pasó exactamente por la cabeza de tres turcos. ¿Cómo estaban colocados los soldados turcos?

Martin Gardner (1914-2010), uno de los más grandes divulgadores de las matemáticas

Bibliografía

1.- Miodrag S. Petkovic, Famous puzzles of Great Mathematicians, AMS, 2009.

2.- James J. Sylvester, Problem 2473, Mathematical Questions from Educational Times 8, 1867, 106-107.

3.- James J. Sylvester, Problem 2572, Mathematical Questions from Educational Times 45, 1886, 133-134.

4.- James J. Sylvester, Problem 3019, Mathematical Questions from Educational Times 45, 1886, 134.

5.- James J. Sylvester, Problem 11851, Mathematical Questions from Educational Times 59, 1893, 98-99.

6.- John Jackson, Rational Amusement for Winter Evenings, Longman, Hurst, Rees, Orme and Brown, 1821.

7.- H. S. M.Coxeter, A Problem of Collinear Points, The American Mathematical Monthly, Vol. 55, No. 1, 1948, 26-28.

8.- L. M. Kelly, W. O. J. Moser, On the Number of ordinary lines determined by n points, Canad. J. Math. 10, 1958, 210-219.

9.- Martin Aigner, Günter M. Ziegler, El libro de las demostraciones, Nivola, 2005.

10.- Jiri Herman, Radan Kucera, Jaromir Simsa, Counting and Configurations, Canadian Mathematical Society, Springer, 2003.

11.- Henry E. Dudeney, El misterio del muelle (Diversiones matemáticas III), Biblioteca Desafíos Matemáticos, RBA, 2008.

12.- Martin Gardner, Viajes en el tiempo y otras perplejidades matemáticas, Biblioteca Desafíos Matemáticos, RBA, 2007.

Sobre el autor: Raúl Ibáñez es profesor del Departamento de Matemáticas de la UPV/EHU y colaborador de la Cátedra de Cultura Científica

El artículo El problema de la plantación de árboles en filas se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. El problema de Malfatti
2. El problema de las estudiantes de Kirkman
3. El problema de los McNuggets de pollo

Pulmón izquierdo (“Left Lung”) de un ejemplar diseccionado de Protopterus dolloi, un sarcopterigio dipnoo (véase el texto)

Numerosos vertebrados respiran en aire. Lo hacen aves y mamíferos, la mayor parte de los reptiles y buen número de anfibios. La gran mayoría de los peces respiran en agua, si bien unos cuantos son también capaces de hacerlo en aire y unos pocos, como algunos dipnoos, solo pueden respirar en aire. Precisamente, los primeros vertebrados que respiraron en aire fueron peces, y se cree que esa capacidad la desarrollaron especies cuyos ejemplares colonizaron masas de agua que experimentaban una intensa evaporación estacional. Bajo esas circunstancias, la gran evaporación conllevaba una fuerte reducción de la concentración de oxígeno, dando lugar a condiciones de hipoxia o, directamente, a la pérdida total de la masa de agua por desecación. Tanto en condiciones de hipoxia como en ausencia de agua, la respiración a través de branquias resulta insuficiente para proveer los volúmenes de oxígeno necesarios para sostener el metabolismo mediante las vías aerobias.

Los peces que desarrollaron la capacidad para respirar en aire eran seguramente bimodales, no perdieron la respiración acuática. En la actualidad hay varias especies con respiración bimodal. Algunas anguilas, por ejemplo, son capaces de respirar en aire a través del tegumento; eso les permite, además, transitar entre cauces de agua reptando por el suelo, si este se encuentra húmedo, para desplazarse. Los cláridos tienen branquias modificadas, dotadas de una estructura -el órgano laberinto- que surge de unos arcos branquiales reforzados de manera que evitan su colapso cuando se encuentran expuestos al aire; los llamados bagres andarines son capaces de realizar cortos desplazamientos en tierra gracias a esa modificación branquial. Otras especies recurren al intercambio gaseoso a través de ciertas partes del aparato digestivo, como la pared de la boca, la faringe o el estómago. Y otras, finalmente, presentan sacos aéreos independientes, o sea, verdaderos pulmones, como los de los dipnoos.

Las especies de la familia Chaniidae están obligadas a respirar en aire, y lo hacen a través de un órgano laberinto primitivo. Y lo mismo ocurre con algunos dipnoos, aunque estos respiran a través de pulmones.

Los primeros pulmones surgieron en los peces a partir de la faringe. En algunos el saco aéreo original se duplicó y los dos pulmones adoptaron una disposición ventral. Ese es el origen de los pulmones de anfibios, reptiles, aves y mamíferos. Los anfibios fueron la primera clase de vertebrados que surgió de peces pulmonados, en concreto de peces sarcopterigios. En los anfibios se combinan de formas diversas la respiración a través de la piel, las branquias y los pulmones. La salamandra Siren lacertina, por ejemplo, combina las tres modalidades, y si se considera el ciclo de vida completo, casi todos los anfibios también lo hacen: en la fase larvaria respiran a través de las branquias y tras sufrir la metamorfosis pasan a combinar la respiración cutánea y la pulmonar.

No obstante, hay excepciones. El ajolote retiene las branquias propias de la fase larvaria durante toda su vida y respira a través de ellas. Otras salamandras, sin embargo, carecen de branquias y de pulmones; respiran solo por la piel gracias a que se encuentra muy vascularizada y a que viven en cauces de agua muy oxigenada. No son los únicos anfibios con respiración exclusivamente cutánea: la rana del lago Titicaca y la rana de cabeza aplanada también son acuáticas y solo respiran por la piel. Hay también unas salamandras terrestres de muy pequeño tamaño que carecen de pulmones y solo respiran a través de la piel.

Sin embargo, como ya se ha señalado, la mayor parte de los anfibios respiran a través de las branquias durante la fase larvaria acuática y tras la metamorfosis pasan a respirar a través de los pulmones y de la piel. Los pulmones de los anfibios son muy primitivos. Comparados con los de los amniotas (reptiles, aves y mamíferos) tienen pocos septos y grandes alveolos, por lo que cuentan con una superficie para el intercambio de gases relativamente pequeña. La tasa difusión es, por ello, baja. La excepción la constituyen las cecilias, un grupo de anfibios tropicales que viven dentro del suelo o de la hojarasca y cuyas especies carecen de extremidades. Tienen un único pulmón muy largo (recorre el 70% de la longitud corporal) con un alto grado de compartimentación y, por lo tanto, con numerosos alveolos.

En la mayoría de las especies con respiración pulmonar la ventilación se realiza bombeando aire desde la boca a los pulmones. El animal inspira el aire a través de los orificios nasales y lo alberga en su cavidad bucal, a continuación cierra los orificios nasales, abre la glotis y eleva el suelo de la boca, impulsando el aire hacia los pulmones; debe repetir esta operación varias veces para llenar los pulmones. Y a continuación expulsa en aire contrayendo los músculos de la pared corporal próximos a los pulmones de manera que el volumen de estos se reduce. Normalmente el aire utilizado es expulsado de una sola vez.

Como hemos podido ver aquí, la ocupación parcial del medio terrestre por parte de ciertos grupos de peces, así como la diversidad de situaciones en que se pueden encontrar los anfibios ha propiciado una variedad de dispositivos y comportamientos respiratorios en estos grupos. No son muchas especies, pero su anatomía y fisiología respiratoria reviste interés por tratarse de los grupos de vertebrados que protagonizaron la colonización del medio terrestre y por ello, la adaptación a un nuevo medio respiratorio.

Sobre el autor: Juan Ignacio Pérez (@Uhandrea) es catedrático de Fisiología y coordinador de la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU

El artículo Sistemas respiratorios: peces capaces de respirar en aire y anfibios se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. Sistemas respiratorios: animales que respiran en agua
2. Sistemas respiratorios: invertebrados terrestres
3. Sistemas respiratorios: los límites a la difusión de los gases

Si te preguntas qué pinta aquí un encéfalo en la mitad del espacio interestelar, lee el artículo completo y la nota final.

El físico austríaco Ludwig Boltzmann, dándole vueltas al concepto de fenómeno “irreversible”, detectó una escapatoria a la imagen fatalista de un Universo que se agota a medida que aumenta la entropía. Concluyó que la tendencia hacia la disipación de la energía no es una ley absoluta de la física que aplique en cualquier situación. Por el contrario, cuando se refiere al comportamiento de muchas partículas, es solo una ley estadística. Esta idea, que le apartaba del determinismo newtoniano, le costó hacerse muchos enemigos.

Piensa en un globo lleno de aire que contiene billones de moléculas. Boltzmann diría que, de todos las disposiciones concebibles de las moléculas de gas en un instante dado, su movimiento casi siempre estaría completamente “desordenado”, en el sentido que definíamos anteriormente. Sin embargo, es igualmente concebible que en algún momento ocurra que la mayoría de las moléculas, por casualidad, se muevan en la misma dirección. En cualquier disposición al azar habrá fluctuaciones del desorden completo o, dicho de otra manera, si llamamos homogeneidad a este desorden completo, habrá momentos en los que existan heterogeneidades. Pero cuanto mayor es la fluctuación hacia el orden, menos probable es que ocurra. Para colecciones de partículas tan grandes como el número de Avogadro, la posibilidad de que una fluctuación sea lo suficientemente grande como para ser mensurable es extremadamente pequeña, pero no nula.

Con el mismo argumento, es por tanto concebible que una olla con agua fría se caliente por sí sola después de que la golpeen solo las moléculas más energéticas del aire circundante. También es concebible que, por un breve momento, las moléculas de aire “se agrupen” y golpeen solo un lado de una piedra, empujándola cuesta arriba. Estos acontecimientos son concebibles, técnicamente no imposibles pero absolutamente improbables.

Para pequeñas colecciones de partículas, sin embargo, es una historia diferente. Así como es bastante probable que la altura promedio de las personas en un autobús en concreto sea considerablemente mayor (si viaja la selección absoluta de baloncesto) o menor (si lleva de excursión a niños de primaria) que el promedio del país, es probable de la misma manera que más moléculas golpeen un lado que otro de una partícula microscópica. Eso es precisamente lo que causa el movimiento browniano observable de partículas microscópicas en un gas o líquido. Las fluctuaciones, prácticamente indetectables para cualquier colección de moléculas grandes que nos encontramos diariamente en nuestra vida cotidiana, como ollas o piedras, son un aspecto importante del mundo de las partículas muy pequeñas.

Una consecuencia de estas consideraciones es que la segunda ley de la termodinámica tiene un carácter diferente a todas las otras leyes fundamentales de la física conocidas a finales del siglo XIX. La diferencia estriba en que trata con probabilidades, no con certezas. Por ejemplo, dice que es muy probable que cuando se mete un cubito de hielo en agua caliente, la estructura ordenada del cubito se rompa y se derrita, formando agua. Pero esta ley no descarta la posibilidad extremadamente improbable de que las moléculas más lentas de agua caliente se unan por un instante para formar un cubo de hielo*. Una cosa así o se ha observado nunca, y probablemente nunca lo será, pero en principio es posible.

La segunda ley es, por lo tanto, una ley estadística, que da el resultado estadístico de un gran número de eventos individuales (colisiones de moléculas).

Nota:

*O, ya puestos, que surja en medio del espacio un ente autoconsciente. Esto se conoce como paradoja del cerebro de Boltzmann.

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

El artículo La naturaleza estadística de la segunda ley de la termodinámica se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. La teoría cinética y la segunda ley de la termodinámica
2. El estatus de la segunda ley de la termodinámica
3. La segunda ley de la termodinámica

Mikel Mancisidor

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Según datos proporcionados por nobelprize.org el premio Nobel se ha concedido (entre 1901 y 2016) 579 veces. De esas, 48 veces a mujeres, un 8,3 %. Los números incluyen cualquier modalidad del premio, no solo las científicas. En la imagen, número de mujeres galardonadas por períodos de 15 años.

Ya se han anunciado todos los Premios Nobel de este año 2017.

El Premio Nobel de Física ha ido a parar a tres norteamericanos. El Premio Nobel de Medicina ha sido otorgado a otros tres norteamericanos. Por fin, lo ganadores del Premio Nobel de Química han sido un suizo, un escocés y un norteamericano de origen alemán. Son 9 hombres y cero mujeres.

Si sumamos el Nobel de Literatura para Kazuo Ishiguro (británico que escribe en inglés), el de la Paz para la red ICAN (Campaña Internacional para la Abolición de las Armas Nucleares) y el de Economía para el norteamericano Richard Thaler, son 11 hombres, una institución y cero mujeres. 10 norteamericanos o británicos.

El año pasado sucedió lo mismo. Se otorgó el Nobel de Física a tres físicos; el de Química a tres químicos; el de Medicina a un biólogo; el de Economía a dos economistas; el de la Paz a un político y el de Literatura a un cantante. Todos hombres. El mismo resultado: 11 a 0.

De modo que por dos años consecutivos la imagen mundial de la máxima excelencia científica, intelectual, investigadora y creativa corresponderá a un pleno de hombres, quizá ligeramente disimulado si ICAN opta por una mujer para recoger el galardón.

Creo que se trata de un error muy grave, de lamentables consecuencias y que lo sadministradores del Premio demuestran no sólo falta de sensibilidad, sino incluso me atrevo a decir que falta de responsabilidad.

Sí, ya sé que muchos de quienes han tenido la amabilidad de leerme hasta aquí estarán pensando que antepongo mis deseos políticamente correctos a la realidad. Tal vez piensen ustedes que olvido que los Premios Nobel son un reconocimientos a los mayores logros de la humanidad, vengan de donde vengan, sin atender a su nacionalidad, raza, lengua o género. Que no puede haber cuotas ni porcentajes. Que sólo se puede atender a los méritos más objetivos tras un estudio neutro sin prejuicios ni ideas preconcebidas. ¿Saben qué? Estoy de acuerdo con todo ello. Pero precisamente por eso creo que los Premios Nobel se equivocan y se traicionan.

Alfed Nobel buscó reconocer los mayores logros para toda humanidad, quiso premiarlos y de esa forma ponerlos en valor, hacerlos visibles, fomentar en la sociedad su aprecio y generalizar el espíritu de emulación. A todo ello deberían hoy deberse estos premios. Explícitamente dejó constancia Alfred Nobel de su deseo de universalidad, si bien en aquel momento histórico la universalidad se formulaba de un forma un tanto estrecha: “es mi expreso deseo que, al otorgar estos premios, no se tenga en consideración la nacionalidad de los candidatos, sino que sean los más merecedores los que reciban el premio, sean escandinavos o no.”

Es obvio que los méritos científicos, como los literarios o cualquiera otros del ámbito del conocimiento y la cultura, no se pueden medir en una clasificación indisputable de puntos objetivos como podría hacerse en una prueba tipo test para las oposiciones de una administración pública (afortunadamente), ni como en la clasificación de una liga deportiva donde a fin de temporada un equipo tiene 67 puntos y otro 66 y por lo tanto el primero se lleva la copa. Los méritos científicos están sometidos a una valoración que incluye muchos elementos intangibles o cualitativos de imposible cuantificación. Se incluye el mérito, la originalidad, el impacto, la espectacularidad, la belleza, la contribución a la mejora de la vida de las personas y otros mil factores en los que además hay que decidir, cada año de forma distinta, cómo equilibrar los juicios de corto con los de largo plazo. La combinación de estos factores, dependiendo de cada momento puede variar y se pueden dar distintos resultados de equivalente mérito e igual legitimidad. Es ahí donde hay que decidir por un modelo de premio entre distintas opciones igualmente excelentes.

Con esto quiero decir que el premio Nobel de Química de un año no corresponde necesaria o indiscutiblemente al mejor químico de ese año, si tal calificación pudiera existir, sino una persona eminente que está entre los mejores de su especialidad, en una minoría de excelencia mundial junto a otras pocas docenas de personas, quizá, si ustedes quieren, por poner una cifra, un centenar. La selección final de entre ese grupo de potenciales merecedores del Premio está sometida a factores que incluyen la oportunidad, la comunicación y que deben incorporar la ejemplaridad y el efecto social.

No dudo de los méritos de cada premiado por separado (carezco de conocimientos para juzgarlo: simplemente me fío plenamente del tribunal), pero sí puedo afirmar que en su conjunto el resultado está desequilibrado y da una imagen distorsionada de la excelencia global. No es cierto que la excelencia científica en el mundo esté en una relación de 8 a 0 (año 2016) o 9 a 0 (2017) entre hombres y mujeres. No es cierto que la excelencia cultural esté en una relación de 11 a 0 en ambos años. De la misma forma que no es cierto que más del 80% de la excelencia global tenga el inglés como lengua materna.

Que los premios Nobel nos regalen una imagen falsa de la ciencia y la cultura en el siglo XXI no sólo es producto de esos prejuicios que pretende no tener. Eso no sería lo peor. Esta decisión tiene además graves efectos en perpetuar esos mismos prejuicios y estereotipos, que todavía limitan hoy que el acceso y participación de las mujeres en determinadas especialidades científicas en todo el mundo o dificultan su desarrollo y éxito profesional. No hace falta más que ver las cifras de la UNESCO al respecto.

Es cierto, digámoslo por ser justos, que los Premios Nobel van incrementando -poco a poco, década a década- el reconocimiento de la labor de las mujeres en la sociedad en general y en la ciencia en particular. O lo que es casi lo mismo, pero mucho más positivo: los premios dejan traslucir un mundo en que cada vez la mujer tiene más presencia en la ciencia, en la política y en la vida cultural pública. Pero lo cierto es que este progreso es lento y que por segundo año en Estocolmo han hecho un innecesario paréntesis en ese camino por la igualdad.

No, no quiero cuotas. No pido porcentajes. Me conformo con que Estocolomo reconozca la pluralidad de los aportes a la humanidad en nuestro mundo contemporáneo y así, reconociéndolos, haciéndolos visibles con equidad y sin prejuicios, promueva la igualdad de oportunidades. Estoy seguro de que es ésta la interpretación a día de hoy leal con aquel deseo de Alfred Nobel en su contexto histórico: cuando quiso incluir no solo escandinavos, podría entenderse hoy como incluyendo no sólo blancos, no sólo hombres, no sólo angloparlantes.

Tengo una hija de 12 años. El año pasado no le quise enseñar una foto de 11 hombres como ejemplo de excelencia universal, como lo más elevado del conocimiento, de la creatividad, de la cultura y de los valores a los que ella debería aspirar. Difícilmente podría verse llamada por ese camino, reconocida en esa aspiración, si comprueba que está absolutamente copada por hombres. Este año creo que le enseñaré esa foto, pero tendremos que debatir, por desgracia, otras cosas que también tiene que aprender: que no se deje nunca limitar por quienes le digan que la excelencia es sólo masculina, sea cuando lo escucha en el patio de un colegio, en un machista comentario de bar, en un tonto programa de la tele o sea, y esto es mucho más grave, en los fallos de unos sabios en Estocolmo que deberían por el contrario estimularnos a todos y a todas.

Sobre el autor: Mikel Mancisidor (@MMancisidor) es miembro del Comité de Derechos Económicos, Sociales y Culturales de la ONU y Adjunct Professor of International Human Rights Law, Washington College of Law, American University (Washington D. C.)

El artículo Sobre igualdad, excelencia, ejemplaridad y responsabilidad en los premios Nobel se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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1. Premios Nobel y transferencia tecnológica
2. Electroforesis, premios Nobel y laboratorios de criminalística
3. El Nobel de Química 2013: Bailando con proteínas

“Predijimos que Haumea pasaría delante de una estrella el 21 de enero del 2017, y doce telescopios de diez observatorios europeos observaron el fenómeno. Gracias a este despliegue de medios hemos podido reconstruir con mucha precisión la forma y tamaño del planeta enano Haumea, con el sorprendente resultado de que es bastante más grande y menos reflectante de lo que se pensaba. También es mucho menos denso de lo que se creía con anterioridad y esto soluciona algunas incógnitas que estaban pendientes de resolver para este objeto”. José Luis Ortiz, Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC)

En los confines del Sistema Solar, más allá de la órbita de Neptuno, existe un cinturón de objetos compuestos de hielos y rocas entre los que destacan cuatro planetas enanos: Plutón, Eris, Makemake y Haumea. Este último, el más desconocido de todos, ha sido objeto de una campaña internacional de observación que ha permitido determinar sus principales características físicas. El estudio, encabezado por astrónomos del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) y en el que colaboran investigadores de la UPV/EHU, desvela la presencia de un anillo en torno al planeta enano Haumea.

Los objetos transneptunianos resultan muy difíciles de estudiar debido a su reducido tamaño, a su bajo brillo y a las enormes distancias que nos separan de ellos. Un método muy eficaz pero complejo reside en estudiar las ocultaciones estelares, que consisten en la observación del paso de estos objetos por delante de las estrellas de fondo (una especie de pequeño eclipse). Este método permite determinar sus características físicas principales (tamaño, forma, densidad) y ha sido también empleado con los planetas enanos Eris y Makemake con excelentes resultados.

Haumea es un objeto curioso: gira alrededor del Sol en una órbita elíptica que tarda 248 años en completar (en la actualidad se halla a unas cincuenta veces la distancia entre la Tierra y el Sol de nosotros), y su velocidad de rotación es de 3.9 horas, mucho más rápido que cualquier otro cuerpo de más de cien kilómetros de todo el Sistema Solar. Esta velocidad provoca que Haumea se deforme, adquiriendo una forma elipsoidal similar a un balón de rugby. Gracias a los datos recién publicados, se conoce que Haumea mide unos 2.320 kilómetros en su lado más largo, casi igual que Plutón, pero que carece de una atmósfera global similar a la de Plutón.

“Uno de los hallazgos más interesantes e inesperados ha sido el descubrimiento de un anillo alrededor de Haumea. Hasta hace apenas unos años solo conocíamos la existencia de anillos alrededor de los planetas gigantes y, hace muy poco tiempo, nuestro equipo también descubrió que dos pequeños cuerpos situados entre Júpiter y Neptuno, pertenecientes a la familia de objetos denominados centauros, tienen anillos densos, lo que fue una gran sorpresa.

Según los datos obtenidos de la ocultación de Haumea, el anillo se halla en el plano ecuatorial del planeta enano, al igual que su satélite más grande, Hi’iaka, y muestra una resonancia 3:1 con respecto a la rotación de Haumea, lo que significa que las partículas heladas que componen el anillo completan un giro en torno al planeta en el tiempo en que este rota tres veces.

“Hay varias explicaciones posibles para la formación del anillo, por ejemplo, pudo haberse originado tras una colisión con otro objeto, o por la liberación de parte del material superficial debido a la rápida rotación de Haumea”, apunta Ortiz (IAA-CSIC). Se trata del primer hallazgo de un anillo alrededor de un objeto transneptuniano, y muestra que la presencia de anillos podría ser mucho más común de lo que se creía, tanto en nuestro Sistema Solar como en otros sistemas planetarios.

En esta investigación han participado Agustín Sánchez Lavega, Ricardo Hueso y Santiago Pérez Hoyos del Grupo de Ciencias Planetarias de la UPV/EHU. La colaboración se centra en el uso de la instrumentación del grupo (telescopios del Aula EspaZio Gela y cámara PlanetCam montada en los telescopios del Observatorio de Calar Alto) para el seguimiento y observación de ocultaciones de estrellas por los cuerpos del sistema solar con el fin de deducir sus propiedades físicas.

Referencia:

J. L. Ortiz et al. (2017) The size, shape, density and ring of the dwarf planet Haumea from a stellar occultation” Nature DOI: 10.1038/nature24051.

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por UPV/EHU Komunikazioa

El artículo El planeta enano Haumea tiene anillo se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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1. Un lirón enano del Cuaternario en la Península Ibérica y lo que eso significa para la paleoecografía
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La luz sobre cuya naturaleza Newton y Huygens contrapusieron teorías, la misma con la que Caravaggio elevó el claroscuro a su máximo exponente. La luz de la dualidad onda-partícula de Einstein y de Broglie que Turner y Sorolla tan magníficamente plasmaron en sus cuadros. Esa luz es la protagonista de la segunda entrega de los episodios “Arte y Ciencia” de La Aventura del Saber (TVE2), una iniciativa del FECYT en la que algunas de las personas más relevantes del panorama científico estatal explican de modo ameno su labor investigadora valiéndose de obras del Museo del Prado.

Al igual que el año pasado, arrancamos este curso de #KimikArte con un repaso a dicha iniciativa, dedicada por completo al año de la luz, celebrado en 2015. En esta ocasión, como modo de visualizar el papel de la mujer en el ámbito científico, el programa está protagonizado en su totalidad por investigadoras. Veamos a continuación que obra del Prado ha elegido cada una de ellas. Y cuando acabéis, os propongo un pequeño juego, si os dedicáis a la investigación contad en twitter con que obra de arte asociaríais vuestro trabajo.

Caterina Biscari: “La Anunciación”, de Fra Angelico

“La luz de sincrotrón es como un verdadero pintor de la materia que busca el detalle y la minuciosidad para alcanzar los puntos que nuestros ojos no pueden ver. Hay un paralelismo entre el sincrotrón ALBA y el cuadro de Fra Angelico”

Caterina Biscari, doctora en física, es la directora del Sincrotrón ALBA, una de las instalaciones científicas más punteras de Europa. Ahí, en un anillo de 270 metros de perímetro, se aceleran electrones a una velocidad cercana a la de la luz que, al pasar por campos magnéticos, producen finísimos haces de rayos X. Esa idea del haz de luz es la que emplea Caterina para elegir su obra: La Anunciación de Fra Angelico, donde la luz se manifiesta como un personaje más de la composición, atravesando la escena desde la esquina superior izquierda hasta alcanzar el cuerpo de la Virgen María.

Imagen 1. La Anunciación (194×194 cm), de Fra Angelico (1425-28).

La científica nos explica que la luz de sincrotrón permite estudiar la materia de forma excepcional, bien sea para explorar el interior de una célula, investigar el comportamiento de los fármacos o, incluso, mejorar la calidad de pigmentos sintéticos como el azul ultramar, cuya versión natural empleó el artista en el manto de la Virgen de la obra que nos ocupa.

Y ahora, permitidme que me recree un momento con la interpretación iconográfica de la Anunciación. A la izquierda de la composición podemos observar a Adán y Eva, ya vestidos, lo que significa que han cometido el pecado original y de ahí que un arcángel les invite “amablemente” a dejar el paraíso que, por cierto, es un auténtico compendio de botánica. Esta escena no es elegida por casualidad, sino como contrapunto a la escena principal. Por una parte, la mujer que trajo el pecado al mundo y, por otro, la que había de redimir a la humanidad. María recibe la noticia del arcángel Gabriel mientras se consuma el “acto”: el Espíritu Santo, en forma de paloma (entre el arcángel y la columna), viaja en el haz de luz que sale de las manos de Dios Padre para entrar por el oído de la Virgen. Aclaremos, llegado a este punto, que Fra Angelico era monje dominico y que creó esta obra hacia 1425 para el convento de Santo Domingo de Fiesole. Quizás por eso incluyó una golondrina, con la que estos monjes compartían el color de sus hábitos. La obra es de carácter renacentista, como apreciamos en el pórtico y en el uso de la perspectiva, que encuentra el punto de fuga en ese vano abierto por el que se ve una habitación con un banco y un ventanuco. En cualquier caso, al tratarse de una época de transición, todavía se aprecian reminiscencias del gótico, véase el abundante uso de los dorados y las bóvedas de crucería. Y, dentro del estilo artístico, no podemos dejar de destacar el delicioso uso de los colores pastel en las túnicas de San Gabriel y de la Virgen, que contrastan con el ya mencionado azul ultramarino del manto.

Y, antes de dejar paso a la siguiente científica, me gustaría destacar una parte de la obra que suele pasar desapercibida: la prevela. Esa parte inferior con 5 imágenes. En el credo cristiano el mayor mérito de María es ser la madre de Cristo y, como tal, la representación más habitual es la de La Anunciación. Según parece, el dominico quiso dedicarle una parte de la pintura en la que fuese protagonista absoluta y aprovecha esa parte inferior para contarnos su vida, desde su nacimiento (recordemos que es sin pecado concebida) hasta su tránsito (que no muerte), pasando por los desposorios, la visitación a Santa Isabel, la Epifanía y la visita al templo.

Belén Mate: “El Invierno”, de Goya

“La combinación de observaciones astrofísicas con experimentos de laboratorio permite conocer, por ejemplo, la composición de los mantos de hielo de las nubes densas del medio interestelar, tan gélidos como este invierno de Goya”

Belén Mate es la directora del laboratorio de Hielos de Interés Atmosférico y Astrofísico del Instituto de la Estructura de la Materia (CSIC). Sí, eso existe. Y la verdad es que en boca de la protagonista resulta un área fascinante, ya que el estudio de las moléculas interestelares no sólo permite explorar la riqueza del Universo, sino su relación con el origen de la vida en nuestro planeta. Ahí es nada. En el cuadro elegido no podía faltar, obviamente, el hielo. Hablamos de El Invierno, de Goya.

Imagen 2. El Invierno (275×293 cm), de Goya (1786).

También conocida como La Nevada, esta obra es parte de una serie de cartones que incluye El Verano, La Primavera y El Otoño, además de otras escenas campestres. Y, cuando decimos cartón, no nos referimos a que ese sea el material empleado. Su nombre proviene de su función, que no era otra que servir de modelo para elaborar tapices en La Real Fábrica, en este caso para el palacio del Pardo. El que nos ocupa es un ejemplo de cómo el arte puede incluso cambiar la sensación ambiental. La nieve, la ventisca, los árboles combados y los personajes abrigados nos hacen sentir la crudeza del invierno, en una escena que, al parecer, refleja la detención de tres hombres que pretendían meter un cerdo en Madrid sin pasar impuestos. Pero Belén Mate no se centra en la nieve y apunta más allá. A ese cielo que se ve blanco por la interacción de la luz con la materia. Así nos explica la dispersión, el efecto Rayleigh y el porqué de los colores. Ah, y que la sombra del perro nos dice que es mediodía. Es esta interacción de la luz con la materia la que, mediante técnicas espectroscópicas, nos permite saber la composición química de objetos increíblemente distantes. Belén Mate y su grupo tratan de obtener la huella dactilar de diferentes hielos espaciales, en las condiciones adecuadas, unos -250 °C y una cienmilmillonesima de atmósfera. Es decir, mucho frío y muy poca presión. Todo ello para comprender mejor la composición del basto espacio que nos rodea y, quién sabe, si alguna vez descubrir cómo surgió la vida en este punto azul pálido.

Mònica López: “Recuerdos de Granada”, de Antonio Muñoz Degrain

“Encontrarnos con días de tormenta en Granada como la que vemos en el cuadro de Muñoz Degrain resultará cada vez más extraño”

Mònica López, licenciada en Física con la especialidad de Tierra y Cosmos, a la que posiblemente conozcáis por ser presentadora de “El tiempo” en la edición noche de TVE1, espacio que dirige desde 2008. Lleva casi 20 años comunicando información meteorológica y le presta atención a las condiciones climáticas severas, así que, si alguien esperaba un panorama soleado va por mal camino. A los del Norte no nos dan ese placer ni en el arte. La obra elegida es Recuerdos de Granada, de Muñoz Degrain.

Imagen 3. Recuerdos de Granada (97×144 cm), de Antonio Muñoz Degrain (1881)

Menos mal que se trata de un paisaje hermoso pese a las inclemencias del tiempo. Como la propia meteoróloga explica, se trata de una desapacible tarde de tormenta, sin un alma en la calle y con ramas que se retuercen. Especial mención para el agua que cae por los canalones azotada por el viento y la cortina de lluvia que cuelga de las nubes. Pensamos que es una tarde de primavera o verano por la luz amarillenta y los claros que se abren en el cielo. Y es que el artista cuidó hasta el más mínimo detalle: desde las salpicaduras hasta el pequeño farolillo en el callejón. Ahora bien, que nadie intente buscar ese rincón, porque es una recreación transformada fruto de la imaginación de Muñoz Degrain, quien gustaba de evocar su pasado nazarí. Su otro gran amor era Venecia, así que no sale mal parada la ciudad andaluza.

La obra, también conocida como Chubasco en Granada, le sirve a Mònica López para llamar la atención sobre el calentamiento global, del que la ciudad en cuestión es buena prueba. En 2015 se alcanzaron los 43,1 ºC y se calcula que en 2050 en una ola de calor se alcanzarían los 47 ºC. Una obra llena de melancolía la de Muñoz Degrain que, por desgracia, nos tendremos que acostumbrar a ver en cuadro porque cada vez será menos habitual.

Susana Marcos: “San Jerónimo leyendo una carta”, de Georges De la Tour

“Entender cómo vemos ha fascinado al hombre desde la antigüedad que también ha intentado plasmar lo que vemos mediante la pintura”

Susana Marcos, directora del Laboratorio de Óptica Visual y Biofotónica del CSIC, explica cómo se dedica a desarrollar nuevas tecnologías para el diagnóstico y corrección de la visión y a investigar la estructura y la calidad óptica de la córnea y del cristalino, así como su impacto en la percepción neuronal. Los avances que su grupo ha conseguido ya están llegando a los oftalmólogos, contribuyendo al aumento de la calidad de vida de la población. Y, si de corregir la visión se trata, no podía faltar un cuadro con gafas, o algo parecido: San Jerónimo leyendo una carta, de George de La Tour.

Imagen 4. San Jerónimo leyendo una carta (79×65 cm) de George de La Tour (1620).

Artísticamente es una obra con una gran cantidad de cosas que comentar. Guarda una verticalidad muy llamativa que arranca de la cabeza del santo, pasa por los botones del hábito y continua en el pliegue central de la carta para acabar de nuevo en los botones, esta vez sin abrochar. Como gran maestro de la iluminación, de La Tour usa un foco de luz que crea sombras en la carta, cuidada al detalle, con su sello y el texto que se transparenta. Ese anciano ensimismado es, obviamente, San Jerónimo, quien según la leyenda arrancó una astilla de la pata de un león y que acostumbramos a ver acompañado de una calavera o leyendo (es uno de los doctores de la iglesia y por lo tanto se le supone un sabio). En la obra destaca el rojo bermellón por encima de cualquier otro color, pese a que el cargo de cardenal que se le suele atribuir es un anacronismo, ya que a su muerte (420 E.C.) todavía no existía el cardenalato.

Por último, y como hace Susana Marcos, fijémonos en las lentes que sujeta en la mano: unos quevedos para poder leer la carta. En ellos el artista aplica conocimientos de óptica y aumenta el tamaño del botón que observa el espectador. Queda claro que el protagonista sufría presbicia (vista cansada), defecto en la visión por la que el cristalino pierde su capacidad para enfocar objetos. Según nos explica la física, este problema visual aparece en los mayores de 45 años, aunque, afortunadamente, se puede corregir. Tradicionalmente se ha logrado con gafas “de cerca” (como los quevedos) o lentes progresivas pero, gracias a la investigación, van apareciendo nuevas soluciones como lentes multifocales o la monovisión (un ojo para ver de cerca y otro de lejos). En el futuro se espera que las lentes devuelvan la capacidad al cristalino natural joven para cambiar dinámicamente entre objetos cercanos y lejanos.

Dicho todo esto, lo más fascinante de este óleo no es el manejo de la luz, los pliegues o la óptica, sino su intrahistoria. Este San Jerónimo descansó en el despacho del administrador del Instituto Cervantes durante años sin que nadie sospechase quien era su ilustre creador.

Josefa Yzuel: “La vista”, de Jan Brueghel el Viejo y Rubens

“El año internacional de la luz ha sido una iniciativa global para comunicar a la sociedad la importancia de la luz y de las tecnologías basadas en la luz en campos como la energía, las comunicaciones, el arte y la educación”

María Josefa Yzuel tiene el gran mérito de ser la primera mujer en lograr el puesto de Profesor(a) agregado en física (1971) del estado. Estudió física porque esta disciplina le permitía explicar la naturaleza aplicando las matemáticas que tanto le apasionaban. Y lo hizo en una época en la que no era una “carrera de mujeres” (a decir verdad, lo sigue sin ser: quien les escribe apenas tiene un tercio de alumnas en el grado de Física mientras que en la totalidad de la Facultad el número de alumnas y alumnos se iguala). Josefa Yzuel también fue pionera en realizar estudios postdoctorales en el extranjero y ha impartido clase en tres universidades españolas. A día de hoy es catedrática emérita de la Universidad Autónoma de Barcelona y ostenta numerosos cargos nacionales e internacionales. Entre ellos uno que debemos destacar por su relación con este artículo: fue la presidenta del Comité Español del Año Internacional de la luz. Sus investigaciones se centran en estudios de calidad de imagen y, por esa razón, su obra escogida ha sido un hermosa alegoría: La vista, de Brueghel y Rubens, porque el arte, como la ciencia, también puede ser colaborativo. El primero se encargó de dibujar el exuberante escenario y el segundo de dar vida a los personajes. Y no solo lo hicieron para este cuadro sino para toda una serie sobre los cinco sentidos.

Imagen 5. La vista (65x110cm), de Brueghel el viejo y Rubens (1617).

En La vista observamos una cámara de las maravillas (una especie de museo privado) en la que aparecen conocidas obras artísticas de la época. Pero llamemos la atención sobre la cantidad de objetos científicos que se pueden observar, en especial relacionados con la visión: anteojos (buscad a un simpático monito), lupas y hasta un telescopio. Esto demuestra el aprecio por la ciencia de los mecenas, los gobernadores de Flandes, retratados en el cuadro que descansa sobre la mesa y cuyo palacio vemos al fondo. Las dos figuras centrales son Venus y su hijo Cupido, quien sujeta un cuadro relacionado con la visión: el milagro de la curación de un ciego.

Nos cuenta Josefa Yzuel que percibimos el 75% de la información por la vista, de ahí que sea sumamente importante que esta información sea correcta. Cuando se usan instrumentos ópticos las imágenes sufren defectos debido al paso de la luz por las lentes, la reflexión en los espejos o por fenómenos de difracción asociados a su naturaleza ondulatoria. La corrección de esas aberraciones ha ocupado la trayectoria investigadora de esta científica que ha visto como la óptica ha contribuido al avance de infinidad de campos. Gracias a trabajos como éste, hoy somos capaces de emplear microscopios con una resolución del orden del nanómetro y telescopios de una potencia hace poco inimaginable.

Teresa Rodrigo: “Los tres viajeros aéreos favoritos”, de John-Francis Rigaud

“La invención del globo aerostático, a la que se hacer referencia en esta obra, no solo sirvió como una atracción o un medio de transporte, sino que abrió una nueva ventana al conocimiento científico”

[El video se corta en el minuto 2:51, en cuanto esté la grabación completa, la cambiaremos. Puede verse el video completo en el programa La aventura del saber (10 de octubre de 2016) a partir del minuto 48.]

Teresa Rodrigo, la última protagonista de la serie, es, al igual que la primera, especialista en física de las partículas. Catedrática de la Universidad de Cantabria y directora del instituto de Física de esa comunidad es, además, miembro del comité científico del CERN. Como veis, los aceleradores de partículas están en la cresta de la ola. La obra que ha elegido es realmente curiosa, ya que a priori es difícil encontrarle una relación con su área de investigación. Se trata de los tres viajeros aéreos favoritos, de John-Francis Rigaud. Veamos que tiene que ver un globo con la física de partículas.

Imagen 6. Los tres viajeros aéreos favoritos (50×36 cm), de John-Francis Rigaud (1785)]

La obra que nos ocupa es un óleo sobre lámina de cobre con una peculiar forma ovalada. En él se recoge un momento histórico: el segundo vuelo aerostático realizado en Inglaterra, el 29 de junio de 1785. El primero lo había organizado el año anterior Vicenzo Lunardi, el mismo diplomático italiano que en esta obra vemos con una casaca roja. El otro caballero es su ayudante, George Biggin, que es el único hombre que finalmente se subió en ese globo, ya que por exceso de peso Lunardi tuvo que quedarse en tierra. Vemos pues que el artista se tomó una licencia al hacer su crónica pictórica. La que sí fue en ese vuelo fue Leticia Sage, actriz de la alta sociedad, que se convirtió así en la primera mujer en montar en globo.

Teresa Rodrigo hace referencia al importante motor que es la curiosidad para lograr el conocimiento y compara aquel viaje en plena Ilustración con la investigación de hoy en día. Pero no acaba ahí la cosa. Nos habla de Victor Hess, un científico que en 1912 ascendió hasta los 5300 metros de altitud equipado con un rudimentario medidor de radiación. Observó que la radiación aumentaba cuanto más alto volaba y dedujo que debía haber una forma de energía que entraba por la atmosfera. Había descubierto los rayos cósmicos, lo que le valió el Nobel en 1936. Gracias a su descubrimiento se abrió una nueva ventana para el estudio de la materia y, de hecho, también de la antimateria, ya que el positrón fue descubierto en 1932 al fotografiar rayos cósmicos (había sido predicho con anterioridad).

Hoy en día sabemos que la materia visible se forma de 12 partículas elementales (quarks y leptones) y sus correspondientes antipartículas. Del mismo modo también conocemos la existencia de los bosones (seguro que os suena el de Higgs). Todo ello es posible gracias a los aceleradores de partículas que aparecieron en los años 50, pero no debemos olvidar que antes fueron los rayos cósmicos los que nos ofrecieron información sobre la materia y su interacción.

Sobre el autor: Oskar González es profesor en la facultad de Ciencia y Tecnología y en la facultad de Bellas Artes de la UPV/EHU.

N. del A. No hace falta decir que cada uno de estos vídeos ha aparecido ya en el blog “hermano”, Mujeres con Ciencia, editado por Marta Macho Stadler.

El artículo Mujeres que hablan de Ciencia, mujeres que hablan de Arte se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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El pasado 14 de septiembre de 2017 se celebró la primera edición de Naukas Pro, en el que Centros de Investigación, Laboratorios, científicos de renombre o equipos de trabajo contaron con 20 minutos para explicar a un público general en qué consiste su trabajo.

2ª Conferencia: Elena “Leni” Bascones, investigadora del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)

Leni Bascones presebnta una charla sobre la materia de superconductores.

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por eitb.eus

El artículo Naukas Pro 2017: Leni Bascones y los superconductores se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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