Chladni y el eufón

Cuaderno de Cultura Científica - Og, 2022-12-15 11:59

Cuando un cuerpo vibra (y hay alguien cerca para oírlo), decimos que produce sonido [*] . En ocasiones, esa vibración es periódica. Entonces nos produce una sensación de “tono” que viene determinada por la frecuencia natural de vibración del objeto. Si lo que vibra es una cuerda, por ejemplo, su tono tendrá una frecuencia fundamental que depende de su longitud, su grosor y su tensión. Pero además de esta frecuencia fundamental, el tono está compuesto por una serie de armónicos cuyas frecuencias son múltiplos de la fundamental.

Las cuerdas, como los tubos de los instrumentos de viento, son objetos alargados, tienen un patrón de vibración aproximadamente unidimensional. Por eso, los sonidos que generan son perfectamente armónicos, sus distintos modos de vibración responden a un único eje de simetría. En cambio, los cuerpos bidimensionales o tridimensionales suelen presentar modos de vibración más complejos, que responden a simetrías respecto a múltiples ejes. En la mayoría de los casos, esto significa que al vibrar producen una onda no periódica, ruidosa o semi ruidosa, que está compuesta por frecuencias no armónicas.

Los modos de vibración de los objetos bidimensionales fueron estudiados por Ernst Chladni. Este físico, considerado como el padre de la Acústica, es recordado por las figuras que llevan su nombre y que ya exploramos en otra entrada del Cuaderno de Cultura Científica. Al rociar un polvo fino sobre una superficie sonora, como una plancha de cristal o de metal, este tiende a acumularse sobre los nodos del movimiento, haciendo visible la vibración. Es un fenómeno muy sorprendente, resulta casi hipnótico. Pero además de estos experimentos, Chladni fue el primer físico que estudió de manera sistemática la vibración del diapasón, alrededor del año 1800. Lo modeló como una barra recta, libre por ambos extremos, que se dobla gradualmente hasta alcanzar una forma de U. Aunque hoy sabemos que este modelo no permite calcular correctamente los sobretonos del diapasón [1], el trabajo de Chladni allanó el camino que convertiría a este instrumento en una herramienta indispensable en toda orquesta y en todo laboratorio de física durante el siglo XIX.

El interés de Chladni por el diapasón tenía una motivación bastante práctica. Este abogado reconvertido en físico basó su modo de vida en demostraciones públicas de experimentos físicos que representaba por toda Europa. Era una suerte de físico ambulante. Durante sus giras, además de dejar al público anonadado con sus famosas figuras, Chladni solía interpretar música con diversos instrumentos de su propia invención. Uno de los más famosos era el eufón y estaba íntimamente relacionado con el diapasón.

eufónEl primer eufón de Chladni. Fuente: Wikimedia Commons.

El eufón era un instrumento de teclado que funcionaba con barras de vidrio resonantes, equivalentes a diapasones. Podríamos imaginarlo como en el tatarabuelo del piano Rhodes, solo que sin amplificación, ni martillos, ni grupos de rock melenudos. Estaba inspirado en otro instrumento de cristal que, para desgracia de Chladni, acabó siendo mucho más popular que su propio invento: la armónica de cristal de Benjamin Franklin. Esta armónica consta de una serie de platos o boles de cristal de diferentes tamaños que giran accionados por un pedal. El instrumentista debe mojarse los dedos ligeramente y al rozar con ellos los platos giratorios, produce un sonido brillante y puro. Y sí, el señor que sale en los billetes de cien dólares, además de arquitecto y presidente de los Estados Unidos, en sus ratos libres se dedicaba a inventar instrumentos musicales.

En el eufón, no hay platos giratorios sino unas barras que se frotan contra una rueda giratoria cubierta de fieltro. Hoy es común encontrar instrumentos llamados eufones con barras de metal en internet, aunque el descendiente más claro de este instrumento es el Cristal Baschet.

Aunque el eufón disfrutó de una amplia aclamación en tiempos de Chladni, nunca llegó a establecerse como un instrumento orquestal serio. En parte, porque su sonido resultaba tenue y difícil de modular. Otros instrumentos basados en el diapasón, como el dulcitono, el tipofono, el euphonium y otros inventos de la época corrieron una suerte parecida. Solo en el siglo XX y gracias a la electrónica, los diapasones pudieron proyectar su voz, y con ella, conquistaron de nuevo el mundo de la música.

Referencia:

[1] Daniel A. Russell (2020) The Tuning Fork- An Amazing Acoustics Apparatus Acoustics Today

[*] Nota del editor:

Esta frase, sobre todo la parte entre paréntesis, podría suscitar en un lector precipitado el deseo de iniciar algún tipo de discusión metafísica. Posibilidad que debería disolverse si se define sonido no como «vibración» sino como «la percepción de la vibración por un encéfalo humano», que es como debe interpretarse a la vista de lo que sigue. Sobre esta cuestión véase Sonido (1).

Sobre la autora: Almudena M. Castro es pianista, licenciada en bellas artes, graduada en física y divulgadora científica

El artículo Chladni y el eufón se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Loroaren teorema

Zientzia Kaiera - Og, 2022-12-15 09:00

Loroaren teorema 1998an argitaratu zuen Denis Guedj matematikari eta dibulgatzaileak. Idazle frantsesak matematikaren historia intriga-eleberria bihurtu zuen. Hizkuntza unibertsala dugu matematika, unibertsalena. Zientzia hutsetatik osoena; ospe zabalekoa, baina -maizegi- gaitzetsia: abstraktua, ulertezina, elitista… Ez dago, ordea, matematika baino demokratikoagorik!: “Geometrian, ez da errege-biderik”, ihardetsi zion Euklidesek Ptolomeo II.ari, erregeak matematikarako bide laburragoren bat eskatu ziolarik.

loroaren teoremaIrudia: Loroaren teorema liburuaren azala. (Iturria: UPV/EHU argitalpenak)

Inguratzen gaituen horretan barrentzeko modu ahaltsuen eta zorrotzena da matematika. Ederki zekien hori Galileok: “Matematikaren bitartez mintzo da Izadia”. Izadiak matematika du adierazpide, eta hura ikasi beharko du, nahitaez, munduaren liburua irakurri nahi duenak. Umorea eta hausnarketa bateratuz, intrigazko eleberri bat ondu zuen Denis Guedj-ek, “intriga matematikozkoa”. Detektibe-ikerketa bat aitzakia, matematikaren historia aurkeztuko digu: Euklides, Pitagoras, Arkimedes, Newton, Descartes, Cantor…

Istorio argia eta atsegina topatuko dugu orriotan, pasadizoz betea. Antzinako grekoen buruhausteak eta lorpenak ederretsi; arabiarren aurrerabideak estimatu; europarren eraberritzeak ezagutuko ditugu. Familia sui generis bat osatzen duten pertsonaia xarmagarriak izango ditugu bidelagun: Ruche liburu-saltzaile bitxia, Max gazte gorra, Jonathan eta Léa bikiak, Perrette emakume misteriotsua eta,jakina, larca: Nofutur. Eta Parisko hainbat txokori egingo diegu bisita: Montmartre auzoa, museoak, liburutegiak, Grand Palais, …

Letrak eta zientziak: hala banatzen zen, oraintsu arte, jakintza. Letrak ala zientziak? Bat bera ez al da, baina, helburua? Gozatu Loroaren teorema, eta egiaztatu nor den irabazle letren eta zientzien arteko “sokatiran”: gu geu.

Denis Guedj (Setif, Argelia 1940 – Paris 2010) matematikari, matematikaren dibulgatzailea eta zientziaren historialaria izan zen.  Zientzien Historiako irakasle Parisko unibertsitatean eta Larousse Entziklopediako matematika arloko arduraduna izan zen, besteak beste. Baita literaturan, antzerkian eta zineman aritu zen arrakastaz. Frantsesezko jatorrizkoa argitaratu zenean, 1998an, best-seller bihurtu zen Loroaren teorema eta hogeitik gora hizkuntzatara itzuli da harrezkero.

Argitalpenaren fitxa:
  • Izenburua: Loroaren teorema
  • Egilea: Guedj, Denis
  • Itzultzailea: Jon Muñoz
  • ISBN: 84-8373-816-3
  • Formatua: 16 x 24 cm
  • Hizkuntza: Euskara
  • Urtea: 2005
  • Orrialdeak: 526 or.
Iturria:

Euskara, Kultura eta Nazioartekotzearen arloko Errektoretza, UPV/EHU argitalpenak, ZIO bilduma: Loroaren teorema

 

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El rompecabezas del abogado galés

Cuaderno de Cultura Científica - Az, 2022-12-14 11:59

Hace unos días estaba yo documentándome sobre ejemplos de arte textil relacionados con los cuadrados latinos cuando me encontré con el trabajo del biólogo, estadístico, coleccionista de arte textil y artista textil estadounidense Stephen Threlkeld. En la galería de arte Oxford Treehouse Gallery (Oxford Mississippi, Estados Unidos) me encontré con dos obras textiles que llamaron mi atención, Fibonacci Spiral (espiral de Fibonacci) y Latin Square I (cuadrado latino I).

Fibonacci Spiral (espiral de Fibonacci), del artista estadounidense Stephen Threlkeld. Imagen de Oxford Treehouse Gallery

 

La primera pieza textil, Fibonacci Spiral (espiral de Fibonacci), está relacionada con la famosa sucesión de Fibonacci (véanse las entradas ¡Póngame media docena de fibonaccis!, El origen poético de los números de Fibonacci o Poemas Fibonacci). Esta sucesión numérica empieza con los siguientes números 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, etcétera, y tiene la propiedad de que cada término de la sucesión es la suma de los dos términos anteriores. A partir de esta sucesión se puede construir una espiral de la siguiente forma. Primero se construye una sucesión de cuadrados, cuyos lados están determinados por los números de la sucesión, que se unen formando un rectángulo de la siguiente forma.

Después, en cada cuadrado se traza un arco de circunferencia, de radio igual al lado del correspondiente cuadrado, de forma que la unión de los arcos forma una espiral (véase la siguiente imagen) que recibe el nombre de espiral de Fibonacci.

Espiral de Fibonacci

 

La segunda obra textil, Latin Square I (cuadrado latino I), es la que llamó mi atención desde la perspectiva de encontrar arte textil relacionado con los cuadrados latinos. Esta obra es, de hecho, un cuadrado latino de orden 5 formado por colores. Recordemos que un cuadrado latino de orden n es un retículo cuadrado de tamaño n x n en el que cada entrada es un número del 1 al n (aunque bien pueden considerarse n símbolos cualesquiera, por ejemplo, las letras del alfabeto latino que utilizó el matemático suizo Leonhard Euler o los colores utilizados por algunos artistas contemporáneos, como el artista concreto Richard P. Lohse o el artista textil Stephen Threlkeld, una de cuyas obras se muestra en la siguiente imagen), de tal forma que cada número de {1,…, n} aparece una vez, y sólo una vez, en cada fila y cada columna. Para más información sobre los cuadrados latinos véase la entrada Cuadrados latinos, matemáticas y arte abstracto.

Latin Square I (cuadrado latino I), del artista estadounidense Stephen Threlkeld. Imagen de Oxford Treehouse Gallery

 

Si asignamos los números 1, 2, 3, 4, 5 a los colores de la primera fila, el cuadrado latino de orden 5 numérico, asociado al anterior cuadrado latino de colores, es el que aparece en la siguiente imagen.

Tanto este cuadrado latino, como el que aparece en otra de sus obras, Latin Square II (cuadrado latino II), son cuadrados latinos de orden 5 que no están ligados a un grupo algebraico, es decir, no son la tabla de Cayley de un grupo finito de 5 elementos (para más información sobre la relación entre cuadrados latinos y grupos algebraicos, véase la entrada Cuadrados latinos, matemáticas y arte abstracto o el libro Cayley, el origen del algebra moderna). Esta era una propiedad que a mí me interesaba especialmente, aunque el interés de Stephen Threlkeld en los cuadrados latinos, como entenderemos en un momento, no estaba relacionado con el álgebra moderna, sino con su utilización en el diseño de experimentos estadísticos (también en la entrada Cuadrados latinos, matemáticas y arte abstracto se muestra un sencillo ejemplo de este tipo de aplicación en estadística).

Para entender el interés de Stephen Threlkeld en los cuadrados latinos hay que saber más sobre este artista. En la página de la galería de arte Oxford Treehouse Gallery dan una pequeña reseña biográfica que nos permitirá conocerle un poco mejor y entender el motivo de su interés en estos objetos combinatorios.

Stephen Threlkeld se licenció en Oceanografía y se doctoró en Zoología, trabajó como ecólogo acuático y estadístico, fue autor y editor durante unos 40 años, así como profesor de biología. En paralelo, llevaba una segunda vida como coleccionista de arte.

Tras sus primeras incursiones en la pintura y el diseño gráfico, tomó clases para aprender a tejer en Nuevo México y Carolina del Norte, y ahora se expresa artísticamente a través de este medio. Sus tejidos se inspiran a menudo en rasgos y colores del paisaje americano, y a veces incluyen series matemáticas o temas biológicos.

Aunque en esta pequeña reseña biográfica ya nos dan una pista de cuál podía ser el interés de Threlkeld por los cuadrados latinos, cuando me puse en contacto con él, por correo electrónico, para interesarme por estas obras me confirmó que durante sus años de profesor de biología había enseñado en sus clases diseño de experimentos estadísticos.

Por otra parte, en nuestra comunicación por correo electrónico, Stephen Threlkeld llamó mi atención sobre una obra textil suya que yo no había descubierto en mi búsqueda, The Welsh Lawyer (el abogado galés), que estaba basada en el “rompecabezas/problema del abogado galés”, que el estadístico y biólogo británico Ronald A. Fisher (1890-1962), autor del libro The Designs of Experiments / El diseño de experimentos (1935), había propuesto en su libro.

The Welsh Lawyer (el abogado galés), del artista estadounidense Stephen Threlkeld. Mi más sincero agradecimiento a Stephen Threlkeld por enviarme esta imagen de su obra

 

Efectivamente, el estadístico y biólogo Ronald Fisher incluye el siguiente rompecabezas en su libro El diseño de experimentos, por el siguiente motivo, “es útil para familiarizar la mente con las relaciones combinatorias que subyacen en el uso del cuadrado latino, y similares, para el diseño experimental”.

Rompecabezas del abogado galés: Dieciséis pasajeros de un transatlántico descubren que son un grupo excepcionalmente representativo. Cuatro son ingleses, cuatro escoceses, cuatro irlandeses y cuatro galeses. También hay cuatro de cuatro edades diferentes, 35, 45, 55 y 65 años, y no hay dos de la misma edad que sean de la misma nacionalidad. Por profesión, cuatro son abogados, cuatro soldados, cuatro médicos y cuatro clérigos, y no hay dos de la misma profesión con la misma edad o nacionalidad.

También resulta que cuatro son solteros, cuatro casados, cuatro viudos y cuatro divorciados, y que no hay dos del mismo estado civil que tengan la misma profesión, ni la misma edad, ni la misma nacionalidad. Por último, cuatro son conservadores, cuatro liberales, cuatro socialistas y cuatro fascistas, y no hay dos de las mismas simpatías políticas que tengan el mismo estado civil, ni la misma profesión, ni la misma edad, ni la misma nacionalidad.

Se sabe que tres de los fascistas son un abogado inglés soltero de 65 años, un militar escocés casado de 55 años y un médico irlandés viudo de 45 años. Es fácil entonces precisar el fascista restante.

Además, el socialista irlandés tiene 35 años, el conservador de 45 años es escocés y el inglés de 55 años es clérigo. ¿Qué sabes del abogado galés?

La solución de este rompecabezas está relacionada, como mencionaba R. A. Fisher, con los cuadrados latinos, más concretamente con los cuadrados latinos mutuamente ortogonales. A continuación, expliquemos brevemente qué son estos objetos combinatorios, de los que ya habíamos hablado en la entrada Los cuadrados greco-latinos de Leonhard Euler.

Para introducir los cuadrados latinos mutuamente ortogonales vamos a aprovechar un rompecabezas clásico, relacionado con este concepto. En 1725, el matemático francés Jacques Ozanam (1640-1718) incluye en su libro Récréations mathématiques et physiques el siguiente rompecabezas con cartas.

Rompecabezas con cartas de Jacques Ozanam: Colocar los reyes, reinas, jotas y ases de una baraja de cartas, formando un cuadrado 4 x 4, tal que cada fila y cada columna contenga una vez, y solo una vez, cada una de las figuras y cada uno de los palos.

Si nos fijamos un momento en el rompecabezas podemos descubrir que en las soluciones al mismo, ya que hay más de una solución, hay dos cuadrados latinos implicados. Si nos fijamos solo en las figuras (reyes, reinas, jotas y ases) estas forman un cuadrado latino, ya que en la solución “cada fila y cada columna contiene una vez, y solo una vez, cada una de las figuras”, lo mismo ocurre si solo nos fijamos en los palos (corazones, diamantes, tréboles y picas, en la baraja francesa, o copas, oros, bastos y espadas, en la baraja española). Por otra parte, estos dos cuadrados latinos están relacionados por el hecho de que cada carta tiene una figura y un palo, y esa carta es la única con esa figura y ese palo. Esta propiedad es la que nos va a indicar que los dos cuadrados latinos, de figuras y de palos, son mutuamente ortogonales. Pero antes de meternos en este concepto combinatorio, veamos alguna solución del rompecabezas de las cartas de Jacques Ozanam.

Dos soluciones del rompecabezas de las cartas de Jacques Ozanam

 

Como vemos en la imagen, tanto las figuras, como los palos, de estas dos soluciones, son cuadrados latinos. Pero vayamos al concepto matemático que recoge que los cuadrados latinos sean mutuamente ortogonales.

Dados dos cuadrados latinos L1 y L2 de orden n (es decir, que son retículas de tamaño n x n con una serie de n símbolos, por ejemplo, los números del 1 al n, distribuidos en la retícula según el concepto de cuadrado latino, luego cada símbolo aparece una vez, y sólo una vez, en cada fila y cada columna) se puede construir con ellos un nuevo retículo cuadrado n x n formado por pares ordenados de símbolos de esos dos cuadrados latinos, de forma que cada casilla del retículo está formada por el par ordenado que consiste en el símbolo de la misma casilla del cuadrado latino L1 y el símbolo de la misma casilla de L2 (los símbolos de cada cuadrado latino pueden ser distintos, por ejemplo, Leonhard Euler utilizaba letras latinas para uno de los cuadrados latinos y letras griegas para otro, por eso, al retículo que se forma con los dos se le suele llamar cuadrado greco-latino). Entonces, se dice que los cuadrados latinos son mutuamente ortogonales si cada uno de los n2 posibles pares ordenados, formados por los n símbolos, aparece exactamente una vez en toda la retícula n x n, como en el siguiente ejemplo.

Cuadrados latinos de orden 4 mutuamente ortogonales, con símbolos que son letras griegas en el primer caso y letras latinas en el segundo

 

Como se observa en la anterior imagen tenemos dos cuadrados latinos de orden 4, uno con letras griegas y otro con letras latinas, de forma que al formar el retículo 4 x 4 de los pares ordenados están las 16 combinaciones posibles de pares de letra griega y letras latina (y solo una vez). Aunque si preferís ver el ejemplo con números, sería el que aparece en la siguiente imagen.

Los dos cuadrados latinos de orden 4 mutuamente ortogonales, de la anterior imagen, pero expresados con números

 

Hemos visto dos cuadrados latinos de orden 4 que son mutuamente ortogonales, pero también existen cuadrados latinos (como el siguiente, de orden 4) que no admiten ningún cuadrado latino tal que ambos sean mutuamente ortogonales.

Ejemplo de cuadrado latino de orden 4 que no admite ningún cuadrado latino tal que ambos sean mutuamente ortogonales

 

No es difícil demostrar que no existe un cuadrado latino de orden 4 que junto al anterior sean mutuamente ortogonales. Dejo esta pequeña cuestión como problema para quien quiera disfrutar del placer de la demostración.

Como se explica en la entrada Los cuadrados greco-latinos de Leonhard Euler, el matemático suizo Leonhard Euler introdujo y estudió, en los artículos De Quadratis Magicis (1776) y Recherches sur une nouvelle espece de carrés magiques (1782), los cuadrados greco-latinos como un nuevo método para construir cuadrados mágicos, aunque también el matemático coreano Choi Seok-jeong (1646-1715), en su texto Gusuryak (1700), utilizó cuadrados latinos ortogonales para construir un cuadrado mágico (véase Las matemáticas como herramienta de creación artística).

Por otra parte, el concepto de cuadrados latinos mutuamente ortogonales se puede extender a más de dos cuadrados latinos de la siguiente forma. Dados k cuadrados latinos de orden n, L1, L2, …, Lk, se dice que son mutuamente ortogonales si son mutuamente ortogonales dos a dos. Veamos un par de ejemplos. El primero está formado por los siguientes tres cuadrados latinos mutuamente ortogonales.

Tres cuadrados latinos de orden 4 mutuamente ortogonales

 

Los dos primeros claramente son mutuamente ortogonales ya que son el ejemplo que hemos mostrado más arriba. Además, el primero y el tercero son mutuamente ortogonales, así como el segundo y el tercero, como se puede observar a través de los retículos 4 x 4 formados a partir de esas parejas de cuadrados latinos (primero y tercero; segundo y tercero), los cuadrados greco-latinos asociados, que se muestran en la siguiente imagen.

Otro ejemplo serían los siguientes cuatro cuadrados latinos de orden 5 que son también mutuamente ortogonales (como podéis comprobar vosotros mismos).

Al igual que a partir de dos cuadrados latinos de orden n mutuamente ortogonales se puede construir el nuevo retículo n x n, el cuadrado greco-latino, para k cuadrados latinos de orden n mutuamente ortogonales se puede también definir un nuevo retículo formado por las k-tuplas ordenadas de los elementos de los k cuadrados latinos, una especie de cuadrado greco-latino generalizado, que recoge la información de los k cuadrados latinos. Por ejemplo, en el caso de los tres cuadrados latinos de orden 4 mutuamente ortogonales anteriores, el cuadrado greco-latino generalizado asociado es el que aparece en la siguiente imagen.

Existe mucha investigación sobre los cuadrados latinos mutuamente ortogonales, aunque en esta entrada solo vamos a comentar un resultado importante. Una pregunta lógica cuando se introduce el concepto de cuadrados latinos de orden n mutuamente ortogonales es cuántos cuadrados latinos pueden ser mutuamente ortogonales para cada orden. Por ejemplo, para orden 2 no hay cuadrados mutuamente ortogonales, ya que los dos únicos cuadrados latinos de orden 2 (véase la siguiente imagen) no son mutuamente ortogonales.

Para orden 3 solo puede haber dos cuadrados latinos que sean mutuamente ortogonales, como los de la siguiente imagen, pero no podemos conseguir tres cuadrados latinos de orden 3, entre los 12 que existen, que sean mutuamente ortogonales.

Para orden 4 solo pueden conseguirse hasta tres cuadrados latinos mutuamente ortogonales, como en el ejemplo anterior, pero ya no es posible encontrar cuatro cuadrados latinos de orden 4 que sean mutuamente ortogonales. De hecho, en general, para cuadrados latinos de orden n, la cantidad de cuadrados latinos que pueden llegar a ser mutuamente ortogonales –que se suele denotar N(n)– siempre es menor o igual que n – 1. Aunque no siempre se alcanza la cantidad n – 1. De hecho, para n = 6 no existen cuadrados latinos (de orden 6) mutuamente ortogonales, luego N(6) = 1, es la conocida conjetura de Euler, probada por el matemático amateur francés Gaston Tarry en 1901 (véase la entrada Los cuadrados greco-latinos de Leonhard Euler).

Abstruse Puzzle / Puzzle abstruso (2018), del artista Conan Chadbourne, que representa tres cuadrados latinos de orden 4 mutuamente ortogonales, a través del cuadrado greco-latino generalizado, que son los cuadrados latinos dados por pares de colores (rojo-cian, azul-naranja, verde-magenta y amarillo-violeta), simetría (uno o dos ejes de reflexión, alineados en paralelo a los lados del cuadrado o en diagonal) y proporción del símbolo que se rellena con un patrón determinado (2/9, 1/3, 2/3 o 7/9). Imagen de Mathematical Art Galleries

 

Pero volvamos al rompecabezas del abogado galés. Los datos de este problema eran los siguientes:

“Dieciséis pasajeros de un transatlántico descubren que son un grupo excepcionalmente representativo. Cuatro son ingleses, cuatro escoceses, cuatro irlandeses y cuatro galeses. También hay cuatro de cuatro edades diferentes, 35, 45, 55 y 65 años, y no hay dos de la misma edad que sean de la misma nacionalidad. Por profesión, cuatro son abogados, cuatro soldados, cuatro médicos y cuatro clérigos, y no hay dos de la misma profesión con la misma edad o nacionalidad.

También resulta que cuatro son solteros, cuatro casados, cuatro viudos y cuatro divorciados, y que no hay dos del mismo estado civil que tengan la misma profesión, ni la misma edad, ni la misma nacionalidad. Por último, cuatro son conservadores, cuatro liberales, cuatro socialistas y cuatro fascistas, y no hay dos de las mismas simpatías políticas que tengan el mismo estado civil, ni la misma profesión, ni la misma edad, ni la misma nacionalidad.”

Las hipótesis del rompecabezas nos recuerdan al concepto de cuadrados latinos mutuamente ortogonales. De hecho, se puede resolver con los tres cuadrados latinos de orden 4 anteriores (que en esencia es el único ejemplo para ese orden), como veremos a continuación.

Vamos a considerar que las columnas del cuadrado greco-latino generalizado (de orden 4) que vamos a asociar al problema, que numeramos 1, 2, 3, 4, son las nacionalidades de los pasajeros (1 = inglés, 2 = escocés, 3 = irlandés, 4 = galés) y que las filas son los estados civiles de los pasajeros (1 = divorciado, 2 = viudo, 3 = casado, 4 = soltero). Además, vamos a designar con las cuatro primeras letras griegas (alpha, beta, gamma, delta) las simpatías políticas, que representaremos como el primer cuadrado latino del ejemplo anterior (ya que sabemos que ninguno de los pasajeros comparte nacionalidad, estado civil y simpatías políticas, aunque aún no sabemos la correspondencia con las cuatro opciones (conservador, liberal, socialista y fascista), que descubriremos más adelante con la información extra del rompecabezas. El segundo cuadrado latino de orden 4 del ejemplo (que junto al anterior cuadrado latino son mutuamente ortogonales) lo vamos a utilizar para las edades (35, 45, 55 y 65) y las denotaremos con letras latinas minúsculas (a, b, c d), que nos interesa que ambos cuadrados latinos sean mutuamente ortogonales ya que ninguno de los pasajeros comparte nacionalidad, estado civil, simpatías políticas y edades. Finalmente, el tercer cuadrado latino, que junto a los otros dos son mutuamente ortogonales, lo utilizaremos para las profesiones (abogado, soldado, médico y clérigo) y las denotaremos con las letras latinas mayúsculas (A, B, C, D). Todo esto lo podemos resumir en la siguiente imagen.

Pero el rompecabezas nos da algo más de información:

“Se sabe que tres de los fascistas son un abogado inglés soltero de 65 años, un militar escocés casado de 55 años y un médico irlandés viudo de 45 años. Es fácil entonces precisar el fascista restante.

Además, el socialista irlandés tiene 35 años, el conservador de 45 años es escocés y el inglés de 55 años es clérigo. ¿Qué sabes del abogado galés?”

Esta información nos va a permitir conocer qué letras representan a qué características. Así, como: i) uno de los fascistas es soltero, inglés, abogado y de 65 años, nos vamos al cuadrado greco-latino generalizado anterior y miramos a la casilla que corresponde con inglés (columna 1) y soltero (fila 4), luego “delta d D”, de donde deducimos que delta = fascista, d = 65 y D = abogado; ii) otro fascista es militar escocés (columna 2) casado (fila 3) de 55 años, de donde sacamos que b = 55 y A = militar; iii) otro es médico irlandés (columna 3) viudo (fila 2) de 45 años, por tanto, a = 45 y C = médico; respecto al cuatro fascista, por el que nos preguntan en el rompecabezas, como no hay dos pasajeros que compartan nacionalidad, estado civil, simpatías políticas, edades y profesiones, entonces tiene que ser divorciado (fila 1), galés (columna 4), clérigo y de 35 años, de donde c = 35 y B = clérigo.

Las asignaciones que faltan, para las letras griegas, la sacamos de la información restante. El socialista irlandés (columna 3) tiene 35 años (c), luego como en la columna 3 la casilla con una c es “beta c A”, entonces beta = socialista; además, el socialista irlandés que tiene 35 años es militar y está soltero. Como el conservador de 45 años (a) es escocés (columna 2), luego miramos la columna 2, la casilla con la letra a, que es “gamma a B”, de donde, gamma = conservador; y podemos completar su información conservador, escocés, 45 años, clérigo y soltero. Ya solo nos falta saber a qué corresponde alpha, que por descarte es alpha = liberal.

Recogiendo toda esta información en el retículo cuadrado tenemos:

La pregunta del rompecabezas es “¿Qué sabes del abogado galés?”. Si tenemos en cuenta que abogado es la letra D y galés es la columna 4, vamos a la casilla que tiene la letra D en la columna 4, que es “beta a D”, en la fila 3, de donde deducimos que:

¡el abogado galés es socialista, está casado y tiene 45 años!

Para terminar solo me queda animaros a que volváis a ver la obra textil The Welsh Lawyer (el abogado galés), de Stephen Threlkeld, que la disfrutéis y que comprobéis que efectivamente es el cuadrado greco-latino generalizado de tres cuadrados latinos de orden 4 mutuamente ortogonales.

Bibliografía:

1.- Raúl Ibáñez, Cayley, el origen del algebra moderna, RBA, 2017.

2.- Raúl Ibáñez, Del ajedrez a los grafos, la seriedad matemática de los juegos, El mundo es matemático, RBA, 2015.

3.- Raúl Ibáñez, Las matemáticas como herramienta de creación artística, Catarata, 2023 (pendiente de publicación).

4.- Stephen Threlkeld, comunicación privada

5.- Página web del artista Stephen Threlkeld

6.- Ronald A. Fisher, The Designs of Experiments, Oliver and Boyd, 1935.

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 rompecabezas del abogado galés se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Duela bi milioi urteko DNA berreskuratu dute

Zientzia Kaiera - Az, 2022-12-14 09:00

Groenlandiako sedimentuetan gordeta zegoen DNA zatiak identifikatzea lortu du nazioarteko ikertzaile talde batek. Horri esker, Pleistozeno garaiko biotopoak azaleratu dituzte.

Sukalde lanak azaleratzeko unea da: gaiak aukeratu behar dituztenean, zientziaren komunikazioaren alorrean aritzen direnek prentsa ohar andana birpasatu behar dituzte gainetik, eta dagoen zientzia produkzio itzelaren artean zer landu erabaki behar dute. Hainbeste aldiz jorratu izanagatik, bada zenbait gai berehala alde batera uzteko joera.. Hitz gako horietako batzuk dira Neandertal, Marte, grafeno, zulo beltz, Tutankamon… edota antzinako DNA ere.

Horregatik, enegarrenez antzinako DNA berreskuratu dutela ikustean, bai komunikatzaileak berak zein irakurleak ere gaia alboratzeko joera izan dezakete. Izan ere, antzinako DNArena ohiko kontua bilakatu da azken urteotan. Duela hamarkada bat ia sinestezina zirudien teknologiak dagoeneko ez du demaseko harridura sortzen. Alabaina, noizean behin orain arteko marka guztiak hausten dituzten ikerketak azaleratzen dira, mugarri garrantzitsuak mahai gainean jartzen dituztenak.

Nature aldizkarian berriki aurkeztutako ikerketa halakoxea da. Groenlandian abiatu da aurkikuntza. Zehazki, uharte erraldoiaren iparraldean, Kap København izeneko egituran. Orain eremu polar latza da, baina duela 2-3 milioi urte oso bestelako giroa zegoen bertan: gaur egungo tenperaturak baino 11-19 °C epelagoak ziren ordukoak. Garaiko fauna eta flora ere inguru horretara egokituta egon behar zen halabeharrez, baina, orain arte eskuratu diren fosilak urriak direnez, gutxi ezagutzen dira garaiko ekosistemak.

DNA berreskuratu 1. irudia: duela bi milioi urte Groenlandian egon zen paisaiaren irudikapen artistikoa, datu berrien argitara Beth Zaiken marrazkigileak egindako interpretazioan. (Irudia: Beth Zaiken)

Baina bestelako fosilak ere badira. Fosil genetikoak. Eta horien atzetik abiatu dira ikertzaileak.

Zientzialariek ezagutzen zuten egitura horretako zenbait estratutan materia organikoa pilatuta zegoela, eta duela hainbat urte laginak hartu zituzten. Orotara, bost puntutan hartutako 41 lagin. Horietako asko 2006an hartu zituzten, zientzialariak beste proiektu baterako espedizioa egin zutenean. Duela gutxira arte gordeta egon dira horiek, beste behin, zientzia ona patxadaz egin behar den erakusle. Teknologia eta teknika analitikoak behar den moduan garatuta daudenean erabili behar direla ere erakutsi du oraingo mugarriak.

“DNAren sekuentziazio eta erauzketa ekipo berriak garatu arte ezin izan ditugu aurkitu eta identifikatu sedimentuetan zeuden hain DNA zati txiki eta kaltetutakoak”, nabarmendu du Kurt H. Kjaer ikertzaileak.

Orain, teknologia dezente garatuagoa izanik, duela bi milioi urte egon ziren ekosistemak azalarazteko moduan egon dira. Baso boreal zabal baten zantzu genetikoak aurkitu dituzte: makalak, urkiak eta tuiak ziren bertako zuhaitz nagusienak. Erbien presentzia ere egiaztatzeko moduan egon dira, baina berreskuratutako DNA mitokondriala aztertuta beste animalia askoren zantzuak aurkitu dituzte: besteak beste, mastodonteak, elur oreinak, antzarak eta Atlantikoko ferra karramarroa (Limulus polyphemus) —historia ebolutiboan aspalditik mantendu den espeziea, benetako fosil biziduntzat hartzen dena—.

Orain arte ez zen uste mastodonteak Groenlandian ibilitakoak zirela, baina orain egiaztatu ahal izan da latitude garai horietara ere hedatu zirena Ipar Amerikan eta Asia Erdialdean jatorria izan zuten animaliatzar horiek.

Espezie makro hauetaz gain, mikroorganismo askoren arrasto genetikoa ere berreskuratzeko moduan egon dira, bai bakterioak zein onddoak. Diotenez, orain lagin horiekin ari dira lanean, eta, horri esker, garaiko ekosistemek zuten funtzionamenduaren gaineko ezagutza sakonagoa eskuratu ahalko dute.

Ez da bide samurra izan egin behar izan dutena denboran hain atzera egin ahal izateko. Berreskuratutako DNA zati bakoitza gaur egungo espezieetako laginekin alderatu behar izan dute. Alderaketa horietatik guztietatik, noski, denetarik atera zaie: gaurko espezieekin nahiko erraz alderatu daitezkeen zatiak, soilik genero generiko bati egotzi ahal zaizkionak, eta, azkenik, gaur egungo espezieekin batere zerikusirik ez duten laginak.

DNA berreskuratu 2. irudia: Gaur egun Kap København eremuan dagoen paisaia guztiz bestelakoa da. Irudian, Svend Funder ikertzailea, 40 urtez inguru hori ikertu duena. (Argazkia: Kurt H. Kjaer)

Gaur egun parekoak dauden kasuetan ere irakaspen garrantzitsu bat atera dute: horren lagin zaharrak eskura izanik, zenbait espezieren DNAn egon den “eboluzioa” ikustarazteko moduan egongo direla aurreikusi dute.

Material genetiko hori sedimentuetan harrapatuta geratu zenetik klima hotza eta lehorra izan da nagusi inguru horretan, eta horrek erraztu du DNA hain denbora luzez mantendu izana. 20.000 urtez pilatu ziren sedimentuen hondoan zeuden eskuratutako laginak. “Azkenean, izotzak eta permafrostak lagin horien kontserbazioa ahalbidetu zuten, eta, garrantzitsua dena, bi milioi urtez gizakiek ez dituzte eraldatu”, azaldu du Kjaerrek.

Sedimentuen depositu horrek ia 100 metroko lodiera du, eta fiordo baten sarbidean kokatuta dago.

Hotza ezinbesteko aliatua izan den arren, zientzialariek itxaropena dute beroagoak eta hezeagoak diren inguruetan ere DNA aztarnak harrapatuta geratuko direla buztinean eta kuartzoan. Teknologia honek Afrikan arrakasta izanez gero —bertan sortu baitira espezie asko, tartean lehen gizakiak— aukerak “mugagabeak” izan daitezkeela diote.

Prentsa ohar batean, Cambridgeko unibertsitateak ziurtatu du lorpen honek eboluzioaren historiaren jokoa aldatuko duela. Aurkikuntzaren tamaina ikustarazteko, gogora ekarri dute orain arte berreskuratutako DNArik zaharrena duela milioi urte batekoa izan zen, eta soilik espezie batena izan da: Siberiako mamut baten hezurrean aurkitu zuten.

Eske Willerslev ikertzaileak aurkikuntzaren garrantzia azpimarratu du: “DNA oso azkar hondatu daiteke, baina erakutsi dugu baldintza egokietan atzera egin dezakegula inor gutxik imajinatu ahal zuen modu batean”.

Ohi bezala, eta gaur egungo arazoetara joz, ikertzaileek aurreratu dute klima aldaketaren aurrean espezie desberdinek izan zuten jokabideaz ikasi nahi dutela ere, oraingo egokitzapen estrategietarako informazio hori baliagarria izango delakoan. Zentzu horretan, Kjaerrek argudiatu du agian ingeniaritza genetikoak imitatu ahalko duela orain dela bi milioi urte bizidunek beroketa globalaren aurrean erabili izan zuten estrategia.

Erreferentzia bibliografikoa:

Kjaer et al. (2022). A 2-million-year-old ecosystem in Greenland uncovered by environmental DNA. Nature 612, 283–291. DOI: 10.1038/s41586-022-05453-y

Egileaz:

Juanma Gallego (@juanmagallego) zientzia kazetaria da.

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Neurociencia de la conducta social

Cuaderno de Cultura Científica - Ar, 2022-12-13 11:59

Es conocido que el contacto social genera sensaciones positivas, afecto, vínculos y confianza, que pueden desembocar en el establecimiento de relaciones interpersonales a distinta escala: familias, redes sociales, comunidades y sociedades. El contacto social promueve la salud tanto mental como física y es clave para el bienestar a largo plazo. Sin embargo, el contexto en el que se establece el contacto social también puede generar sensaciones negativas relacionadas con el tipo y la cantidad de contacto que estén socialmente aceptados, algo en lo que intervienen variables como el género, la raza, la edad, el estatus o la cultura.

conducta socialFoto: Nick Fewings / Unsplash

La conducta social viene de serie: está programada en el sistema nervioso de forma estereotípica y es específica de cada especie, si bien está modulada en cada individuo por sus experiencias previas. Solo ahora estamos empezando a comprender la interacción entre los circuitos neuronales subyacentes, desde la periferia (la piel) hasta el encéfalo, donde se generan respuestas conductuales ante el contacto social.

En 2019, el investigador Ikerbasque Mazahir T. Hasan, del centro Achucarro Basque Center for Neuroscience, desarrolló una tecnología genética llamada vGATE por sus siglas en inglés (virus-delivered Genetic Activity-induced Tagging of cell Ensembles) [1] que permite identificar y marcar permanentemente circuitos cerebrales activados vía experiencias previas. Lo verdaderamente revolucionario de la tecnología vGATE es que permite que las neuronas marcadas puedan ser manipuladas de diversas formas, lo que abre la puerta a investigar de manera precisa sus propiedades y poder así asociar el papel de los circuitos concretos con experiencias sensoriales y procesos de aprendizaje, memoria y conducta.

Los ratones se utilizan en neurociencia para estudiar varios tipos de conducta social. Cuando dos ratones se encuentran por primera vez sus interacciones a lo largo del tiempo se pueden dividir en varias fases: detección, acercamiento, investigación y acción. Los investigadores emplearon el sistema vGATE [2] centrándose en una región del cerebro: el núcleo intralaminar posterior del tálamo. Con este sistema, identificaron y marcaron ensamblajes celulares (o engramas) activados por el contacto social.

En las neuronas objetivo los investigadores introdujeron una proteína capaz de activarlas con un control temporal preciso. La activación quimiogenética de las neuronas marcadas provocó un aumento en las interacciones físicas directas entre roedores hembras familiares sin afectar otras maneras de conducta social. Los investigadores concluyeron que los engramas o ensamblajes identificados muy probablemente modulan la conducta social en mamíferos.

Neurociencia de la conducta social

Este resultado es solo un primer paso para elaborar una neurociencia de la conducta social. En estudios futuros el sistema vGATE podría ser utilizado para mapear y manipular circuitos encefálicos asociados a diferentes tipos de conducta social, incluyendo la cooperación.

Un posibilidad muy interesante surge del hecho de que el sistema vGATE también es capaz de identificar circuitos encefálicos alterados, anormales o patológicos. Así, proyectos futuros podrían descifrar la conexión entre el contacto de la piel y los circuitos encefálicos donde la experiencia del tacto puede transformarse en respuestas conductuales diferentes dependiendo del estado del propio encéfalo. Si bien el contacto social táctil puede provocar sensaciones positivas en una mayoría de individuos, en otros puede provocar lo contrario, como es común en un gran número de individuos neurodivergentes, por ejemplo con trastorno del espectro autista (TEA).

Comprender los mecanismos que utilizan los circuitos encargados del contacto social, así como la conducta que sigue a esta activación, podría abrir nuevos e innovadores caminos para el campo de la terapéutica de los circuitos cerebrales. Algo que haría algo más fácil la vida de las personas con TEA.

Referencias:

[1] Hasan et al. (2019) A fear memory engram and its plasticity in the hypothalamic oxytocin system Neuron  doi: 10.1016/j.neuron.2019.04.029

[2] Keller et al. (2022) A thalamo-preoptic pathway promotes social grooming in rodents Current Biology doi: 10.1016/j.cub.2022.08.062

Para saber más:
Mala neurociencia
Todo cabe en el encéfalo
Carácter emocional e hipersocial del cerebro

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

El artículo Neurociencia de la conducta social se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Otsoei buruzko politika

Zientzia Kaiera - Ar, 2022-12-13 09:00

Iazko irailetik, otsoa ez da espezie zinegetikotzat hartzen Espainian. Horixe ezarri zuen Trantsizio Ekologikorako Ministerioak emandako agindu batek. Beraz, debekatuta dago otsoak ehizatzea. Ganaduzaleen elkarteez gain, Galizia, Asturias, Kantabria eta Gaztela eta Leon agertu dira erabaki horren aurka. Erkidego horietan biltzen da, hain zuzen, haragijale handien % 95a. Kalkuluen arabera, Espainian, 2 000 edo 2 500 otso daude, 300 taldetan banatuta, gutxi gorabehera.

Gai honetan, interes gatazka argia da. Alde batetik, mugimendu kontserbazionistak eta ekologistak daude. Mugimenduok presioa egiten dute naturaguneak ez zik, iraganean toki horietan zeuden espezieak ere lehengoratzeko politikak ezar daitezen, ehizaren eta beste giza jarduera batzuen ondorioz, espezie horien kopurua gutxitu egin baita. Bestetik, neurri horien aurka dauden ganaduzaleak daude. Salatzen dute otsoek bere animaliei eraso egiten dietela, eta beren azienden bideragarritasunaren kontura babesten ari direla. Oro har, alderdi ekologistak eta ezkerrekoak otsoen ehizaren aurka daude; eskuinekoak, eta, bereziki, eskuin muturrekoak, ordea, babes porrokatuaren aurka. Hala ere, salbuespen nabarmenak daude.

otsoaIrudia: Iberiar otsoa (Canis lupus signatus) Granadan (Espainia). (Argazkia: Arturo de Frias Marques – CC BY-SA 4.0 lizentziapean. Iturria: Wikimedia Commons)

Estatu Batuetan antzeko eztabaida bat sortu zen otsoa Yellowstone parkean berriro sartzea erabaki zenean. Karibu ehiztariak aurka zeuden, lehiakidetzat hartzen zituztelako otsoak, eta arrantxo jabeak, Iberiar penintsulako ipar-mendebaldeko ganaduzaleen arrazoi berberengatik. Han ere jarrerek zerikusia dute ideologiarekin: hautesle errepublikanoek politika kontserbazionisten aurkako jarrera izan ohi dute; demokratek, aldiz, aldekoa.

Europa erdialdean otsoa lehengoratu denetik, aziendak erasoak jasaten hasi dira. Alemanian ia ez zen erasorik gertatzen 2010. urtearen aurretik, baina XXI. mendearen bigarren hamarkadan gero eta gehiago erregistratu dira. 2020an, adibidez, hildako abelburuen kopurua milatik gorakoa izan zen; zehazki, 3.500. Eta, hain zuzen ere, horregatik ikertu dute eraso horien eta hautesleen jarreraren arteko harremana. Horretarako, udalerri mailaraino segmentatu dute eremua, eta aztertu dute zer eragin izan duten erasoek bai alderdi berdearen emaitzetan (Die Grünen), alderdi horrek jartzen baitu enfasi handiena politika kontserbazionistetan, bai Alternative für Deutschland (AfD) eskuin muturreko alderdiaren emaitzetan, irmo egiten baitu neurri horien kontra.

Hala, 1990. urtetik 2021. urtera egin diren hauteskunde federaletako, estatu mailako hauteskundeetako eta udal hauteskundeetako emaitzak aztertu dituzte, eta ikusi dute erasoek ondorio nabarmena izan dutela AfD alderdiari emandako botoetan; ondorioa askoz nabarmenagoa izan da estatu mailako hauteskundeetan, hauteskunde federaletan eta udal hauteskundeetan baino. Bestalde, erasoek ondorio negatiboa izan dute alderdi berdean, eta estatu mailako hauteskundeetan ere bai, baina ez alternatibak lortutako onura bezain nabaria.

Espezialistek bi hipotesi dituzte otsoen erasoen eta eskuin muturraren gorakadaren arteko lotura azaltzeko. Bata erasoek eragindako mehatxu ekonomikoa da (AfD-k hauteskundeetako argumentu gisa erabiltzen du). Beste batzuen ustez, ordea, baliteke otsoen aurka egotea hiri eliteekiko erresuminaren adierazpen bat izatea bizitzeko eta baliabideak ustiatzeko modu tradizionalekin identifikatzen direnentzat. Interesek ez ezik, balioek ere badute pisua balantzan.

Erreferentzia bibliografikoa:

Clemm von Hohenberg, Bernhard  eta Hager, Anselm (2022). Wolf attacks predict far-right voting. PNAS, 119 (30), e2202224119. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2202224119

Egileaz:

Juan Ignacio Pérez (@JIPerezIglesias) UPV/EHUko Fisiologiako katedraduna da eta Kultura Zientifikoko Katedraren arduraduna.

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¿Una pluma en el manto de Marte?

Cuaderno de Cultura Científica - Al, 2022-12-12 11:59

En la geología planetaria estamos acostumbrados a ir cambiando la visión de nuestro Sistema Solar de tanto en tanto. Casi podríamos decir que nuestra concepción de la vida interna de los planetas y satélites de nuestro vecindario planetario era bastante aburrida hasta entrada la década de los ochenta.

Las misiones espaciales cada vez más capaces y numerosas nos obligaron a cambiar la mentalidad: nuestro Sistema Solar vivía más allá de la Tierra. Veíamos volcanes activos en pequeñas lunas y superficies jóvenes que nos indicaban que la geología había transformado recientemente las caras de algunos planetas y otros tantos satélites. Esto ha supuesto una verdadera revolución y un cambio de paradigma, hasta cierto punto inesperado, que de nuevo demuestra que nuestro planeta no es único ni especial, sino que forma parte de una diversidad de cuerpos con distintos grados de actividad interna y externa. Esta diversidad no podía conocerse hasta el inicio de la carrera espacial, porque para hacer geología muchas veces lo primero que tiene que hacer el geólogo es mirar y poder ver.

En ese reconocimiento de ignorancia, pero también de humildad, son muchas las sorpresas que nos está desvelando Marte en los últimos años, quizás también porque es el cuerpo mejor explorado hasta el momento que no sea la Tierra o la Luna.

plumaEl cráter Mariner, “fotografiado” por la sonda Mariner IV. Un panorama desolador, muy diferente a la imagen que tenemos hoy del planeta Marte. Imagen cortesía de NASA/JPL.

Pienso ahora en las primeras imágenes que tomamos de la superficie de Marte con la misión Mariner IV en 1965 y el jarro de agua fría que pudo suponer a los científicos el ver de cerca un planeta en apariencia muerto. Sin ríos, sin océanos, sin actividad volcánica aparente y cubierto por cráteres. Muy diferente a los mapas con “canales” que incluso en la década de los 60 todavía aparecían sobre las cartografías -aunque cada vez menos científicos creían que existían-, pero que daban el aspecto de que algo se movía en el planeta.

Con cada pizca de conocimiento ganado nos hemos dado cuenta de que nuestro Sistema Solar no es un lugar de blancos y negros, sino que hay una escala de grises que hace que cada cuerpo sea diferente a todos los demás, aunque en el fondo seamos muy parecidos.

plumaAlgunas de las fracturas de Cerberus Fossae observadas desde la sonda europea Mars Express. Como podemos ver en la imagen, algunos de los cráteres son anteriores a esta forma geológica. Imagen cortesía de: ESA/DLR/FU Berlin.

En abril de este año nos hacíamos otra pregunta “¿Hay terremotos de origen volcánico en Marte?”, ya que la misión InSight, que aterrizó en 2019 en Marte, detectó unos terremotos cuya forma de onda recordaba mucho a algunos terremotos de origen volcánico en nuestro planeta.

Lo curioso del caso es que aterrizó en un sitio que, a priori, parecía aburrido, pero lo suficientemente plano como para posarse sin problemas y encontrar un hueco entre las rocas donde colocar el sismógrafo, pero a una distancia lo suficientemente cerca de un punto de gran interés donde parecía haber existido actividad en el pasado reciente, tanto a nivel volcánico como a nivel sísmico.

¿Qué fuerza estaba alimentando esos fenómenos? ¿Está Marte todavía activo en su interior? Hoy sabemos que Marte tuvo una gran actividad geológica en los primeros 1000 o 1500 millones de años después de su formación, pero que paulatinamente esta fue descendiendo hasta convertirse en el Marte aparentemente frío que observamos hoy.

Pero las observaciones nos remiten a erupciones volcánicas que pudieron ocurrir hace tan solo unos 50.000 años, un tiempo verdaderamente reciente a escala geológica en una región conocida como Elysium Planitia, y donde el número de eventos sísmicos parece más alto que en el resto del planeta.

Un nuevo estudio publicado en Nature Astronomy da un verdadero golpe de efecto explicando la causa de esta actividad: una pluma en el manto de Marte. ¿Qué son las plumas del manto? Bueno, para que nos hagamos una idea son masas de roca a muy alta temperatura que comienzan a ascender a través del manto gracias a su menor densidad.

plumaRecreación artística de la pluma del manto en Marte, con la posición de la sonda InSight marcada por su silueta. Imagen cortesía de Adrien Broquet & Audrey Lasbordes.

Para quien no se imagine como son este tipo de fenómenos, una forma sencilla de visualizarlo es mediante una lámpara de lava, en la que un material -normalmente una cera- es más densa que el agua cuando está fría y cae hacia el fondo de la lámpara, pero cuando se calienta en contacto con la bombilla que hay debajo e ilumina la lámpara se expande y logra flotar hasta la parte de arriba.

En nuestro planeta las plumas del manto son responsables de la formación de archipiélagos como el de Hawái o también de grandes erupciones volcánicas como las que ocurren en lo que denominamos grandes provincias ígneas.

Precisamente, una de las explicaciones sobre la existencia de volcanes de gran tamaño como los que vemos en la región marciana de Tharsis es la existencia de una pluma que alimentó durante mucho tiempo el vulcanismo, permitiendo un importante crecimiento de los edificios volcánicos desde un punto fijo, a diferencia de nuestro planeta, donde la corteza se iría moviendo sobre la pluma del manto debido a la tectónica de placas.

Los científicos han encontrado distintas evidencias -además de la actividad volcánica- que apuntan en la dirección de que la actividad observada hoy día en la región de Elisyum Planitia tiene como origen una pluma todavía activa hoy en el manto de Marte, contradiciendo la visión que teníamos anteriormente en la que Marte era un planeta prácticamente inactivo por dentro.

Imagen de una de las zonas donde podría haber ocurrido vulcanismo en los últimos 50.000 años. Imagen cortesía de NASA/JPL/ASU/MSSS.

¿Cuáles son estas evidencias? La primera es que estos materiales han abombado la corteza de Marte en más de 1500 metros en algunos puntos, y los análisis gravimétricos muestran que esta deformación está sustentada por los materiales que hay abajo.

Y hay dos expresiones geológicas y topográficas que complementan esta observación: La primera es que los cráteres anteriores al ascenso de esta pluma del manto están inclinados, como si algo les hubiese empujado desde abajo, y además esta inclinación tiene consistencia con el abombamiento de la corteza.

El segundo es que este hinchamiento provoca una extensión de la corteza que se traduce en la presencia de fallas normales y fosas tectónicas como Cerberus Fossae, que a su vez es el punto donde se ha detectado la actividad sísmica y volcánica más reciente del planeta.

Todos estos datos apuntan a la posible existencia de una pluma de más de 4000 kilómetros de diámetro, lo que hace que tengamos que replantearnos que mecanismo puede hacer que todavía a día de hoy haya una pluma como esta activa en el interior de Marte.

Este descubrimiento no solo tiene implicaciones puramente geológicas, sino que también puede tener algunas de orden astrobiológico, ya que la presencia de unas temperaturas adecuadas cerca de la superficie podría generar ambientes habitables en el interior de Marte, convirtiendo este lugar en una diana perfecta para la búsqueda de vida pasada o presente en el planeta rojo.

Referencia:

Broquet, A., Andrews-Hanna, J.C. (2022) Geophysical evidence for an active mantle plume underneath Elysium Planitia on Mars. Nat Astron doi: 10.1038/s41550-022-01836-3

Para saber más:

¿Hay terremotos de origen volcánico en Marte?
Vulcanismo y habitabilidad planetaria

Sobre el autor: Nahúm Méndez Chazarra es geólogo planetario y divulgador científico.

El artículo ¿Una pluma en el manto de Marte? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Europako etxe txakur zaharrenetariko bat Euskal Herrian bizi izan zen

Zientzia Kaiera - Al, 2022-12-12 09:00

Txakurra da gizakiak etxekotu zuen lehen espeziea, nahiz eta oraindik eztabaidagai izaten jarraitzen duten otsoaren etxekotzearen jatorri geografikoak eta tenporalak.

1985ean, Jesus Altunak Errallako koban (Zestoa, Gipuzkoa) zuzendu zuen indusketa batean, humero bat aurkitu zuten, ia osorik zegoena, kanido batena, otsoak, txakurrak, azeriak eta koioteak -besteak beste- biltzen dituen haragijale familia. Une hartan ez zegoen baliabiderik identifikatzeko hezurra zein kanido espezieri zegokion.

etxe txakurIrudia: 1985ean Errallako koban (Zestoa, Gipuzkoa) aurkitutako humeroaren irudia. a) Aurreko ikuspegia. b) Atzeko ikuspegia. c) Ikuspegi mediala. d) Alboko ikuspegia. (Iturria: Hervella, M. et. al.)

Orain, Conchi de la Rúa irakasleak zuzentzen duen UPV/EHUren Giza Biologia Ebolutiboko taldeak sakon aztertu du hezur hondakina, eta analisi morfologiko, erradiometriko eta genetikoak berretsi egin du espeziearen identifikazio genetikoa: Canis lupus familiaris (etxe txakurra). Karbono 14a erabiliz eginiko zuzeneko datazioaren arabera (masen espektrometria eta partikulen azeleragailu bidez), humeroaren antzinatasuna 17,410–17,096 cal. BP-koa da (calibrated years before the present esapidearen laburdura; hau da, emaitzak doitu egiten dira kontuan hartuz erradiokarbonoaren kontzentrazio globalean izandako aldaketak denboran zehar). Beraz, Errallako txakurra Goi Paleolitoaren Madeleine aldian bizi izan zen eta, horrenbestez, Europako etxe txakur zaharrenetariko bat dela esan daiteke.

Errallako txakurraren eta orain arte aztertu diren Madeleine aldiko txakur urrien etorki mitokondriala berberak dira. Etorki horren jatorria lotuta dago Azken Izozte Maximoarekin bat datorren klima hotzeko aldi batekin, Europan duela 22.000 urte inguru izan zena. “Emaitza hauek ikusita, litekeena da otsoaren etxekotzea orain arte uste zena baino lehenago gertatu izana, Mendebaldeko Europan behintzat, non areagotu ahal izan zen Paleolitoko ehiztari-biltzaileen interakzioa espezie basatiekin, hala nola otsoarekin, krisi klimatikoaren aldian izoztetik babestuta egon ziren eremuetan (Franko-Kantauriar eremuan, adibidez)”, azaldu du Conchi de la Rúa Giza Biologia Ebolutiboko taldearen zuzendariak.

Iturria:

UPV/EHU prentsa bulegoa: Europako etxe txakur zaharrenetariko bat Euskal Herrian bizi izan zen

Erreferentzia bibliografikoa:

Hervella, M.; San-Juan-Nó, A.; Aldasoro-Zabala, A.; Mariezkurrena, K.; Altuna, J.; de-la-Rua, C. (2022). The Domestic dog that lived ~17,000 years ago in the Lower Magdalenian of Erralla site (Basque Country): A Radiometric and Genetic Analysis. Journal of Archaeological Science: Reports Vol. 46 DOI: 10.1016/j.jasrep.2022.103706

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Las religiones condicionan los valores culturales

Cuaderno de Cultura Científica - Ig, 2022-12-11 11:59
religionesFoto: Nicole Geri on Unsplash

Han estudiado la influencia de la nacionalidad y las creencias religiosas en la semejanza o diferencia entre los valores culturales de la gente. Lo han hecho a partir de las respuestas dadas en la Encuesta Mundial de Valores por 243,118 personas de 88 países, entre 2005 y 2019. El estudio ha arrojado resultados interesantes pero, antes de glosarlos, conviene advertir de que, aunque las distancias entre los miembros de diferentes religiones son mayores si se incluyen en el análisis valores religiosos o relacionados directamente con ellos, no desaparecen cuando solo se consideran los valores culturales no relacionados con la moral o creencias religiosas.

La distancia cultural entre los cristianos y los seguidores de las otras religiones del Libro o abrahámicas –musulmanes y judíos–, son menores que la que mantienen con hindúes, taoístas, creyentes de religiones ancestrales, y espiritualistas y paganos. Por otro lado, los valores culturales de los cristianos de diferentes tradiciones se asemejan bastante entre sí, sobre todo los de católicos y protestantes; los ortodoxos están algo más alejados. Los budistas, por su parte, tienden a parecerse más a los seguidores de tradiciones orientales –taoístas y religiones nativas– e hinduistas, aunque no difieren tanto de los cristianos como cabría suponer. Es reseñable también que, consideradas en conjunto, las llamadas Cinco Grandes Religiones –cristianismo, islam, judaísmo, hinduismo y budismo– se asemejen bastante en sus valores culturales y estén, en conjunto, más alejadas de las religiones ancestrales y de las paganas y espiritualistas. Al fin y al cabo, las Cinco Grandes tienen algo en común: han configurado sistemas de cooperación a gran escala mediante mecanismos tales como rituales, devociones, parentescos ficticios y sistemas de castigo y recompensa –a cargo de Dios, para las religiones del Libro, y del Karma en el hinduismo y budismo–.

En un mismo país, los fieles de una tradición religiosa se parecen más a los de su misma tradición que a los de otras. Y aunque la nacionalidad es el factor que en mayor medida condiciona los valores culturales, la distancia entre los de personas de diferentes países es menor para quienes comparten una misma fe. En otras palabras, la pertenencia a la misma religión contribuye a reducir la distancia cultural entre países. Por otro lado, incluso en países con conflictos de base religiosa, las diferencias culturales entre los fieles de diferentes credos son menores que las que tienen con correligionarios de otra nacionalidad. Este hallazgo sugiere que esos conflictos no tienen, en realidad, fundamento religioso, sino identitario. La adscripción religiosa operaría en este caso como elemento de identidad.

Cuando se comparan correligionarios de diferentes credos, se observa que la mayor semejanza entre los de distinta nacionalidad se produce en los católicos, una religión con una larga historia de gran influencia de una autoridad –el Papa– sobre los fieles. Esto también se observa en los ortodoxos, aunque en menor medida. Los correligionarios menos parecidos pertenecen a religiones mucho más fragmentadas desde el punto de vista doctrinal. Por último, las personas muy religiosas tienden a compartir valores culturales, incluso aunque pertenezcan a diferentes credos. Lo mismo ocurre con las poco religiosas. De hecho, dentro de un mismo país y credo, hay diferencias entre las personas más y menos religiosas. Así pues, el grado de compromiso con la religión es un condicionante en sí mismo de los valores culturales.

El sistema de creencias, las normas y el código moral propio de las religiones hacen de estas factores culturales muy poderosos. Gran parte de las diferencias culturales y sociales entre los grupos humanos tienen su origen, por ello, en las creencias religiosas.

Fuente: White, C. J. M., Muthukrishna, M., Norenzayan, A. (2021): Cultural similarity among coreligionists within and between countries. PNAS 118 (37) e2109650118

Para saber más:

Nacionalismo, ideología y religión
Ciencia, arte, religión

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 Las religiones condicionan los valores culturales se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Asteon zientzia begi-bistan #419

Zientzia Kaiera - Ig, 2022-12-11 09:00

Asteon zientzia begi-bistan igandeetako gehigarria da. Astean zehar sarean zientzia euskaraz jorratu duten artikuluak biltzen ditugu. Begi-bistan duguna jaso eta laburbiltzea da gure helburua.

Argitalpenak

Sagua, eulia eta gizakia liburua 1997an argitaratutako liburua da, eta bere idazlea, François Jacob, genetika-lanen sorreraz, bilakabideaz eta etorkizunaz mintzo da bertan. Jacoben esanetan, ezaguera eta gizatasuna ezkontzetik etorriko dira gizarteak aurrerantzean beharko dituen balioak, mundu-ikuskera berri bati egokituak. Atal hau Zientzia Kaieran dago irakurgarri, eta , ZIO bildumatik atera da, EHUko Euskara, Kultura eta Nazioartekotzearen arloko Errektoretzarekin elkarlanean.

Ingurumena

Itsasoaren Esploraziorako Nazioarteko kontseiluak gomendatu du 2023an aingirarik eta beren kume diren angularik ez arrantzatzea. Ibai-aingira (Anguilla anguilla) desagertzeko arrisku larrian dago, baina bere egoera ez da zehatz-mehatz ezagutzen. Horregatik, zuhurtzia-printzipioari jarraituta, kontseiluak gomendatzen du ez egotea harrapaketarik inongo habitatetan. Gomendio honek aisialdiko harrapaketei zein komertzialei eragiten die, eta barne hartzen ditu birpopulatzeko eta akuikulturarako arrantzatzen diren aingira eta angulak. Azalpen guztiak Elhuyar aldizkarian.

Geroz eta gehiago dira natura behatzen eta ulertzen laguntzen duten sakelako aplikazioak. Adituek diote erabilgarriak direla herritarrak zientziara hurbiltzeko eta zalantzak argitzeko. Alabaina, aplikazio horien fidagarritasuna ez da behin betikoa, eta tentuz erabili behar dira, ez dutelako beti bete-betean asmatzen. Hau arriskutsua izan daiteke, adibidez, onddoak identifikatzen laguntzen duten aplikazioen kasuan. Izan ere, argazki baten bidez identifikatzen dituzte onddoak, eta Joxepo Teres Aranzadi zientzia elkarteko mikologoak argi utzi du, bera ez dela ausartzen argazki batekin soilik onddo espezie jakin batzuk identifikatzen. Gai honen inguruko informazio gehiago Berrian: Natura poltsikoan.

Astronomia

Nazioarteko talde batek unibertso urruneko supernoba baten hiru irudi lortu ditu. Ikerketa honetan partaide izan da Tom Broadhurst EHUko Ikerbasque ikertzailea eta Donostia International Physics Centerreko ikertzaile elkartua. Lehen planoan kokatutako galaxia baten handitze-ahalmenari esker lortu dituzte argazkiak, eta hiru momentu ezberdinetan atera zituzten. Horrexek argitzen du irudietan lortutako hiru koloreen jatorria, supernobaren gasa hedatu eta hoztu ahala, koloreak “gorritu” egiten baitira. Lortutako informazioarekin jakin ahal izan dute Eguzkiak baino 500 aldiz erradio handiagoa zuen supererraldoi gorri bat zela, eta duela 11.500 milioi urte lehertu zela, alegia, gure galaxiaren jaiotzatik “gertu”. Datuak Zientzia Kaieran: Unibertsoko jatorria ulertzeko aurrepausuak.

Osasuna

GIBaren aurkako antigorputz aitzindariak sortzea lortu dute txerto berri batekin. Science aldizkarian argitaratu dutenez, I faseko saio kliniko txiki batean, parte-hartzaileen % 97k erantzun zabaleko antigorputzen aitzindariak sortu ditu, eta txertoak ez du albo-ondorio nabarmenik izan. Orain arte ezinezkoa izan da GIBaren andui desberdinak ezagutzeko gai diren antigorputzak sortzea. Alabaina, txerto berriaren estrategia izan da antigorputzen lerro germinalean edo jatorrian eragitea, eta, horrela, espektro zabaleko antigorputz bilakatzeko gai izango diren B zelula aitzindariak sorraraztea. Bada, txertoa hartu zuten 36 boluntariotatik 35ek B zelula aitzindari horiek sortu zituzten. Azalpen guztiak Elhuyar aldizkarian.

Gripearen txerto unibertsala lortzeko bidean da. Ezagutzen diren gripearen hogei bertsioei aurre eginen dien txertoa lortzeko ikerketek emaitza onak eman dituzte karraskariekin eta hudoekin egindako probetan. RNA mezulariaren teknika erabili dute horretarako, eta txertoa paratu dieten karraskariei immunitateak gutxienez lau hilabete iraun zien. Orain arte gripearen txertoak lau birusi erantzuteko gai ziren, eta, teknologia berri horrekin, hogeiri erantzuteko aukera egongo litzateke. Alabaina, emaitzak onak badira ere, oraindik klinika aurreko fasean dago. Honi buruzko informazio gehiago Berrian.

OPIK ikerketa-taldeak erakutsi duenez, antsiolitikoen kontsumoa igo egin da nerabeetan, bereziki, emakumeetan eta klase apalekoetan. Ondorio horretara iristeko, drogei buruzko Espainiako planaren barruko ESTUDES inkestaren datuetatik abiatu dira. Zehazki, 14-18 urteko ikasleen droga-erabilerari erreparatu diote, eta adin horretan antsiolitikoak eta hipnosedanteak kontsumitzeko prebalentziak eta probabilitateak aztertu dituzte. Gainera, OPIK taldeak baldintzatzaile sozialek osasunean duten eragina ikertzen du, eta, generoaren, jatorriaren eta klase sozialaren araberako desberdintasunak aztertu dituzte. Emaitzak ikusirik, ikertzaileek diferentzia horien zergatiak ere azaldu dituzte. Datu guztiak Elhuyar aldizkarian.

Biologia

Egunero, 1,5-2,5 litro urin gastrikoa ekoizten dira gure urdailean, eta ezinbestekoa da uri hau elikagaiak digeritzeko eta zenbait agente patogenok eragindako infekzioak prebenitzeko. Hain azidoa izanik, logikoa da pentsatzea urdaileko zelulak ere kaltetu ditzakeela likido horrek. Alabaina, lau defentsa elementuk babesten dute urdaila bere fluidoen kalteen aurrean. Batetik, urdailaren barnealdean dugun muki alkalinoko geruza lodi batek estaltzen du urdaila. Bestetik, urdailaren barnealdeko gainazala estaltzen duten zelulak, hermetikoki elkarri lotuta daude proteinazko egitura konplexu baten bitartez, eta urin gastrikoa zelula gastrikoen artean sar dadin ekiditen du. Gainera, zelula epitelialak etengabe berritzen dira urdailaren babesa bermatzeko, eta, azkenik, urdaileko azidoaren jarioa oso modu zehatzean erregulatzen da, azidotasuna gehiegizkoa izan ez dadin. Azalpenak Zientzia Kaieran: Zergatik urdailak ez du bere burua digeritzen? Tira, batzuetan, egiten du.

Miriam Friedman Menkin zientzialaria izan zen giza gorputzetik kanpo obulu bat ernaltzea lortu zuen lehena. Miriam Friedman 1901ean jaio zen Rigan, Letonian. Haren aita medikua zen eta familia Estatu Batuetara joan zen bizitzera Miriamek bi urte besterik ez zituenean. 1923an genetikako maisutza lortu zuen Columbiako Unibertsitatean, eta urte batzuk geroago, John Rock Harvardeko biologoak kontratatu zuen. Horrela, emakumeen hilekoaren zikloan obulazioaren une zehatza zehazten saiatu ziren elkarrekin. Alabaina, 1944an, laborategiko errutina batean, Menkinek behar baino gehiago utzi zuen obulu bat in vitro espermatozoideekin kontaktuan, eta espero gabe, obulua ernaldu egin zen. Emakume honen ibilbide zientifiko osoa irakur daiteke Zientzia Kaieran: Miriam Friedman Menkin edo ugalketa-aro berri baten hasiera.

Fisika

Javier Fernández Panadero fisikariak azaldu duenez, txanponak airea jaurtitzen ditugunean hauen portaera ez da zorizkoa. Txanponek mugimenduaren inguruko Newton-en legeei eta solido zurrunen ekuazioei jarraitzen diete, grabitatea jasaten dute, eta mahaiaren erreakzioaren, inguruko airearen mugimenduaren eta abarren mendekoak dira. Arazoa da oso zaila dela portaera aurreikustea, etorkizuneko balizko egoeretan egon daitezkeen aldakuntzek duten eragin handiagatik. Horrela azaldu nahi izan du Fernandezek mundu kuantikoa, kuantika naturaren beste eredu bat baita, eta hautematen ditugun portaerak eta ondorioak azaltzen saiatzen da. Honen adibide dira Heisenberg-en ziurgabetasun-printzipioa eta ezkutuko aldagaien teoria, eta hauek azaldu ditu Fernandezek Zientzia Kaierako Txanponen portaera ez da zorizkoa artikuluan.

Egileaz:

Irati Diez Virto Biologian graduatu zen UPV/EHUn eta unibertsitate berean Biodibertsitate, Funtzionamendu eta Ekosistemen Gestioa Masterra egin zuen.

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Las bases genéticas de las enfermedades digestivas

Cuaderno de Cultura Científica - La, 2022-12-10 11:59

Las enfermedades gastrointestinales son trastornos que suelen manifestarse a causa de problemas en el aparato digestivo. Algunas de las más conocidas como la enfermedad intestinal inflamatoria o el síndrome del colon irritable pueden derivar en problemas graves para la salud humana y requerir, en algunos casos, incluso de cirugía.

Algunos factores ambientales, la microbiota y la desregulación del sistema inmune pueden llegar a influir directamente en la aparición de ciertas enfermedades digestivas. En algunos casos, como el de la enfermedad de Crohn o la colitis ulcerosa, ambas consideradas como enfermedad intestinal inflamatoria, muestran un potente componente genético y hereditario. En este sentido, para poder conocer más acerca del posible origen de estas enfermedades es clave profundizar en el estudio de los genes, de la microbiota y de la función del intestino.

A este respecto, en el Instituto de Investigación Sanitaria ISS Biodonostia de Donostia-San Sebastián trabajan en una línea de investigación enfocada en la genética gastrointestinal y en cómo la herencia genética puede llegar a afectar a la microbiota de los humanos.

Con el objetivo de mostrar al público el papel que juega la genética en el desarrollo de enfermedades y síndromes del aparato digestivo, el líder del grupo de Genética Gastrointestinal del ISS Biodonostia, Koldo García, ofreció el 15 de diciembre de 2021 la charla “Desentrañando las bases genéticas de las enfermedades digestivas”, en la Biblioteca Bidebarrieta de Bilbao.

Durante la charla, además de mostrar los últimos avances en el estudio de los procesos digestivos, Koldo García, licenciado en Biología y doctor en Genética por la Universidad del País Vasco, explicó los progresos en materia genética que a día de hoy están permitiendo avanzar en el diagnóstico de este tipo de enfermedades. Asimismo, profundizó en otros factores ambientales que tienen relación con los procesos gastrointestinales.

(Si no se reproduce el vídeo en su navegador, pulse el enlace)

Para saber más:

ADN, microbiota y riesgo de celiaquía
Sobre la predisposición genética a padecer enfermedades

Edición realizada por César Tomé López

El artículo Las bases genéticas de las enfermedades digestivas se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Ezjakintasunaren kartografia #425

Zientzia Kaiera - La, 2022-12-10 10:00


Dirudienez, entzefaloaren aldaketa jakin batzuekin lotuta egongo litzateke migraina. Preliminary research identifies brain changes associated with migraine, Rosa García-Verdugo.

Ba al dago erloju ultrazehatza baino zehatzagorik? Bai, kuantikoki korapilatutako bi erloju ultrazehatz. Ultraprecise entangled clocks

Hainbat molekula organiko abiapuntu hartuta, nanohariak fabrikatu dira. Nanohari ez-organiko bat lortzeko aukera aztertzeko lanean dabil orain, DIPCko jendeak lankide batzuekin (besteak beste, kimikako Nobel saridun batekin). Are inorganic nanothreads possible? The case for borazine-based ones

 

Mapping Ignorance bloga lanean diharduten ikertzaileek eta hainbat arlotako profesionalek lantzen dute. Zientziaren edozein arlotako ikerketen azken emaitzen berri ematen duen gunea da. UPV/EHUko Kultura Zientifikoko Katedraren eta Nazioarteko Bikaintasun Campusaren ekimena da eta bertan parte hartu nahi izanez gero, idatzi iezaguzu.

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La profesora me tiene manía

Cuaderno de Cultura Científica - Or, 2022-12-09 11:59
profesoraFuente

Imaginemos la siguiente situación: Inés, profesora de inglés, entra al aula en su primer día de clase. Tras una mirada a su grupo de estudiantes, se fija en los dos chicos sentados en la última fila.

Al girarse para escribir en la pizarra se crea un cierto alboroto. Inés se vuelve, con el propósito de restablecer el orden, y a quienes primero dirige la mirada es a esos dos chicos de la última fila; sin embargo, eran de los que observaban con interés lo que escribía.

Cuando Inés reflexione acerca de lo ocurrido se podría plantear: ¿por qué al darme la vuelta he mirado en primer lugar a esos alumnos? Si lo hace, indicaría que es consciente en alguna medida de su comportamiento.

Análisis, contraste y reconocimiento

Una vez aquí, el reto es dotar a Inés de las herramientas necesarias para comprender ese comportamiento y así poder hacerle frente. Estas herramientas partirán del análisis de la situación, pasarán por el contraste entre el comportamiento manifestado y otros modos de actuar, y finalizarán reconociendo qué creencias y valores subyacen a su comportamiento.

Si, por el contrario, nuestra profesora imaginaria no es capaz de reconocer que ante el alboroto ha fijado la atención en los chicos de la última mesa, la situación es más compleja. Puede ser porque no es consciente de su propio comportamiento. O porque, aun siéndolo, no quiere reconocerlo, bien por “no dar su brazo a torcer” o bien porque carece de herramientas para enfrentarse a ello.

¿Existen los comportamientos inconscientes?

Aunque hay una serie de rasgos que definen nuestro carácter y que tienen que ver con nuestro repertorio de comportamientos, también hay respuestas automáticas o reactivas.

Cuando hacemos una valoración inicial de una persona o de una situación, utilizamos modelos y estereotipos más que argumentos. Además, esperamos una serie de respuestas o comportamientos que asociamos a esa valoración. Incluso, somos capaces de modular nuestro comportamiento para obtener una respuesta que confirme esa creencia.

Esa necesidad de confirmación se debe en realidad a una necesidad de seguridad, más imprescindible aún cuanto más automático sea nuestro proceder. A más automatismo, menos consciencia, y más dificultad de “dar nuestro brazo a torcer”.

Una suma de experiencias

Esos comportamientos son automáticos porque se construyen a partir de la suma de las experiencias vividas, observadas y escuchadas tanto por Inés como por su alumnado y por sus padres y madres. Se construyen a través de la interrelación con las personas del entorno, y muy especialmente con aquellas que consideramos “de prestigio”.

Esa suma de experiencias aprendidas mediante modelado, sin la intermediación de la palabra, crea la estructura desde la que se construyen nuestros comportamientos más automáticos.

La personalidad o el carácter

Esa estructura, configurada de un modo casi inconsciente, tiene, paradójicamente, la responsabilidad de constituir nuestro carácter. Influye directamente en el modo en que nos presentamos y nos reconocemos, en el modo en que presentamos y reconocemos a los demás.

Es la referencia desde la que evaluamos nuestras actuaciones y las de las personas que nos rodean, la referencia de nuestros valores. Es también la referencia desde la que surgen las creencias que nos sirven para considerar el por qué y para qué de esto o de aquello, de este comportamiento o de aquel.

Y también es la referencia de las expectativas, esas que nos informan acerca de qué se puede esperar de tal o cual comportamiento.

Para ser más conscientes de nuestros comportamientos y sus motivaciones y efectos es imprescindible la utilización del lenguaje.

El lenguaje permitirá a Inés comprender el porqué de su comportamiento y el de los alumnos, observar los estereotipos, contraponerlos con reflexiones e identificar las creencias y los valores sobre los que se ha construido su comportamiento.

Explicar y debatir

Como conocedora y principal responsable del diseño y gestión de las relaciones en el aula, es la primera a la que le corresponde realizar ese trabajo. Pero lo necesitan también los estudiantes de su clase y, por supuesto, los padres y las madres.

Para empezar, Inés debe de expresar con argumentos adaptados a la edad de su alumnado aspectos referidos tanto a la dinámica de la clase como al aprendizaje en sí. Debe explicarles qué es para ella importante en esa relación, qué es el respeto, qué comportamientos lo reflejan y cuáles no, la importancia del debate, qué hay que tener en cuenta para debatir, etc.

En cuanto al aprendizaje, tendrá que señalar qué conceptos es imprescindible conocer o cuál es el camino a recorrer cuando algo no se entiende.

Escuchar y argumentar

Ante estas propuestas justificadas por la docente, el alumnado podrá contraargumentar; padres y madres serán informados y escuchados, aunque la responsabilidad última de esas decisiones las tenga ella.

La importancia de hacer todas estas normas y expectativas explícitas radica en que, cada vez que se expresan razones, se da un espacio al otro y a sus opiniones: el otro se siente escuchado y considerado. Esto facilita el que, ante cualquier incumplimiento de los acuerdos en los que se basa esa relación, se utilicen razones y no juicios arbitrarios basados en estereotipos.

En el caso de Inés, la profesora de inglés del principio, ella podría admitir que ha mirado en primer lugar a los estudiantes de la fila de atrás; darse cuenta de que es uno de sus comportamientos automáticos, porque demasiado a menudo ha escuchado que los estudiantes que se ponen detrás el primer día de clase suelen ser los más disruptivos; pero contrastarlo con su experiencia como docente, que le ha demostrado en muchas ocasiones que eso no es así.

Por eso, sus estudiantes tendrían el derecho y el deber de criticar, respetuosamente, ese comportamiento automático y contraponerlo al que piensan que sería correcto.The Conversation

Sobre la autora: Ana Arribillaga, Profesora titular del departamento de psicología evolutiva y de la educación, Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation.  Artículo original.

Para saber más:

Las pruebas de la educación

El artículo La profesora me tiene manía se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Miriam Friedman Menkin edo ugalketa-aro berri baten hasiera

Zientzia Kaiera - Or, 2022-12-09 09:00

1978an munduko lehen probeta-umea jaio zenetik, in vitro ernalketa-tratamendua arrakastatsua izan da ugalkortasun-arazoak dituzten pertsonen ehuneko handi batentzat. Ia mende erdian, zortzi milioi haurtxo baino gehiago jaio dira dagoeneko teknika horri esker. Miriam Friedman Menkin (1901-1992) zientzialaria dago teknika horren atzean, hura izan baitzen giza gorputzetik kanpo obulu bat ernaltzea lortu zuen lehena.

Miriam Friedman 1901eko abuztuaren 8an jaio zen Rigan, Letonian. Haren aita medikua zen eta familia Estatu Batuetara joan zen bizitzera gure protagonistak bi urte besterik ez zituenean. Friedman Cornelleko Unibertsitatean graduatu zen 1922an, Histologian eta anatomia konparatuan, eta hurrengo urtean genetikako maisutza lortu zuen Columbiako Unibertsitatean. Denbora batez, biologia eta fisiologia irakatsi zituen New Yorken. Aitaren urratsei jarraitzea erabaki zuen, eta medikuntzako zenbait fakultatetan matrikulatzen saiatu zen, baina ez zuen lortu, emakumeentzako oso plaza gutxi baitzeuden.

Miriam Friedman Menkin1. irudia: Miriam Friedman Menkin zientzialariak izan zen giza gorputzetik kanpo obulu bat ernaltzea lortu zuen lehena. (Iturria: Mujeres con Ciencia)

1924an, Harvardeko medikuntza ikasle batekin ezkondu zen, Valy Menkinekin, eta Miriam Friedman Menkin izena hartu zuen (baita Miriam F. Menkin ere edo, besterik gabe, Miriam Menkin). Biologian doktoretza egiteko erabakia hartua zuen arren, baliabide ekonomikoak jarri behar zituen senarrak ikasketak amaitu bitartean eta, beraz, beste lizentziatura bat lortu zuen idazkaritza-ikasketetan, Simmons College eskolan. Hala eta guztiz ere, Miriamek akademiarekiko hurbiltasuna aprobetxatu zuen bakteriologian eta enbriologian trebatzeko eta senarrari laborategian esperimentuak egiten laguntzeko. Han ezagutu zuen Gregory Pincus, urte batzuk geroago John Rockekin batera pilula antikontzeptiboaren sortzaile bihurtuko zen Harvardeko biologo bat.

1939ko hamarkadaren hasieran, Menkinek patologiako ikertzaile gisa egin zuen lan Harvardeko Medikuntza Eskolan eta, ondoren, laborategiko teknikari gisa aritu zen Pincusentzat, unibertsitate berean. Garai hartan, ikertzaile horrek nolabaiteko ospe zientifikoa lortua zuen, jakinarazi baitzuen untxiak sortzeko aukera zegoela partenogenesi bidez, hots, ernaldu gabeko obuluetatik abiatuta. Gregory Pincusek Harvardeko lanpostua galdu zuen 1937an, eta horrek lanik gabe utzi zuen Miriam ere.

Miriam Menkin urtebete aritu zen estatuko laborategietan lanean, eta gero ikerketako lanpostu bat eskatu zuen John Rockekin, Bostonen lan egiten zuen ugalkortasuneko mediku aditu batekin. Ikertzaile ezaguna ez izan arren, Rockek interes handiz aztertu zituen Pincusen ikerketetako azken berrikuntzak, eta animaliekin egindako esperimentu haiek praktika klinikora eramateko asmoa zuen. Rockek Miriam Menkin kontratatu zuen bere laborategian egiten zen lana ikuskatzeko. Hala, emakumeen hilekoaren zikloan obulazioaren une zehatza zehazten saiatu ziren elkarrekin.

Asteko errutina

1938tik aurrera, Rockek eta Menkinek beren ikerketetan parte hartzeko prest zeuden emakumeak bilatu zituzten. Rockek histerektomiak egiten zizkien diru-sarrera txikiko emakumeei Massachusettseko Free Hospital for Women karitate-zentroan. Prozedura kirurgikoak obulazioaren aurreko unean gertatzeko moduan programatzen ziren. Hala, astero, Rockek giza obulutegi atera berrien lagin txikiak ematen zizkion Menkini, eta hark laborategian disekzionatzen zituen, ernaltzeko prest zeuden obuluen bila. Gorputzeko zelula handienetako bat izan arren, giza obulua oso txikia da –ile baten antzeko diametroa du–, eta pertsona gehienek lupa bat behar dute orban ilun gisa ikusteko. Miriam, aldiz, obuluak begi hutsez identifikatzeko gai zen, baita normalak ziren edo deformatuta zeuden jakiteko ere.

2. irudia: obozito baten injekzioa espermatozoideen injekzio intrazitoplasmatiko batean. (Argazkia: Ekem – domeinu publikoko irudia. Iturria: Wikimedia Commons)

Astero errepikatzen zen laborategiko errutina: asteartean obuluak lortu, asteazkenean espermarekin nahastu, ostegunean «otoitz egin» eta ostiralean mikroskopioan behatu. Protokoloan zenbait aldaketa txiki egin zituzten arren, esaterako, esperma-kontzentrazioak eta/edo inkubazio-kondizioak aldatzea, sei urte luzez, ostiraletan, Miriamek zelula bakarrak soilik aurkitu zituen, ernaldu gabeko obuluak hildako espermatan. Harik eta ostiral batean, 1944ko otsailaren 6an, zerbait aldatu zen arte.

Amaiera zoriontsuko hanka-sartze bat

Aste hartako asteartean, Johnek obulutegia atera zion emakume bati, seme-alabak jaio ondoren haren umetoki-lepoak eta umetokiak prolapso bat izan zutelako. Miriamek obulua bilatu zuen barruan, eta espermarekin kontaktuan jarri zituen, protokoloak zehaztutako hogeita hamar minutuetan interakzioa izan zezaten. Egun hartan, ikertzailea bereziki nekatuta zegoen, haren alaba Lucyk gau txarra zuelako esna egon baitzen. Obuluaren eta espermatozoideen arteko interakzioa mikroskopioaz behatzen zuen bitartean, Miriamek ez zuen itxaronaldia bete, eta ezarritako iraupena gainditu zuen. Hurrengo ostiralean, Menkin harri eta zur gelditu zen, zelula banaketa hasi zela ikusi zuenean: horrek obulua in vitro ernaldu zela baieztatzen zuen.

Miriam Friedman Menkin3. irudia: Science aldizkariak Rockek eta Menkinen lana argitaratu zuen «In vitro ernalketa eta giza obuluen banaketa» artikuluan. (Iturria: Mujeres con Ciencia)

Aurkikuntzari berehala argazki bat egitea ahaztu zitzaion Menkini, eta egin nahi izan zuenerako, ernaldutako obulua hilda zegoen. Ondoren, beste hiru obulu ernaltzea eta haien argazkiak egitea lortu zuen, baina horietako bakar bat ere ez zen hiru zelulatik gora hazi hil aurretik. Rockek eta Menkinek beren lana txosten labur batean argitaratzea erabaki zuten. Science aldizkariak haien aurkikuntzak argitaratu zituen 1944ko abuztuan, «In vitro ernalketa eta giza obuluen banaketa» artikuluan. Associated Press aldizkariak eta The New York Times eta Time egunkariek ere eman zuten albistearen berri eta, oro har, itxaropen handiz hartu zuten berria familia antzuek. Urte asko geroago heldu zen lehenengo probeta-umea (Louise Brown, 1978), baina aurkikuntza horri esker, gaur arte antzutasunari buruz egin diren ikerketetarako oinarri zientifikoak ezarri ziren. Hain zuzen ere, 1951n, Fisiologia eta Medikuntzako Nobel saria jasotzeko proposatu zituzten Rock eta Menkin, in vitro ernalketaren garapenean egindako ekarpenagatik.

Zailtasun gehigarriak

Miriam Menkin prest zegoen giza ugalketaren mugak zeharkatzen jarraitu eta erreferentziazko zientzialari bihurtzeko, baina ez berak ez Rockek aurreikusi ezin zuten zerbait gertatu zen: Miriamen senarrak Bostonen zeukan lana galdu zuen. Duke Unibertsitateak kontratatu zuen, Ipar Carolinan, eta hara joan ziren bikotea eta bi seme-alabak. Bostongo ikerketa eten zen; Miriam Menkinen ezagutzarik eta trebetasunik gabe, Rocken laborategiak ez zuen inoiz in vitro obulu bat ernaltzea lortuko. Ipar Carolinan, berriz, in vitro ernalketa eskandalutzat hartzen zen.

Hainbat urtez senarraren kontrol ekonomikoa eta eraso-mehatxuak jasan ondoren, 1949an Miriamek Valyrengandik banantzea erabaki zuen, eta bere ardurapean geratu ziren seme-alabak. Horrek are gehiago zaildu zion bere karreran aurrera egin ahal izatea; hilabete bukaerara iristeko zailtasunak izaten zituen eta, sarritan, bere alaba Lucy zaintzea egokitzen zitzaion, epilepsia baitzuen eta laguntza medikoa behar izaten baitzuen maiz. Garai hartan, Miriam Menkinek ordaindu gabeko lanetarako hainbat eskaintza jaso zituen, gauetan eta asteburuetan beste ikertzaile batzuen laborategiak erabiltzeko, baina ezin izan zuen halako lanik onartu.

1950eko hamarkadaren hasieran, Menkin Bostonera itzuli zen, Lucy premia bereziak zituzten haurrentzako eskola batean inskribatzera. Rockekin elkartu zen haren laborategian, baina azken urteetan asko aldatu zen haren egoera. Orduko ugalketa-erronka jada ez zen haurtxo gehiago jaiotzea, haurtxoak jaio ez zitezen lortzea baizik. Hala, John Rocken eginkizun nagusia antisorgailu bat garatzea zen, eta Gregory Pincusekin lankidetzan lortu zuen mugarri historiko hori, 1960an pilula antisorgailua onartu zenean. Menkinek eta Rockek ez zuten gehiago ugalketa-ikerketan lan egin.

Miriam Friedman Menkin Bostonen hil zen 1992ko ekainaren 8an, 91 urte zituela. Zaila da jakitea zer lortuko zukeen zientzialari honek bere bizitza desberdina izan balitz, Valyrekin ezkondu izan ez balitz edo merezitako doktoretza jaso izan balu (Harvardeko doktorego-baldintzak bi aldiz bete zituen, baina ezin izan zuen titulua lortu, ezin zituelako beharrezkoak ziren tasak ordaindu). Baina ziurtatu dezakegu hura bizi izandako garaiak eta haren inguruabar pertsonalek oso egoera berezian jarri zutela: zientzialari bikaina zen, baina bere haurrak laguntzarik gabe hazi behar zituen emakume baten lan- eta ekonomia-mugek nahasi zuten.

Erreferentzia bibliografikoak: Egileaz:

Edurne Gaston Estanga elikagaien zientzia eta teknologiako doktorea da. Gaur egun, zientzia eta teknologiaren ezagutza zabaltzea sustatzen duten erakundeen proiektuak kudeatzen ditu.

Jatorrizko artikulua Mujeres con Ciencia blogean argitaratu zen 2022ko ekainaren 16an: Miriam Friedman Menkin o el comienzo de una nueva era reproductiva.

Itzulpena: UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

 

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Minerales que nos orientan

Cuaderno de Cultura Científica - Og, 2022-12-08 11:59

Lo reconozco, he usado un título muy “clickbait”. O muy “anzuelo” si nos olvidamos de los anglicismos. Porque, aunque parezca que me he pasado al lado oscuro de las pseudociencias que abogan por pregonar unos falsos “poderes mágicos” de esos sólidos cristalinos que son los minerales, nada más lejos de la realidad.

Ahora nos parece muy fácil orientarnos cuando iniciamos un viaje gracias al dispositivo GPS, que incluso tenemos incluido en el propio teléfono móvil. Pero, ¿qué pasa cuando perdemos cobertura y no hay señal con los satélites? Pues solo tenemos dos opciones: o nos perdemos (y reconozco que yo soy bastante de este grupo) o utilizamos un aparatito muy cómodo y que cualquier profesional de la Geología siempre lleva en su mochila, una brújula.

mineralesAgregado de cristales de magnetita o “piedra imán” recogida en San Pablo de los Montes, provincia de Toledo, expuesto en el Museo Geominero (IGME-CSIC) de Madrid. Fuente:  IGME-CSIC

La historia de la brújula también es muy geológica. Para ello tenemos que remontarnos más de 2000 años en el pasado a una región llamada Magnesia, que actualmente forma parte de Turquía pero que, en aquella época, estaba incluida en territorio griego. Allí, un joven pastor encontró una extraña roca que tenía la propiedad de atraer el hierro a la que llamaron “piedra de Magnesia” (no es que se volvieran muy locos a la hora de ponerle nombre, la verdad). Esta propiedad obsesionó al propio Tales de Mileto, que descubrió que este mineral no sólo atraía el hierro, sino que cualquier pieza de hierro que era frotada con la roca acababa adquiriendo esa misma propiedad. Hoy en día conocemos a ese mineral con el nombre de magnetita (cuya fórmula química es Fe3O4) y a la propiedad que tiene de atraer metales la denominamos magnetismo.

No volvemos a saber mucho de este mineral hasta un par de siglos después, cuando quedan registros por escrito de que los antiguos chinos utilizaron la magnetita para imantar pequeñas piezas de hierro que, al dejarlas que girasen libremente sobre una tabla de madera flotando en un cuenco con agua, descubrieron que siempre señalaban en la misma dirección: el N-S magnético. Aunque tampoco tenemos pruebas escritas de que le diesen alguna utilidad, más allá de cuestiones pseudomágicas, a este descubrimiento.

Hasta que llegamos al s. XII, donde escritos ingleses reflejan que algunos navegantes utilizaban estas pequeñas piezas de hierro imantadas con magnetita y dejadas girar sobre un corcho en un cuenco de agua para orientarse en alta mar cuando no disponían de otras referencias como el sol, la estrella Polar o la línea de costa. Así es como nacieron las primeras brújulas de la historia.

Pero la magnetita no es el único mineral que ha utilizado el ser humano en su historia para orientarse en sus viajes náuticos. En las sagas vikingas, se alude a la “piedra solar” como un instrumento empleado por estos famosos navegantes para conocer su localización en alta mar sin ninguna referencia terrestre y cuando el día estaba tan nublado que era imposible localizar la posición del sol.

mineralesFotograma de la serie “Vikings”, de History Channel, donde se muestra a dos de los protagonistas empleando un cristal de espato de Islandia, o “piedra solar”, para orientarse en su viaje hacia el norte de Inglaterra. Fuente: www.history.com

Aunque todavía se especula sobre qué mineral podría ser esta “piedra solar” vikinga, parece que hay dos posibles candidatos con muchas opciones. El primero es la cordierita, un silicato de hierro, aluminio y magnesio (con la fórmula química (Mg,Fe)2Al4Si5O18) muy común en las rocas de las tierras nórdicas y que tiene una curiosa propiedad, la birrefringencia. Se trata de una propiedad óptica que tienen algunos minerales y que consiste en una doble refracción de la luz, es decir, en una división de un solo haz luminoso en dos rayos paralelos. De esta manera, si ponemos un cristal de cordierita lo más transparente posible sobre un texto escrito, veremos duplicadas las letras, lo cual llama mucho la atención en actividades de divulgación con peques (y no tan peques).

mineralesCristal transparente de Calcita, variedad espato de Islandia, procedente de El Barrueco, provincia de Madrid, expuesto en el Museo Geominero (IGME-CSIC) de Madrid. Fuente:  IGME-CSIC

El otro candidato a “piedra solar” de los vikingos es una variedad de calcita (cuya fórmula química es CaCO3) conocida como espato de Islandia. Se trata de cristales muy transparentes y que también poseen la propiedad de la birrefringencia, muy abundante en la isla de la que toma el nombre. Como los vikingos ya realizaban expediciones náuticas antes de conquistar Islandia, parece que utilizaron de manera habitual la cordierita hasta que descubrieron los abundantes yacimientos de esta variedad de calcita, pudiendo sustituir entonces su GPS mineral.

La importancia de la birrefringencia es que no es necesario que los cristales minerales reciban una luz directa muy potente, de tal manera que, en días nublados donde es muy difícil precisar la posición exacta del Sol, el fenómeno óptico se sigue produciendo de manera muy evidente. Aunque es cierto que no se sabe muy bien cómo empleaban estos minerales los vikingos para orientarse en alta mar, ya que apenas hay evidencias arqueológicas y sólo podemos remitirnos a textos escritos, se especula que podrían hacerlo de dos maneras: o bien levantando hacia el cielo un único cristal para calcular el ángulo de refracción de ambos haces de luz, o bien utilizando dos minerales a la vez y realizando una triangulación con una tercera pieza, posiblemente de madera, que permaneciese siempre en una posición fija. Lo que sí es seguro es que, empleando unos simples minerales, consiguieron navegar de manera precisa por el norte de Europa y América.

Resulta sorprendente cómo el ser humano ha sido capaz de lograr culminar esas epopeyas náuticas durante los siglos pasados empleando únicamente un par de minerales, sin saber exactamente la ciencia que había detrás de las propiedades que los caracteriza. Pero esto no tenía nada de magia, por lo que ya tenemos una herramienta más para poner en evidencia a esas pseudociencias de las que hablaba al principio. ¿O acaso no os han entrado ganas de poneros a hablar de griegos, chinos y vikingos cuando alguien intente explicaros las propiedades místicas de los minerales?

Para saber más:

Introducción histórica a la mineralogía

Sobre la autora: Blanca María Martínez es doctora en geología, investigadora de la Sociedad de Ciencias Aranzadi y colaboradora externa del departamento de Geología de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU

El artículo Minerales que nos orientan se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Sagua, eulia eta gizakia

Zientzia Kaiera - Og, 2022-12-08 09:00

Sagua, eulia eta gizakia liburua 1997an argitaratutako liburua da. Bere idazleak, François Jacob, genetika-lanen sorreraz, bilakabideaz eta etorkizunaz mintzo zaigu: “Molekulak, ugalketa eta eboluzioaren brikolajea ditugu hemen hizpide. Ikusiko dugu, orobat, nola diharduten biologoek, nola heltzen dio ten ederrari eta egiari, ongiari eta gaizkiari”.

Sagua euliaIrudia: Sagua, eulia eta gizakia liburuaren azala. (Iturria: UPV/EHU argitalpenak)

Genetikaren inguruko azalpen apainen haritik, ordea, munduko gatazka bizien erdira dakar Jacob-ek zientzia. Leporatu ohi zaion hoztasun eta urruntasunetik, giza auzien plazara datorkigu jakintza. Izan ere, hankaz gora jarri ditu aurrerapenak gizartearen hainbat sineste eta balio oso sustraitu, baina gainazpikatze horrek ez du esan nahi, Jacob-en ustez, elkarren aurka daudenik zientziaren aurrerabidea eta giza jokaera zintzoa: “Gizadiaren arrisku nagusia ez da jakintzaren garapena, ezjakintasuna baizik”.

Arriskuak arrisku eta mamuak mamu, diosku, ezaguera eta gizatasuna ezkontzetik etorriko dira gizarteak aurrerantzean beharko dituen balioak, mundu-ikuskera berri bati egokituak. “Nahaste ikaragarri bat gara: azido nukleikoak eta oroitzapenak, desirak eta proteinak ditugu osagai. Amaitzear den mendea biziki arduratu da azido nukleikoez eta proteinez. Datorrenak oroitzapenei eta desirei helduko die. Gai izango ote da auziok ebazteko?”.

François Jacob (Nancy 1920 – Paris 2013) izen handiko ikertzailea izan zen, hogeita hemezortzi urtez Pasteur Institutuan jarduna biologia- eta genetika-arloak jorratu zituen. Nobel saria jaso zuen, 1956an, André Lwoff eta Jacques Monod-ekin batera. Bere zientzia-lan oinarrizkoaren osagarri, beti izan zuen dibulgaziorako kezka. Ospetsuen honetaz gainera, baditu beste zenbait liburu argitaratuak, genetikaren inguruan betiere.

Argitalpenaren fitxa:
  • Izenburua: Sagua, eulia eta gizakia
  • Egilea: Jacob, François
  • Itzultzailea: Juan Garzia
  • ISBN: 84-8373-661-6
  • Formatua: 16 x 24 cm
  • Hizkuntza: Euskara
  • Urtea: 2004
  • Orrialdeak: 198 or.
Iturria:

Euskara, Kultura eta Nazioartekotzearen arloko Errektoretza, UPV/EHU argitalpenak, ZIO bilduma: Sagua, eulia eta gizakia

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Magdalena Mouján Otaño, la matemática que escribía relatos de ciencia ficción

Cuaderno de Cultura Científica - Az, 2022-12-07 11:59

Es un problema que con la lógica común no podemos manejar. Demasiadas paradojas. Otra lógica necesitamos, que aún no ha sido construida.

Extracto de Gu ta Gutarrak de Magdalena Mouján Otaño

OtañoMagdalena Mouján Otaño. Fuente: Zientzia Kaiera.

 

Magdalena Mouján Otaño nació en la localidad de Pehuajó (provincia de Buenos Aires, Argentina) el 26 de marzo de 1926. Era hija de Armando Mouján y María Teresa Otaño Alberdi.

El abuelo materno de Magdalena, Pedro Mari Otaño (1857-1910), fue un famoso poeta descendiente de una dinastía de bertsolaris y natural de Zizurkil (Gipuzkoa). Por avatares de la vida, emigró a Argentina en 1898 junto a su esposa, María Magdalena Alberdi Descarga, y tres hijos. María Teresa, la madre de Magdalena, nació en Argentina en 1899. Aunque Mouján Otaño nació 16 años después del fallecimiento de su abuelo materno, estuvo muy influenciada por su poesía y sus raíces vascas; su madre le enseñó el idioma de sus antepasados, el euskera.

Magdalena asistió a las escuelas primaria y secundaria en Pehuajó. Posteriormente ingresó en la Universidad Nacional de La Plata, donde tuvo como profesores a los matemáticos Manuel Sadosky (1914-2005) –considerado por algunas personas como el padre de la computación en Argentina– y a Luis Santaló (1911-2001) –quien había abandonado España por motivos políticos durante la Guerra Civil Española–.

Se graduó en matemáticas en la Universidad Nacional de La Plata y consiguió un doctorado en esta área en 1950.

Mouján Otaño comenzó a enseñar matemáticas, área en la que también investigó, y escribió algunos artículos de divulgación para la revista Mundo Atómico entre los años 1952 y 1955.

Investigación operativa: una nueva disciplina

En 1957, el matemático Agustín Durañona y Vedia (1904-1980) propuso a la Junta de Investigaciones Científicas y Experimentaciones de las Fuerzas Armadas (JICEFA) la creación de un Grupo de Investigación Operativa –que lideraría él mismo– al que se incorporaron Magdalena Mouján Otaño, el ingeniero de estructuras Horacio C. Reggini (1933-2022) y el ingeniero de caminos Isidoro Marín (1921-2020). Tras dos años de estudio e investigación en esta nueva disciplina, los componentes de grupo publicaron más de veinte trabajos teórico-prácticos, asesoraron a organismos del estado, e impartieron cursos y conferencias. Con su trabajo, los miembros de este equipo ayudaron a introducir la investigación operativa en Argentina.

Durante su trayectoria docente, Magdalena Mouján Otaño enseñó matemáticas y estadística en varias universidades públicas y privadas de Argentina, como la Universidad Católica de la Plata, la Universidad Nacional de Córdoba, la Universidad Nacional del Comahue o la Universidad Nacional de Luján.

La computadora Clementina

En 1966, Mouján Otaño entró a formar parte de la Comisión Nacional de Energía Atómica y fue una de las primeras personas en trabajar con la computadora Clementina, ubicada en el Instituto de Cálculo dependiente de la Universidad de Buenos Aires. Este ordenador, un Ferranti Mercury, fue la primera computadora en instalarse en Argentina con fines científicos. Su nombre se debía a que había sido programada para reproducir la canción Oh My Darling, Clementine.

Sadosky fue el responsable de llevar ese ordenador a Argentina; el equipo que lideraba el trabajo de la computadora Clementina contaba, además, con dos amigas y compañeras de estudios de Magdalena, la matemática Rebeca Guber (1916-2020) y la matemática y programadora Cecilia Berdichevsky (1925-2010).

OtañoCecilia Berdichevsky trabajando con la computadora Clementina. Fuente: Wikimedia Commons

 

Parte de los cálculos realizados con ayuda de ese ordenador se utilizaron en la construcción del reactor RA1.

Mouján Otaño, escritora de ciencia ficción

En 1966, tras el golpe de estado del general Juan Carlos Onganía, Magdalena abandonó temporalmente la docencia universitaria, al no apoyar al golpista. Al cabo de unos años, Mouján Otaño regresó a su trabajo de profesora y comenzó a crear relatos de ciencia ficción bajo el seudónimo de Inge Matquim, consiguiendo un gran éxito como escritora.

Uno de sus relatos más conocidos es Gu ta Gutarrak –Nosotros y los nuestros, en euskera–. Trata de una familia vasca que realiza un viaje en el tiempo para encontrar sus orígenes. Este cuento se lo dedicó a su abuelo, quién escribió en 1899 el poema del mismo título en el que se preguntaba –lejos del lugar en el que había nacido– sobre el origen del euskera y del pueblo vasco.

En esta divertida historia, uno de los hijos del protagonista –Xaviertxo, que es superdotado– se convierte en físico para «estudiar la estructura del continuo espacio-tiempo». Sus conocimientos le permiten construir una máquina del tiempo –bautizada como Pimpilimpausa (mariposa, en euskera)– con la ayuda de su hermana pequeña –Malentxo– que inventa una nueva lógica, la necesaria para evitar las paradojas producidas por los saltos en el tiempo. Esta máquina supone «… la gran revolución en la física, algo mucho más importante que la relatividad, y que la teoría cuántica y la bomba atómica…». Gu ta Gutarrak puede leerse en este enlace.

Magdalena Mouján Otaño falleció el 16 de julio de 2005, a los 79 años. Pidió ser enterrada junto a su abuelo, el bertsolari, en el cementerio de Mar del Plata.

Referencias

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 Magdalena Mouján Otaño, la matemática que escribía relatos de ciencia ficción se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Txanponen portaera ez da zorizkoa

Zientzia Kaiera - Az, 2022-12-07 11:00

Ahaztu egiten zaigu, erabilera eta ohituren ondorioz, mundua hasiera batean ematen duenaren aldean oso ezberdina dela, bai eta hura ulertzeko (edo, behinik behin, ulertzen saiatzeko) zein tresna aukeratu ditugun ere. Ezagutzarekiko hurbilketa zientifikoan, enpirikoak izaten saiatzen gara. Bada, proposizio baten egia ebaluatzeko irizpidea mundu naturaleko behaketekin duen hitzarmena da, iritziez, teoriez, guruez edo ohiturez haratago. Behatutako egitateak azaltzeko gai izango liratekeen ereduak eraikitzen ditugu, eta ahalik eta sinpleen izaten (Ockhman-en labana) eta ahalik eta gauza gehien azal dezaten saiatzen gara. Berriro diot: ereduak.

Eredu sinpleak, baina ez sinpleegiak

Arrakasta handia duten eredu batzuk “faltsuak” dira, harrigarriro, sinplifikatuak izateagatik. Hona hemen adibide bat: gas ideala. Eredu horren arabera, gasa osatzen duten atomoak edo molekulak puntualak (zero tamainakoak) dira eta ez dute elkarren arteko interakziorik. Bistako faltsukeria horiek gutxi gorabehera zuzenak dira egoera askotan, eta eredu horrek primeran funtzionatzen du. Pentsa ereduaren sinpletasuna dela eta, eratorritako ekuazioak ere sinpleak eta erabilerrazak direla. Esan nahi al du horrek gas hori badagoela? Nola izan daitezke molekulak zero bolumenekoak? Ez, ez dago. Eredu hori gure aplikazioetarako nahikoa den zehaztasunarekin hurbiltzen da errealitatera. Eta kito.

txanponen portaera1. irudia: txanponen portaera ez da zorizkoa, mugimenduaren inguruko Newton-en legeei eta solido zurrunen ekuazioei jarraitzen diete, besteak beste. (Marrazkia: Ipipipourax – domeinu publikoko irudia. Iturria Wikimedia Commons)

Ideia horiek nahiko argi egon ohi dira. Zoriarekin antzeko zerbait gertatzen dela ahazten zaigu; hori da deigarria. Azaldu egingo dut.

Txanponen portaera ez DA zorizkoa. Mugimenduaren inguruko Newton-en legeei eta solido zurrunen ekuazioei jarraitzen dieten, grabitatea jasaten duten, eta mahaiaren erreakzioaren, inguruko airearen mugimenduaren eta abarren mendekoak diren objektuak dira txanponak. Dagozkien ekuazioak plantea ditzakegu, eta haiek ebazten saiatu. Arazoa da oso zaila dela portaera aurreikustea, etorkizuneko balizko egoeretan egon daitezkeen aldakuntzek duten eragin handiagatik.

Aldiz, jaurtiketa bat baino gehiago egin ondoren emaitzak aztertuz gero, zoriz amaierako bi balio eman litzakeen sistema batetik eratorritako portaera EMATEN duen portaera bat ikusiko genuke. Izan ere, estatistika apur bat eginez, bi aukeren artean % 50ez bestelakoak diren probabilitateak dituzten txanpon asimetrikoak modeliza genitzake. Hortaz, txanpon bat bi balio posibleren artean zoriz balio bat itzultzen duen sistema bat dela EREDU paregabe bat da, eta horrek ez du esan nahi aurkia ateratzen denik funtsezko portaeran ezinbestean zorizkoa den prozesu bat dagoelako. Baina gatozen berriro izenburura. Txanponak grabitatea eta mahaiaren erreakzioa “sentitzen” ditu, ondo baino hobeto DAKI zeinek zein norabidetan bultzatu duten eta zergatik erortzen den erortzen den moduan. Zu zara ez dakiena, eta ezin zenuke jakin.

Demagun likido batean murgiltzen den molekula bat. Ondo baino hobeto daki zeren kontra edo zein hormarekin egin duen talka eta zergatik duen abiadura hori. Berak badaki. Guk, ordea, ez. Horregatik egiten dugu mekanika estatistikoa emaitza paregabeekin. Imajina dezagun, nahi baduzu, metroaren aho baten irteera puntako orduan, goitik ikusita. Gainezka egiten duen likido baten antz handia du, eta, segur aski, ederki jarraituko dio eredu horri. Esan nahi al du horrek irteten den pertsona bakoitzak ez dakiela nora doan eta zergatik? Ez, esan nahi du zenbaketa hori egitea zaila egiten zaigula, eta eredu sinpleago batek nahikoa azaltzen duela behatutako portaera.

txanponak2. irudia: metroaren aho baten irteera puntako orduan, goitik ikusita gainezka egiten duen likido baten antz handia du. Naiz eta haiek jakin ze norabide hartuko duten, guri zaila egiten zaigu kalkulatzea. (Argazkia: ID 3005398 – Pixabay lizentziapean. Iturria: Pixabay.com)

Orain, bi esaldi hauetara itzuliko naiz:

Txanponen portaera ez DA zorizkoa”. “(…), zoriz amaierako bi balio eman litzakeen sistema batetik eratorritako portaera EMATEN duen (…)”

Pentsamendu enpirikoko eskema batean (non gauzak zentzumenei aurkezten zaizkien moduarengatik dakizkigun), zer desberdintasun dago IZATEAREN eta EMATEAREN artean?

ONDORIOEI soili erreparatuz, nola desberdin ditzakegu beti modu berekoa dela EMATEN duen zerbait eta beti modu berekoa DEN zerbait?

Ezin ditugu desberdindu. Bereizezinak dira. Ezagutza enpirikotik, gauzen “funtsa” ezagutzen dugu, horiek beha daitekeen munduan duten ondorioengatik.

Beste gauza bat izango litzateke objektu batek ia beti modu berean jokatzea, baina egoera jakin batzuetan beste modu batean jokatzea. Kasu horretan, bereiz genitzake, baina, berriz ere, ondorioengatik, ezohiko portaera horiengatik.

Beraz, klasikoki zorizko portaera beste eredu bat da, gutxi gorabeherakoa, baina ez sistemen funtsezko ezaugarri bat.

Izatez zorizkoa al da mundu kuantikoa?

Ikus dezagun…

Alde batetik, kuantika naturaren beste eredu bat da, gutxi gorabeherakoa, eta hautematen ditugun portaerak eta ondorioak azaltzen saiatzen da. Kasu horretan, eredu klasikoen antzera, azalpen existentzialista bat faltako litzaioke.

Izan ere, sistema kuantikoen bilakaera determinista da; alegia, sistema baten egoeratik sistema horrek izango duen etorkizuneko bilakaera ezagut daiteke. Beste gauza bat da sistema baten egoerak propietate guztiak “zehaztuta” ez edukitzea edo horiek “eskuratzeko modukoak” ez izatea.

Ezagutzen dugu Heisenberg-en ziurgabetasun-printzipioaren bertsio hori. Horren arabera, posizioa zehaztasun handiagoz ezagutzen bada, ziurgabetasuna areagotzen da momentu linealean, eta alderantziz. Beraz, zenbait gauza egingo dira jakin (adibidez, “ibilbide” bat. “Probabilitate hodei” bihurtzen dira) edo zenbait gauza ezingo dira nahi beste zehaztasunarekin jakin.

Behagarri (edo “magnitude”) baterako balio definiturik ez duten egoera kuantikoak ere har genitzake; esate baterako, elektroi bat, zeinaren spina ardatz batean “goian” eta “behean” osatzen duten konbinazio lineal bat baita, elkarri lotutako bi partikula*, etab.

Nola erabakitzen da edo nork erabakitzen du neurri baten ondorioz aterako den balio zehatza?

Elektroi horren spina neurtzean, zerk eragingo du emaitza ½ edo –½ izatea partikula zehatz bakoitzaren neurrian?

Elkarri lotutako partikuletan, zergatik bat neurtzean balio bat lortzen dut eta ez kontrakoa? Hauteman ezin den mekanismo mikroskopikorik al dago (txanponaren antzera) edo izatez zorizkoa den prozesu bat al da?

Eman diezazuekedan erantzunik onena da galderak zentzurik ez daukala, eta ez duela axola, emaitzak bereizezinak direlako eta gu enpiristak ez garelako.

txanponak3. irudia: matematikak gutxi gorabehera hautematen dugun mundua modelatzeko modu on bat dira. (Argazkia: geralt – Pixabay lizentziapean. Iturria: Pixabay. com)

Agian norbaiti ezaguna izango zaio ezkutuko aldagaien teoriaren. Teoria horren arabera, neurtzen ari ez garen eta hautematen ditugun emaitzak markatzen dituzten aldagaiak daude.

Teoriak eta kuantikaren interpretaziorik ohikoenak emaitza desberdinak emango zituzten esperimentuak diseinatzen hasi ziren zientzialariak. Hori delako modu bakarra, enpirismoaren ikuspuntutik. Bibliako azi-orrazietan dira gizonak ezagun aginduari jarraitzen diote zientzialariek.

Azkenean, esperimentuak diseinatzea eta gauzatzea lortu zuten. Hala frogatu zuten ezkutuko aldagaien teoria, planteatzen zen moduan, ez zela bateragarria esperimentuekin. Hortaz, galdera hau geratzen da: Izatez zorizkoa al da natura kuantikoa edo zoriaren bidez ongi modelatu daitekeen portaera bat al du? Dena den, esan dizuedan bezala, enpirismoaren ikuspuntutik galderak zentzu askorik ez duela da erantzuna.

Beraz, ondorioztatuko dugu matematikak gutxi gorabehera hautematen dugun mundua modelatzeko modu on bat direla, modu harrigarrian, eta zoriarekin eta probabilitatearekin zerikusia duten azalpenak gure eskura dauden bestelako tresna matematikoak baino ez direla. Gainera, nolabaiteko atsekabe filosofikoa ekartzen badu ere, gogora dezagun enpirismoak ez duela ezagutu nahi gauzen funtsa portaerak ez diren beste gauzen bidez, eta horrek IZATEAREN eta EMATEAREN arteko desberdintasuna desagerrarazten du.

Oharra:

*Elkarrekiko lotura kuantikoa. Analogo klasikorik ez duen fenomeno bitxia. Horren, arabera bi sistemek propietate bat dute, zeinaren balioa sistema batean eta bestean “lotuta” baitaude. Adibidez, zeroko ardatz batean spin balioa duten bi elektroi. Batek ½ balioa izango du, eta besteak –½, baina ez dago ezarrita zeinek duen zein. Horrelako egoera asko prestatuz gero, batean neurtzen duzunean balio bat lortuko duzu, eta bestean kontrako balioa ezarriko da, eta alderantziz.

Egileaz:

Javier Fernández Panadero fisikaria eta bigarren hezkuntzako irakaslea da, baita zabalkunde zientifikoko liburuen idazle emankorra ere.

Jatorrizko artikulua Cuaderno de Cultura Científica blogean argitaratu zen 2022ko maiatzaren 22an: Tú no sabes por qué sale cara, pero la moneda sí

Itzulpena: UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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Einstein y Werner Heisenberg

Cuaderno de Cultura Científica - Ar, 2022-12-06 11:59

El físico alemán Werner Heisenberg fue uno de los primeros investigadores de la mecánica cuántica, ayudando a establecer sus ecuaciones y contribuyendo a la interpretación más extendida de éstas, la que se conoce como interpretación de Copenhague. Einstein fue uno de los ídolos de Heisenberg, y los dos científicos se reunieron en múltiples ocasiones para discutir las implicaciones de la mecánica cuántica, pero discreparon a menudo y en multitud de temas, desde la ciencia a la política.

HeisenbergAsistentes a la Conferencia Solvay de 1927. Sentado, en el centro de la primera fila, Einstein. De pie, tercero por la derecha, Heisenberg.

Werner Heisenberg descubrió el trabajo de Einstein mientras estudiaba en la Universidad de Múnich, donde asistió a un curso sobre la relatividad que impartió Arnold Sommerfeld. A Heisenberg le encantó la insistencia de Einstein en que sólo debemos teorizar sobre lo que podemos percibir (posición que tenía su origen en la influencia de Ernst Mach): toda la relatividad surgía de la insistencia en que, si bien diferentes personas observan diferentes sucesos, todas esas observaciones son válidas. Este concepto se grabó en el cerebro de Heisenberg, y se convertiría en una de las creencias fundamentales que darían forma a su ciencia posterior.

Heisenberg quería escribir su tesis doctoral sobre la relatividad, pero fue disuadido de ello por su compañero de estudios Wolfgang Pauli. En esa época Pauli estaba escribiendo lo que llegaría a ser el primer gran ensayo sobre la teoría de la relatividad, que para él era un campo de la ciencia que ya había sido bastante bien establecido. El verdadero futuro está, le dijo Pauli a Heisenberg, en la física atómica.

Heisenberg, sin embargo, se sentía intrigado por la figura de Einstein. En 1922, el joven alemán se dirigió a Leipzig para asistir a una conferencia de su ídolo. Habría sido la primera vez que Heisenberg se encontrase con el hombre al que tanto respetaba, pero no sería así. La fecha de la conferencia coincidió con el comienzo de los ataques antisemitas contra Einstein: es el año de publicación de La crisis actual de la física alemana de Johannes Stark. Nada más llegar a la sala donde tendría lugar la conferencia, a Heisenberg le entregaron un folleto en el que, según Heisenberg escribiría en su libro La parte y el todo, se denunciaba a Einstein como “un extraño al espíritu alemán, y exagerado por la prensa judía”. Heisenberg, cristiano luterano y “ario”, había pertenecido al movimiento juvenil nacionalista de Alemania casi toda su vida, por lo que se vio sorprendido por este ataque nacionalista a un campo exclusivamente científico. Ese día, habida cuenta de las tensiones existentes y los previsibles incidentes, se buscó un sustituto: Max von Laue fue el conferenciante.

Einstein y Heisenberg se encontraron por primera vez en 1924, durante una visita que Einstein hizo a la Universidad de Gotinga. En esta universidad defendería Heisenberg ese mismo año su tesis doctoral, codirigida por Max Born y Arnold Sommerfeld, tras haber ampliado sus conocimientos de matemáticas con David Hilbert. En ese período, se estaba desarrollando la teoría de la mecánica cuántica, y a Einstein no le gustaba el rumbo que esas teorías estaban tomando: conforme los físicos intentaban aportar nuevas explicaciones a cómo los átomos emitían radiación, desarrollaban teorías que sólo ofrecían respuestas probabilísticas. Sus teorías podían predecir un rango de posibilidades para cómo se comportaría un átomo, pero una y otra vez, los científicos se veían forzados a creer que no había un resultado definido para un suceso dado. Cuando se trataba de partículas, decían estos físicos, simplemente no hay una perfecta correlación entre causa y efecto. Heisenberg fue arrastrado por el entusiasmo de crear un nuevo campo científico. Einstein, por otro lado, no podía creer la alocada dirección que estaba tomando la física. Por tanto el encuentro entre Einstein y Heisenberg fue interesante: el joven de 23 años conoció a su ídolo solo para descubrir que tenían ideas opuestas. Fue el comienzo de una separación creciente entre Einstein y la mayoría de sus contemporáneos, pero Heisenberg todavía tenía la esperanza de convencer a Einstein de la corrección de la nueva ciencia.

Fue en septiembre de 1925 cuando Heisenberg hizo su primera aportación asombrosa a la física. Publicó un artículo en el que se exponían las matemáticas necesarias para crear las predicciones probabilísticas que otros estaban estudiando. Básicamente esta fue la primera formulación de la mecánica cuántica. Esta formulación se llama álgebra de matrices [1], y conseguía lo mismo que la famosa ecuación de Schrödinger, que éste desarrollaría el año siguiente. Hubo una gran rivalidad entre los dos hombres sobre qué método debería ser usado. Hoy día se usan ambos, pero la mayoría de los científicos prefieren la mecánica ondulatoria de Schrödinger por ser más simple.

Años después, Heisenberg diría que desarrolló sus teorías basándose en lo que él veía como la filosofía de Einstein de solo analizar observables. Pero el artículo de las matrices de Heisenberg no consiguió que Einstein cambiara sus posiciones ni un ápice. Casi inmediatamente Einstein replicó con una carta a Heisenberg en la que planteaba numerosas objeciones, y que Heisenberg respondió en noviembre rebatiendo cada una de ellas. En esta carta parece que Heisenberg todavía creía que sus dos puntos de vista podrían reconciliarse algún día.

El abismo entre los dos científicos era más grande de lo que Heisenberg creía. En abril de 1926, los dos físicos se encontraron cara a cara por segunda vez tras la conferencia que Heisenberg había dictado en la Universidad de Berlín y a la que Einstein asistió. Heisenberg contaría después la historia de cómo cuando Einstein planteó una objeción al álgebra matricial de Heisenberg, éste intentó usar la filosofía de Einstein contra el propio Einstein, señalando que él había hecho lo mismo que Einstein con la relatividad, usando sólo lo que uno podía percibir directamente para formular sus teorías. Después de todo, esta filosofía, conocida como positivismo, era la preferida por Heisenberg. Einstein, sorprendido, dijo: “Pero, ¿no creerás de verdad que sólo las magnitudes observables deben aparecer en una teoría física?” Pasmado por la respuesta, Heisenberg dijo: “Pensaba que fue precisamente usted el que hizo de esta idea la base de su teoría de la relatividad”. Einstein replicó: “Quizás usé este tipo de filosofía; pero en cualquier caso es una tontería. Solo la teoría decide lo que uno puede observar”.

El punto de vista de Einstein había claramente cambiado en los últimos veinte años. Ahora creía que uno tenía que usar algo más que sólo lo observable para construir una teoría válida. Heisenberg tuvo que afrontar el hecho de que el hombre que él veía como el pionero de la física moderna no le apoyaba.

En 1927, Heisenberg desarrolló el concepto por el que es más famoso, el Principio de Incertidumbre. Basándose en lo difuso del comportamiento de las partículas, Heisenberg postuló que ciertas propiedades atómicas nunca podrían conocerse con exactitud. Si, por ejemplo, uno sabía la posición exacta de un electrón, no podía saber su velocidad exacta. Al principio, Heisenberg explicaba esta idea diciendo que uno simplemente no puede medir la posición sin afectar a la velocidad; medir la posición cambia la velocidad, y viceversa. Por lo que no se pueden conocer ambas variables al mismo tiempo. Pero poco después, Heisenberg y la mayor parte de los físicos dieron una interpretación más profunda: no se trataba de una cuestión de medir simultáneamente, sino de que ambas variables simplemente no podían ser precisas al mismo tiempo. Si el electrón tuviese una velocidad definida entonces estaría difuminado en el espacio, sin una posición definida, y viceversa. A Einstein, como era de esperar, le gustó esta teoría de Heisenberg tan poco o menos que las anteriores.

Ese año de 1927 la Conferencia Solvay se celebró en octubre sobre “Electrones y fotones”, fue durante la misma que Einstein, desencantado con el principio de incertidumbre que Heisenberg había presentado, exclamó “Dios no juega a los dados”, a lo que Niels Bohr replicó “Einstein, deja de decirle a Dios lo que tiene que hacer”.

A pesar de las discrepancias en lo científico, el respeto entre Einstein y Heisenberg era enorme. Einstein se dio cuenta rápidamente de lo adecuadamente que la mecánica cuántica, incluyendo las “extrañas matemáticas” de Heisenberg, predecían el comportamiento de los átomos. Pensaba que la nueva ciencia era valiosa, solo que no estaba completa. De hecho, Einstein nominó a Heisenberg para el premio Nobel a la primera oportunidad tras la conferencia Solvay, en 1928, y también en 1931 y 1932. En la nominación de 1931 escribió: “Esta teoría contiene sin duda un trozo de la verdad última”. Heisenberg ganó el premio Nobel de 1932.

En frentes opuestos

Einstein y Heisenberg estaban unidos por razones distintas a la ciencia. Ambos experimentaron la persecución nazi, y ambos se vieron obligados a tomar decisiones difíciles durante la Segunda Guerra Mundial. En los años 30, toda la física moderna se convirtió en tabú en Alemania, a la que se llamaba despreciativamente “ciencia judía”. Practicarla era arriesgarse al ostracismo, y Heisenberg se encontró con que, por el hecho de ser un fundador de la mecánica cuántica, se le prohibía el acceso a varias universidades alemanas.

También se le puso a Heisenberg la etiqueta de “judío blanco”, aunque él era luterano y “ario”, y se le emparejaba con Einstein en los ataques de los medios alemanes y de los físicos antisemitas alemanes Philipp Lénárd y Johannes Stark. Un periódico nazi escribió en julio de 1937: “Heisenberg es sólo un ejemplo entre otros muchos […] Son todos representantes del judaísmo en la vida espiritual alemana que deben ser eliminados igual que los mismos judíos”.

Si bien Heisenberg rechazaba la ideología nazi, era un nacionalista y, a pesar de todas las invitaciones que recibió por parte principalmente de científicos estadounidenses para emigrar a Estados Unidos, tomó la decisión de permanecer en Alemania. Por otra parte, una visita de la madre de Heisenberg a la madre del Reichsführer SS (jefe máximo de la SS) Heinrich Himmler, acabó con los ataques a Heisenberg.

Aunque la relatividad era públicamente menospreciada por los Nazis, el hecho cierto es que nadie ponía en duda la validez de E = mc2, la ecuación que haría posible la construcción de una bomba atómica. En 1939 Einstein estaba viviendo en los Estados Unidos y, sabiendo lo destructiva que una bomba como esa podría ser, escribió una carta al presidente Franklin Roosevelt advirtiéndole del peligro.

HeisenbergHeisenberg durante la Segunda Guerra Mundial. Fuente: Wikimedia Commons

Heisenberg, sin embargo, estaba aún en Alemania, y como físico con capacidades útiles se encontró de repente con el favor del gobierno nazi, y se le pidió que trabajase en la construcción de la bomba atómica. El hecho cierto es que Heisenberg pasó la mayor parte de la guerra trabajando en física nuclear, pero para usos energéticos, no armamentísticos. Años más tarde Heisenberg diría que esto fue así debido a sus propias manipulaciones: había hecho su contribución a la paz mediante la confusión, quitando importancia delante de los nazis a los usos prácticos de una bomba como esa y llevándoles a creer que probablemente no podría hacerse. Heisenberg afirma que dijo a sus superiores que creía que la guerra habría terminado antes de que nadie pudiera construir una bomba.

Solo tenemos la versión de Heisenberg de esta historia [2]. Hay quien no cree esta versión y afirma que Heisenberg intentó ocultar sus errores. Su fuerza estaba en la física teórica, no en la experimentación, quizás creyese realmente que no podía construirse. Sea como fuese, el hecho cierto es que después de la guerra trabajó para limitar el uso de las armas nucleares y para reparar las relaciones entre Alemania y el resto del mundo.

La última vez que Einstein y Heisenberg se encontraron fue en 1954 en Princeton, pero sus diferencias científicas eran las mismas de siempre. Heisenberg trató una vez más de convencer a Einstein de la validez de los planteamientos de la mecánica cuántica, pero Einstein fue contundente: “No me gusta vuestro tipo de física. Pienso que os va muy bien con los experimentos…pero no me gusta”. Einstein murió en 1955, sin admitir la mecánica cuántica que Heisenberg simbolizaba.

Tras la muerte de Einstein, Heisenberg escribió un artículo en el que atacaba a Einstein por su carta a Roosevelt, diciendo que un auténtico pacifista nunca debería haber iniciado el esfuerzo para construir una bomba que terminaría resultando en la muerte de miles. Pero culpar a Einstein por haber empezado, de alguna manera, el Proyecto Manhattan parece evidentemente injusto, a la par que incierto. El artículo de Heisenberg estaba probablemente más inspirado por los temas pendientes que tuviese con Einstein, sugiriendo que había más problemas entre los dos de lo que Heisenberg nunca llegase a admitir.

Notas:

[1] Un relato fantástico (porque intervienen dioses nórdicos) de las vicisitudes de la creación del algebra matricial de la mecánica cuántica es La leyenda de Helgoland.

[2] Obviamente, durante la guerra la gente en el otro bando creía cosas distintas. Una narración basada en las consecuencias de algunas de estas creencias es Hay que secuestrar a Heisenberg. El seguimiento en Suiza que se menciona daría lugar a un libro y este a una película.

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

Una versión anterior de este artículo se publicó en Experientia Docet el 13 de noviembre de 2009.

El artículo Einstein y Werner Heisenberg se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Zergatik urdailak ez du bere burua digeritzen? Tira, batzuetan, egiten du

Zientzia Kaiera - Ar, 2022-12-06 09:00

Urin gastrikoa soluzio izugarri azidoa da. Ohiko pH maila 1,5 eta 3 artean izaten du, beraz, ozpina baino azidoagoa da eta gutxi gorabehera limoi zukuaren parekoa. pH oso baxu hori urdailaren horman dauden zelula parietalek askatzen duten azido klorhidrikoaren (HCI) ondorioa da. HCIak, salfuman izenarekin ezagunagoa denak, hainbat aplikazio ditu eguneroko bizitzan: etxea garbitzeko produktuetatik hasi eta erabilera industrial amaigabeetara (hodiak libratzeko, inkrustazioak kentzeko, materialak fabrikatzeko…).

Egunero, 1,5-2,5 litro urin gastriko (gehienbat urez, HCIz, digestio entzimez eta elektrolitoez osatua) ekoizten dira eta ezinbestekoa da elikagaiak digeritzeko eta zenbait agente patogenok eragindako infekzioak prebenitzeko. Nola da posible urdailak urin gastrikoaren eragin korrosiboak ez sufritzea, horren azidoa izanik? Oro har, lau defentsa elementuk babesten dute gordetegi muskular hori bere fluidoen kalteen aurrean. Lehenik, urdailaren barnealdea muki alkalinoko geruza lodi eta likatsu batek estaltzen du, bikarbonatoaren presentziari esker. Muki horrek oztopo fisiko zein biologiko moduan jarduten du eta urdaila bere urin propioaren aurrean babesten du, urdailaren barnealdeko gainazalean ia neutroa den pH (7) maila bat lortuta.

urdailakIrudia: lau defentsa elementuk babesten dute urdaila urin gastrikoaren eragin korrosiboetatik. (Argazkia: Robystarm – Pixabay lizentziapean. Iturria: Pixabay.com)

Muki geruza horretatik haratago joanda, urdailaren barnealdeko gainazala estaltzen duten zelulak, zelula epitelialak, hermetikoki elkarri lotuta daude proteinez osatutako egitura konplexu baten bitartez. Oztopo fisiko hori oso trinkoa da eta urin gastrikoa zelula gastrikoen artean sar dadin ekiditen du. Bestela, arazo larria izango genuke, urdaileko ehunik sakonenaren digestioa gertatuko litzatekeelako.

Aurreko mekanismoekin batera, zelula epitelialak etengabe berritzen dira bizitzan zehar urdailaren babesa bermatzeko. Zelula hauek 3-6 egun arteko batez besteko bizitza izaten dute bakarrik, beraz, minutu oro, 500.000 zelula epitelial inguru suntsitzen dira eta zelula horiek urin gastrikora doaz. Azkenik, urdaileko azidoaren jariatze oso modu zehatzean erregulatzen da, organo honen azidotasuna ez dadin inoiz gehiegizkoa izan, eta elikagaiak ahoratzearen mendekoa izan dadin batez ere. Horretaz arduratzen dira, alde batetik, nerbio sistema sinpatikoa eta parasinpatikoa eta, bestetik, gastrina, histamina, somatostatina eta azetilkolina hormonak.

Jakina, egoera normalean, urdaila babesteko lau neurri horiek ezin hobeto funtzionatzen dute eta ez gara ohartu ere egiten gure barrenean azido biltegi bat dugunik. Hala ere, hainbat faktore direla eta, babes gastrikoko elementuen eta urin korrosiboaren arteko oreka delikatua apur daiteke. Alkohol gehiegi kontsumitzeak, zenbait sendagai (esaterako, antiinflamatorio ez esteroideak) maiz hartzeak edo Helicobacter pylori bakterioak (amoniakoa askatzen du eta ingurune azidoan bizirauten du), beste arrazoi askoren aurrean, urdaileko mukosa kaltetu dezakete eta eduki azidoaren ondoriozko kalteak eragin ditzakete. Fenomeno hori gertatzen denean ultzera peptikoez hitz egiten dugu: zauri horiek izugarrizko mina edo bihotzerrea eragiten dute urdailean, eta hori areagotu egiten da otorduen artean.

Orduan, zer egin dezakegu urin gastrikoak urdailaren eremu bat “digeritzearen” ondoriozko ultzerak sendatzeko? Lehenik, urdaileko oreka delikatua hondatu duen kausa tratatu behar da. Esaterako: H. pyloriaren aurkako antibiotikoak, mukosa gastrikoa kaltetzen duten sendagaiak kaltegarriak ez diren beste batzuekin ordezkatzea, alkoholik ez kontsumitzea, etab.

Horrez gain, urdailean askatzen den HCIa ere murriztu behar da, azidotasuna gutxitzeko eta, hartara, urdailari bere burua sendatzeko denbora emateko (zorionez, mukosa izugarri trebea da bere burua berritzen). Hori lortzeko protoi ponpa inhibitzen duten sendagaiak erabiltzen dira. Horien artean, omeprazola da ezagunena. “Babesle gastriko” moduan (oker) ezagutzen dira, errealitatean egiten dutena urdaileko azidoa murriztea izan arren, HCIa sortzen duten zelula parietalen kanalak blokeatuz.

Gaur egun, sendagai horiei esker, ultzeren pronostikoa bikaina izaten da. Oso arraroa da ultzera peptiko batek aurrera egin, urdaileko horma zeharkatu eta organo hori zulatzea. Bizitzarako arrisku larria ekarriko lukeen larrialdi medikoa izango litzateke hori, urin gastrikoa urdailaren ondoko eremuetara zabalduz gero, gorputzak kalte larriak sufrituko lituzke eta. Zorionez, oso salbuespenezkoak izaten dira horrelako kasuak.

Egileaz:

Esther Samper (Shora) medikua, Ehunen Ingeniaritza Kardiobaskularrean doktorea eta dibulgatzaile zientifikoa da.

Jatorrizko artikulua Cuaderno de Cultura Científica blogean argitaratu zen 2022ko irailaren 12an:

Itzulpena: UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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