Agrégateur de flux

Irudia: oraindik ez da asmatu bihotz hautsi bati zelan eman erremedioa, baina praktika on batzuk jarraitzeak bihotz puskak batzen eta aurrera egiten lagun diezaguke. (Argazkia: Clay Banks – Unsplash lizentziapean. Iturria: Unsplash)

Eman daiteken aholkurik zuhurrena da onartu behar dela ezer segurutzat eman ezin den unibertso batean bizi garela, ziurgabetasunarekin bizi behar dela eta hartara proaktiboki egokitu behar garela. Edo antzeko zerbait. Hori da Tilkut erakusten diguna bere binetan: We live in a universe of probabilistic uncertainties.

Onartuta dago dagoeneko adimen artifiziala eta robotika neurozientziatik elikatzen direla, ezta?: A self-organizing nervous system of robots.

Zer gertatzen da zure garunean zure bikotekideak harremana apurtzen duenean? Ba bihotz hautsiak bere dosia kentzen dioten drogazale batek izango lukeen abstinentzia-sindromearen antza handia du. Chiara Bressan ikertzaileak azaltzen du: The neuroscience of heartbreak.

Argiak (bere eremu elektrikoa) solido baten elektroiak bultza ditzake eta korronte elektriko bat sortu. Eredu berri batek hau zelan gertatzen den deskribatzeko gaitasuna agertu du, eta ez bakarrik kristaletan. DIPCko ikertzaileek dituzte xehetasunak: The Resta model for the shift current in all situations.

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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Maddi Astigarraga

Hilabete honetan, Kiñuk unibertsoan barrena bidaia txiki bat egitea proposatzen digu, eta planeta izeneko gorputz astronomiko interesgarrien inguruko hainbat kontu azalduko dizkigu. Planeta bat izateko, hainbat baldintza bete behar dira. Baina baldintza hauek ez dira beti berdinak izan. Gure kirikiñoarekin azkenengo aldaketen errepasoa egingo dugu.

Gaur egun, Eguzki-sisteman zortzi planeta handi ezagutzen ditugu, eta horiez gain, planeta nanoak ere aztertzen ditugu. Gure eguzki-sistematik harago bestelako planetak daude, exoplanetak.

Unibertsoan zehar beste bidai batzuk egin ditugu Kiñurekin batera, eta oraingoan erreparatu dio gure eguzki-sistemako planeten izenak erromatarren garaitik datozela. Baina, gaur egun, planetei izenak jartzeko bestelako aukerak daude eta gure kirikiñoak bere buruari galdetu dio ea ezin ote duen planeta batek bere izena hartu.

Hilero, azkenengo ostiralean, Kiñuk bisitatuko du Zientzia Kaiera bloga. Kiñuren begirada gure triku txikiaren tartea izango da eta haren eskutik gure egileek argitaratu duten gai zientifikoren bati buruzko daturik bitxienak ekarriko dizkigu fin.

Egileaz:

Maddi Astigarraga Bergara (IG: @xomorro_) Biomedikuntzan graduatua, UPV/EHUko Ilustrazio Zientifikoko masterra egin du eta ilustratzailea da.

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Dijo una vez Ursula K. Le Guin que no somos nosotros los que viajamos en el tiempo, sino que es el tiempo el que viaja a través de nosotros, y tal vez ese sea el el motivo por el que todo lo relacionado con él nos fascina tanto: no lo controlamos, nos controla y lo hace, además, sin que podamos evitarlo y sin que, desde un aspecto puramente científico, tengamos todavía muy claro qué es. Sabemos que el tiempo, o la dirección en la que casi siempre lo vemos transcurrir, se manifiesta a través de los procesos irreversibles de la naturaleza, ya sean termodinámicos, cuánticos, cosmológicos… El universo que nos rodea parece tener claro hacia dónde va; resta averiguar por qué.

Más allá de la física, el tiempo determina prácticamente todos los aspectos de la experiencia humana, de ahí que haya sido un tema omnipresente en nuestras narraciones desde hace miles de años. Primero, en los mitos y leyendas, después, en la ciencia ficción. En el Mahabharata, texto hindú de alrededor del siglo III a. C, el rey Kakudmi experimenta los «efectos relativistas» de abandonar por un momento la Tierra para visitar a Brahma, el creador, y encontrarse al volver que han transcurrido varias generaciones desde su partida; algo similar a lo que le pasa a Urashima, el pescador protagonista de una leyenda japonesa del siglo XV, quien, cuando regresa a su aldea tras estar tres años en el palacio del dios dragón en el fondo del mar, se da cuenta de que, en realidad, han pasado casi trescientos cincuenta. Quedarse dormido y despertarse varios siglos en el futuro también es una forma muy típica de viajar en el tiempo en muchas historias fantásticas, o a través de la ingesta de algún tipo de sustancia con poderes milagrosos. Pero ¿en qué momento esos relatos de viajes dejaron la fantasía a un lado para intentar convertirse en ciencia? ¿Es que acaso la física permitiría algo así? ¿Existe alguna teoría que respalde la posibilidad de viajar en el tiempo, no solo hacia el futuro y más allá de la dilatación relativista? En otras palabras: ¿es posible viajar en el tiempo de alguna forma «no sobrenatural» o este tipo de historias están condenadas a existir en el ámbito de la fantaciencia para siempre?

Ha habido innumerables intentos de justificar de una manera racional la existencia de viajeros temporales en la literatura de ciencia ficción. Enrique Gaspar y Rimbau identificó el tiempo con algún tipo de fluido manipulable —algo similar al éter, aunque no exactamente eso—, en El anacronópete (1887) cuando trató de despojarlo de su halo místico. H. G. Wells, por su parte, habló de una cuarta dimensión en La máquina del tiempo (1895) —algo muy similar a lo que ya había hecho en «Los ojos del señor Davidson» (1894) con el espacio para conectar dos lugares muy alejados entre sí utilizando una especie de agujero de gusano—. Sorprendentemente, ambos vislumbraron de alguna manera el camino por el que luego iría la teoría de la relatividad general y algunas de las soluciones a las ecuaciones de Einstein. Y, así, podríamos seguir enumerando relatos y novelas hasta llegar a 1958, cuando Robert A. Heinlein escribió el que, al menos para mí, es uno de los relatos más verosímiles de viajes en el tiempo o, al menos, uno que no escandalizaría a la ciencia tanto como otros: «All you zombies—», publicado en The Magazine of Fantasy and Science Fiction en marzo del año siguiente y adaptado a la gran pantalla por Michael y Peter Spierig en 2014 con el título de Predestination.

Primera página de «All you zombies—», de Robert Heinlein. publicada por primera vez en The Magazine of Fantasy and Science Fiction. Se adaptó al cine con el título de Predestination en 2014.

Al que no haya leído el relato o visto la película y no le gusten los spoilers —y este es uno de esos casos en los que un mínimo destripe puede echar a perder toda la experiencia— le recomiendo que lo haga, y que vuelva más adelante a este artículo. No voy a entrar en los detalles fundamentales de la trama, pero, entre solución y solución relativista, sí es posible que haya suficientes pistas como para que alguien pueda ser capaz de desvelar el truco del prestidigitador.

Dicho esto, convirtamos la ciencia ficción en ciencia.

Entre todas estas historias de viajes temporales al pasado, al futuro, con máquina, sin máquina, de paradojas y quebraderos de cabeza con el libre albedrío hay unas de un tipo concreto que, en principio, la física no prohíbe: las de bucles temporales o, en lenguaje científico, las curvas cerradas de tipo tiempo.

En la teoría de la relatividad de Einstein, cualquier objeto que se mueve a través del espacio-tiempo tetradimensional sigue una trayectoria denominada «línea de universo». Ese espacio-tiempo normalmente lo representamos de forma geométrica con el conocido cono de luz, que, además, describe la estructura causal de determinado evento. Esto es: sus posibles pasados —causas—, su momento presente y sus posibles futuros —consecuencias—.

El cono de luz describe las relaciones causales de cualquier evento, tanto hacia el pasado como hacia el futuro. La propia superficie viene determinada por la velocidad de la luz. Como nada puede ir más rápido según la teoría de la relatividad, todo lo que sucede en el universo se encuentra dentro de sus límites. Créditos: CC BY-SA 3.0/Stib, K. Aainsqatsu e Ignacio Icke.

Existen, además, varios tipos de líneas de universo en función de la posición que ocupen respecto al cono de luz:

• De tipo tiempo: siempre están dentro del cono, lo que significa que describen las trayectorias de partículas que viajan a menor velocidad que la de la luz o que tienen masa.

• De tipo nulo o tipo luz: se encuentran sobre la superficie del cono y describen las trayectorias de partículas sin masa, como los fotones, que viajan a la velocidad de la luz.

• De tipo espacio: estarían fuera del cono de luz; representarían eventos desconectados causalmente o, por decirlo de otra manera, completamente «incomunicados» entre sí.

Lo que sucede en nuestro mundo se encuentra, por tanto, dentro del cono de luz y, en principio, todo tiene un punto de inicio y un punto final. Pero ¿es esa la única opción posible? Según la teoría de la relatividad general, no. Matemáticamente no hay inconveniente en que existan líneas de universo «cerradas» o bucles que empiecen y acaben en el mismo punto y se retroalimenten a sí mismos. Eso son las curvas cerradas de tipo tiempo que mencionamos antes. Y es cierto que podrían provocar algunos problemas causales, pero no siempre. En la práctica, como es obvio, este tipo de soluciones son bastante impracticables, pero ¿cuándo los límites de la realidad supusieron algún problema para un físico teórico?

Este tipo de soluciones de las ecuaciones de Einstein fueron, de hecho, de las primeras en aparecer. El físico holandés Willem Jacob van Stockum las encontró en 1937 al tratar de describir cómo sería el campo gravitacional generado por un cilindro infinito compuesto por un fluido —Gaspar y Rimbau no iba tan desencaminado— que gira alrededor de un eje. La contraposición entre fuerzas gravitacionales y centrífugas haría que, en zonas de curvatura intensa, los conos de luz se inclinaran en la dirección de rotación y… Voilà! Las líneas de universo se cerraran sobre sí mismas. Kurt Gödel encontró una solución muy similar en 1949, pero él puso a girar todo el universo, tejido del espacio-tiempo incluido, en lugar de solo una región, como Van Stockum. De nuevo, la rotación permitía la inclinación de los conos de luz y la existencia de curvas cerradas de tipo tiempo. En 1963, llegarían los agujeros negros rotatorios de Kerr, que también permitirían la existencia de bucles temporales en sus inmediaciones; en 1974, el cilindro rotatorio de Tipler…

Para entender un poco mejor qué es lo que estaría pasando en este tipo de geometrías y universos —estos últimos nada tienen que ver con el nuestro, por cierto— basta pensar en cómo los campos gravitatorios intensos afectan al tiempo dentro del marco de la relatividad general: a mayor curvatura, más lento pasa el tiempo, como ya nos enseñó la película Interstellar. Si, además, los ponemos a rotar, se produce una distorsión adicional que provoca un efecto llamado «arrastre de marcos de referencia», que como si nos lleváramos por delante el propio espacio-tiempo, pudiendo poner patas arriba su estructura causal.

Este remolino de tela sería lo más parecido a cómo se verían las zonas que podrían albergar curvas cerradas de tipo tiempo en geometrías rotatorias. Si la tela fuera plana, imaginemos los conos de luz cosidos a ella verticalmente. Al poner la tela a girar a grandísimas velocidades, los conos, con las arrugas, se inclinarían y las líneas de universo que contienen, se acabarían cerrando sobre sí mismas.
Créditos: Pixabay/Mohamed_hassan

No son conceptos fáciles de visualizar, ni siquiera para un físico teórico y ni siquiera con las ecuaciones y los diagramas delante, por no mencionar los quebraderos de cabeza que podría dar que se demostrara que existiera algo así. Imaginemos, simplemente, un sistema cuántico atrapado en uno de esos bucles temporales, ¿dónde quedarían su naturaleza estadística y el principio de indeterminación si, para no violar la causalidad, estuviera condenado a encontrarse siempre en el mismo estado al pasar por determinado punto?

Por si acaso, y para curarse en salud, Stephen Hawking planteó, en 1992, su conjetura de protección cronológica, que dice, básicamente, que el universo se protege a sí mismo de inconsistencias. No elimina la posibilidad de la existencia de curvas cerradas de tiempo tiempo, pero sí de aquellas que puedan provocar «¡…una paradoja temporal, lo que produciría una reacción en cadena que seguramente desarticularía el continuo espacio-tiempo y destruiría todo el universo!», como explicaría el doctor Emmett Brown en Regreso al futuro II. ¿Vas a intentar viajar al pasado para matar a tu abuelo? No pasa nada, se te encasquillará el revólver; te resbalarás con una cáscara de plátano al intentarlo, frustrando el homicidio, o descubrirás, al no desaparecer de la existencia, que hubo una infidelidad marital, pero el universo siempre evitará que se produzca una paradoja.

En junio de 2009, Stephen Hawking organizó una fiesta para viajeros del tiempo… pero envió las invitaciones después. Como no fue nadie, dio por demostrado que viajar en el tiempo es imposible. Pero ¿demostró con esta maniobra la conjetura de protección cronológica? Créditos: Discovery Communications

Está claro que los físicos se han comido bastante la cabeza para, en primer lugar, buscar maneras de que los viajes en el tiempo sean algo loquísmo, pero no tanto como podría parecer de primeras. Y, en segundo, buscarse las mañas para que esa posibilidad no provoque paradojas que destruyan el universo. ¿Sabéis quién lo hizo también? Robert A. Heinlein.

Bibliografía

Gaspar y Rimbau, E. (1887). El anacronópete. Daniel Cortezo. Biblioteca «Arte y letras».

Gödel, K. (1949). An example of a new type of cosmological solutions of Einstein’s field equations of gravitation. Reviews of Modern Physics, 21(3), 447–450

Hawking, S. W. (1992). The Chronology Protection Conjecture. Physical Review D, 46(2), 603-611.

Hawking, S., y Ellis, G. F. R. (1973). The large scale structure of space-time. Cambridge University Press.

Heinlein, R. A. (marzo de 1959). All you zombies—. The Magazine of Fantasy and Science Fiction.

Kerr, R. P. (1963). Gravitational field of a spinning mass as an example of algebraically special metrics. Physical Review Letters, 11(5), 237–238

Le Guin, U. K (2021 [1995]). Ether, OR. En Lo irreal y lo real. Minotauro.

Thorne, K. (1992). Closed timelike curves. Proceddings of the 13th International Conference on General Relativity and Gravitation.

Tipler, F. J. (1974). Rotating cylinders and the possibility of global causality violation. Physical Review D, 9(8), 2203–2206

Stockum, W. J. van (1937). The gravitational field of a distribution of particles rotating around an axis of symmetry. Proceedings of the Royal Society of Edinburgh, 57, 135.

Wells, H. G. (1895). La máquina del tiempo. William Heinemann.

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Sobre la autora: Gisela Baños es divulgadora de ciencia, tecnología y ciencia ficción.

El artículo Cómo viajar en el tiempo sin destruir el universo se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Lunatikoak. Zientziaren bidezidorretatik (2013) liburuan biltzen dira bide berriak ireki edo aurkikuntza berriak egin zituzten 40 pertsonaiaren istorioak. Horien artean Sophie Germain, Ignaz Semmelweis, Auguste Piccard edo Anton van Leeuwenhoek daude, besteak beste.

Irudia: Lunatikoak. Zientziaren bidezidorretatik liburuaren azala. (Iturria: Elhuyar fundazioa)

Ez dira lunatikoak liburu honetako pertsonaia guztiak; gehienek gutxi dute erotik. Batzuk benetako jeinuak izan ziren; beste batzuk, zortea izan zuten zientzialari argiak, edo lanaren poderioz lorpen handiak egitera iritsi zirenak. Jeinuak, argiak, langileak, setatiak, ausartak, ameslariak, abenturazaleak, mugalariak…

Bere garaian, ordea, lunatiko gisa ikusi zituzten askok, bizitzari eta zientziari beste modu batez begiratzeko gaitasuna edo ausardia izan zutelako. Garaiko usteekin edo sinesmenekin bat ez zetozen aurkikuntzak eta proposamenak egin zituztelako. Bide nagusietatik aparte zeuden edo beste inork urratu gabeko bidezidorrak ireki zituztelako, edo emakume izateagatik itxita zituzten bideak ireki behar izan zituztelako.

XVIII. mendeko zientzialari handienetako batzuk “Lunatikoen kluba” izenekoan biltzen ziren ilargi beteko gauetan; tartean zeuden Erasmus Darwin (Charles Darwinen aitona), James Watt, Joseph Pristley, William Herschel… eta hortik izenburua.

Argitalpenaren fitxa:

• Izenburua: Lunatikoak. Zientziaren bidezidorretatik
• Egilea: Egoitz Etxebeste Aduriz
• Ilustratzailea: Manu Ortega
• ISBN: 978-84-92457-96-0
• Argitaletxea: Elhuyar fundazioa
• Hizkuntza: Euskara
• Urtea: 2013

Iturria:

Elhuyar fundazioa: Lunatikoak. Zientziaren bidezidorretatik 

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En el libro El prodigio de los números, del divulgador científico estadounidense Clifford A. Pickover (1957) se muestra un rompecabezas geométrico, conocido con el nombre de IQ-Block, que está formado por piezas geométricas pertenecientes a la versátil familia de los poliominós. Vamos a dedicar esta entrada del Cuaderno de Cultura Científica a este juego geométrico.

Caja y piezas del rompecabezas geométrico conocido con el nombre de IQ-Block

 

El juego fue fabricado y comercializado por la empresa británica Hercules, aunque manufacturado en Hong-Kong, hacia la década de 1980.

Los poliominós, juntando cuadrados

Los poliominós son unos curiosos objetos geométricos que fueron introducidos formalmente por el matemático e ingeniero estadounidense Solomon W. Golomb (1932-2016) en una conferencia en el Harvard Mathematics Club en 1953, y en su posterior artículo Checkers Boards and Polyominoes publicado en la revista American Mathematical Monthly, revista matemática de la MAA (Asociación Matemática de América) dirigida a un amplio público dentro de las matemáticas, desde estudiantes de grado hasta investigadores punteros, que se ha convertido en la revista matemática más leída del mundo. Pero serían descubiertos para el público general por el gran divulgador de las matemáticas Martin Gardner (1914-2010), en su columna de juegos matemáticos de Scientific American (1957). Poco después, en 1965, Golomb publicaría un extenso libro que analizaba en profundidad estos objetos geométricos, con el sencillo título Polyominoes (Poliominós). Al introducir los poliominós, el matemático abrió un fructífero campo para las matemáticas, las ciencias de la computación y la creación de juegos. Están relacionados con conceptos matemáticos como las teselaciones (o embaldosados), los patrones geométricos, los empaquetamientos o la medida (área), y de ellos han surgido infinidad de juegos de ingenio y rompecabezas geométricos, como el juego de los pentominós y sus derivados (véase la entrada Tetris, embaldosados y demostraciones), el Tetris o el Vee-21 (véase la entrada Embaldosando con L-triominós (Un ejemplo de demostración por inducción)), por citar algunos.

Katamino es el nombre comercial de la empresa francesa Gigamic para el juego de los pentominós

 

Un poliominó es una figura geométrica plana formada conectando dos o más cuadrados por alguno de sus lados. Los cuadrados se conectan lado con lado, pero no se pueden conectar ni por sus vértices, ni juntando solo parte de un lado de un cuadrado con parte de un lado de otro. Si unimos dos cuadrados se obtiene un dominó, si se juntan tres cuadrados se construye un triominó, o trominó, con cuatro cuadrados se tiene un tetraminó, con cinco un pentominó, y así se puede continuar para cualquier número de cuadrados, hexaminó, heptaminó, octominó. etcétera. Podemos considerar que un único cuadrado es también un poliominó, que denominamos monominó.

Todos los poliominós formados por 1, 2, 3, 4 o 5 cuadrados

 

Como podemos ver en la anterior imagen, existen un monominó, un dominó, dos triominós, cinco tetraminós y doce pentominós. Si pasamos al orden seis, la familia de los poliominós se extiende con 35 hexominós, poliominós formados con seis cuadrados.

Antes de seguir adelante con el rompecabezas, una pequeña aclaración sobre estas piezas. Como estamos trabajando con piezas geométricas que vamos a poder manipular, se considera que podemos darles la vuelta, luego poliominós como los de la imagen (que son dos tetraminós) se consideran iguales, ya que dando la vuelta a uno se obtiene el otro (que es su imagen especular). Si estuviésemos trabajando con juegos o cuestiones simplemente planas, con en el Tetris, serían poliominós distintos, en cuyo caso podríamos hablar de “poliominós planos” o “poliominós de una cara”, como los denomina Golomb. Por ejemplo, hay 5 tetraminós (poliominós construidos con cinco cuadrados), como se muestra en la imagen de arriba, pero existen siete si hablamos de poliominós de una cara.

Dos tetraminós que son iguales como poliominós, ya que podemos pasar de uno a otro dándole la vuelta (uno es la imagen especular del otro), pero diferentes como poliominós de una cara (planos)

 

Aunque para lo que nos ocupa en esta entrada del Cuaderno de Cultura Científica seguiremos con los poliominós normales, los que se pueden voltear.

Las piezas del rompecabezas IQ-Block

Este rompecabezas geométrico está formado por diez piezas, diez poliominós, en concreto, un tetraminó, dos pentominós, dos hexominós, dos heptominós y tres octominós, una de ellas con forma de rectángulo, otra con forma de Z y las demás con formas que son, más o menos, una L, como aparece en la siguiente imagen.

Las diez piezas del juego IQ-Block

 

El número total de cuadrados implicados en las diez piezas del juego son 64 (1 x 4 + 2 x 5 + 2 x 6 + 2 x 7 + 3 x 8), luego, a priori, se podría, y se puede, formar un cuadrado de lado 8, como se muestra en la siguiente imagen.

Con las diez piezas del juego IQ-Block puede formarse un cuadrado grande de lado igual a 8 cuadrados, luego cuya superficie es de 64 cuadrados

 

Este es esencialmente el objetivo de este rompecabezas, construir un cuadrado grande 8 x 8, un cuadrado de lado 8, es decir, formado por 64 cuadrados, con las diez piezas del juego. Tengamos en cuenta que las piezas del rompecabezas se pueden rotar y dar la vuelta.

Antes de seguir adelante, mi recomendación es construirse uno mismo las piezas de este rompecabezas, ya sea con papel, cartulina, papel maché, madera o piezas de algún juego de construcción, como he hecho yo, que he utilizado piezas cuadradas del LiveCube, para poder disfrutar jugando con las mismas, tanto mientras se lee esta entrada, como después.

Las diez piezas del rompecabezas IQ-Block construidas con las piezas cuadradas del LiveCube

 

El rompecabezas IQ-Block

Como acabamos de comentar, el objetivo de este rompecabezas es formar un cuadrado grande 8 x 8 con las diez piezas que acabamos de describir, un tetraminó, dos pentominós, dos hexominós, dos heptominós y tres octominós.

Aunque, en el juego comercializado por la empresa Hercules las reglas del rompecabezas estaban escritas de la siguiente forma.

Primero debes elegir una de las piezas del juego, la que desees, que es la que va a estar colocada en la esquina superior izquierda (véase imagen inferior). Después, coloca las otras nueve piezas para que formen un cuadrado 8 x 8, sin mover de la esquina superior izquierda la pieza elegida.

Como vemos el objetivo del juego es formar un cuadrado grande de tamaño 8 x 8, con las diez fichas del juego, aunque en las reglas del juego comercial se plantea que se obtenga al menos una solución para cada una de las fichas colocada en la esquina superior izquierda. Por una parte, se amplia el reto a encontrar al menos diez soluciones, una por cada una de las diez fichas colocadas en la esquina. Pero además si se tiene en cuenta que cada ficha elegida para la posición de la esquina superior izquierda puede ser colocada de varias maneras distintas, se puede buscar al menos una solución para cada ficha y para cada una de sus posiciones posibles en la esquina superior izquierda. Quizás, este es el motivo por el cual en las reglas se menciona que hay bastantes soluciones distintas, en concreto:

Existen más de sesenta soluciones distintas que puedes encontrar. Se muestran dos soluciones a modo de ejemplo.

Las dos soluciones mostradas en las reglas del juego comercial son las siguientes.

Dos soluciones del rompecabezas IQ-Block mostradas en las reglas del juego

 

Es cierto que, al plantearse en las reglas del rompecabezas IQ-Block obtener soluciones para cada ficha, y para cada una de sus posiciones posibles, colocada en la esquina superior izquierda, esto nos anima a obtener muchas más soluciones, que solamente una, pero también a clasificarlas a la hora de encontrarlas, según cual sea la ficha y la posición de esa esquina.

Y la parte de las reglas del juego termina con la siguiente frase.

Trata de encontrar la mayor cantidad de soluciones posibles. Únete a nosotros para desafiar a tu I. Q. (Intelligence Quotient / Cociente intelectual).

Las soluciones del IQ-Block

Una pregunta lógica, tanto de quien idea y construye el rompecabezas, como de quien pretende solucionarlo, es cuántas soluciones distintas existen. En las reglas del juego afirman que existen más de 60 soluciones, pero no sabemos, al leer eso, cuántas más hay, es decir, cuántas son realmente todas las soluciones del rompecabezas.

Antes de seguir con esta cuestión observemos las dos soluciones que nos ofrecen como ejemplos en las reglas del juego. La primera de ellas es exactamente la misma que la que se había mostrado antes, pero girada 90 grados en el sentido de las agujas del reloj. Desde el punto de vista de las soluciones estas dos se consideran “esencialmente” la misma, al igual que las obtenidas si seguimos girando 90 grados, e incluso si diésemos la vuelta a la solución, luego todas ellas cuentan como una en el cómputo de soluciones.

Una solución del rompecabezas, la primera de los dos ejemplos de las reglas, y la solución obtenida al dar la vuelta a esta (que es su imagen especular), y que se considera que son “esencialmente” la misma solución

 

El matemático estadounidense Charles Ashbacher, que fue co-editor de la revista Journal of Recreational Mathematics, revista en la cual Pickover había publicado un par de artículos sobre el rompecabezas IQ-Block, escribió un programa de ordenador que rápidamente obtuvo mil soluciones distintas del rompecabezas. Sin embargo, hay más soluciones aún. El alemán Hartmut Blessing, miembro de MENSA e INTERTEL, sociedades de personas con alto cociente intelectual, afirma que existen 12.724 soluciones, lo cual ha sido comprobado con el programa PolySolver, que es un programa de Jaap Scherphuis que resuelve una gran variedad de rompecabezas geométricos.

Algunos retos con las piezas del IQ-Block

El autor de libros como El prodigio de los números (2000), La maravilla de los números (2001), Las matemáticas de Oz (2002), La banda de Moebius (2006), El libro de las matemáticas, de Pitágoras a la 57ª dimensión (2009) o Inteligencia artificial (2019), entre muchos otros, planteaba en su libro El prodigio de los números algunos retos relacionados con este rompecabezas.

Pregunta 1: ¿Puede construirse una estructura cuadrada eliminando una pieza y utilizando todas las restantes?

La respuesta a esta cuestión es sencilla. Al eliminar una pieza, que tendrá 5, 6, 7 u 8 cuadrados, nos quedarán nueve piezas que sumarán entre todas entre 56 y 59 cuadrados, lejos del siguiente número cuadrado más bajo 49 (que correspondería con un cuadrado 7 x 7), luego la respuesta es negativa.

Pero podemos ir un poco más allá, analizando caso por caso. Si se elimina la pieza con 5 cuadrados (pentominó) quedarían nueve piezas con 64 – 5 = 59 cuadrados, pero 59 es un número primo, luego es imposible formar una estructura rectangular, no solo cuadrada, con las nueve piezas restantes. Si se quita una de las dos piezas con 6 cuadrados (hexaminós) las otras nueve piezas sumarían 64 – 6 = 58, que es igual a 2 x 29, luego a priori podría formarse un rectángulo de tamaño 2 x 29, lo cual es imposible en este caso ya que hay varias piezas cuya anchura mínima es tres, luego imposible colocarlas para formar un cuadrado de anchura 2. Si se elimina una pieza de 7 cuadrados (heptominós), quedarían nueve piezas con 64 – 7 = 57, que es igual a 3 x 19, luego se podría construir un rectángulo de tamaño 3 x 19, lo cual es posible como he podido comprobar por mí mismo (si tenéis construidas las piezas del rompecabezas podéis buscar alguna distribución posible). Finalmente, si se deja fuera una pieza de 8 cuadrados quedan nueve piezas con 56 cuadrados en total, pero como 56 = 7 x 8, se podría formar un rectángulo de tamaño 7 x 8, lo cual es posible, como se muestra en la siguiente imagen.

Estructura rectangular de tamaño 7 x 8 obtenida por todas las piezas del IQ-Block menos el octominó que aparece a la derecha

 

En este último caso, si se elimina una pieza de 8 cuadrados, ya hemos explicado que quedan nueve piezas con 56 cuadrados entre todas y se puede construir un rectángulo de tamaño 7 x 8, pero pensemos … ¿también se podría construir de tamaño 14 x 4? La respuesta a esta cuestión también la dejo para que la penséis quienes estáis leyendo esta entrada.

La cuestión anterior puede ampliarse a dos piezas (o más).

Pregunta 2: ¿Puede construirse una estructura cuadrada eliminando dos piezas y utilizando todas las restantes?

Como el siguiente número cuadrado, más pequeño que 64, es 49, como hemos comentado arriba, y la diferencia entre ambos es 64 – 49 = 15, hay que eliminar una pieza con 7 cuadrados y otra con 8, solo para esta opción podría ser posible construir una estructura cuadrada con el resto de piezas. Teniendo en cuenta esta información podéis buscar vosotros mismos dichas estructuras.

Si hasta ahora la diversión consistía en construir un cuadrado 8 x 8 (o más pequeños si se eliminan piezas), ahora vamos a darle la vuelta a la tortilla, ahora se tratará de formar, con las diez piezas del IQ-Block, el perímetro alrededor de un cuadrado 8 x 8, o si se elimina una pieza, un cuadrado 7 x 7.

Pregunta 3: ¿Puede construirse el perímetro de una estructura cuadrada vacía de tamaño 8 x 8 con todas las piezas del rompecabezas? ¿Y si se elimina una pieza puede construirse el perímetro de una estructura cuadrada vacía de tamaño 7 x 7?

Veamos una posible solución a la primera cuestión.

Dejo para diversión de las personas que estáis leyendo esta entrada la búsqueda de soluciones, que las hay, para el caso en el que se quita una de las piezas del rompecabezas y se utilizan las otras nueve piezas.

Otro de los formatos comercializados del IQ-Block

 

Bibliografía

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

2.- Solomon W. Golomb, Polyominoes: Puzzles, Patterns, Problems, and Packings, Princeton University Press, 1994.

3.- Clifford A. Pickover, El prodigio de los números. Desafíos, paradojas y curiosidades matemáticas, Ma Non Troppo (ediciones Robinbook), 2002.

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 IQ-Block se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Blanca Martínez

Nature aldizkarian duela gutxi argitaratutako artikulu batean jatorrizko leku berri bat proposatzen da Stonehenge aztarnategi megalitikoko arroka batentzat. Arroka hori “Aldarea” izenaz da ezaguna, eta haren jatorri berria egungo kokalekutik 750 kilometrora kokatu dute.

Aurkikuntzak eztabaida arkeologiko sutsua piztu du duela milaka urte sei tonatik gorako bloke arrokatsu horren garraio prozesuari buruz. Eta, kasu honetan, bigarren planoan geratu da Geologiak izan duen garrantzia; baina, diziplina hori gabe, ezinezkoa izango litekeen aurkikuntza egitea.

1. irudia: Stonehenge aztarnategi megalitikoa, Ingalaterrako Wiltshire konderrian. (Argazkia: Diego Delso – CC BY-SA 4.0 lizentziapean. Iturria: Wikimedia Commons)

Stonehenge aztarnategi megalitikoa Ingalaterraren hegoaldean dago, eta haren jatorria, eraikuntza eta funtzioa mundu prehistorikoan eztabaidagai izan dira duela mende askotatik. Kondaira arturiko britainiarraren parte izan da, eta Merlin druida famatuari loturiko ezaugarri magikoak ere egotzi zaizkio.

Mitologia alde batera utzita, orain arte eginiko ikerketa arkeologiko gehienak hemengo egiturak osatzen dituzten arroken jatorria zehazten saiatu dira. Horretarako, ikerketa taldeek arroken ezaugarri litologikoak aztertu dituzte; hau da, arroken jatorria (metamorfikoa, igneoa edo sedimentarioa), eta konposizio minerala. Horiek horrela, inguruko eremuetan antzekoenak diren eta harrizko materialak erauzteko harrobi zaharrak era zitzaketen materialak bilatu dituzte. Ikerketa horien guztien arabera, artikulu berri hau argitaratu arte, Stonehengeko arrokak bi multzotan bereizten ziren: batetik, 1- autoktonoak, Marlborougheko hareharri izeneko arroka sendimentarioak. Marlborough aztarnategitik iparraldera 25 kilometro ingurura dagoen eremua da. Eta, bestetik, 2- aloktonoak, edo “kanpokoak”, arroka igneoen (doleritak eta erriolitak) eta hareharrien multzoa. Azken horiek, dirudienez, Mynydd Preselikoak dira, Galesko hegoaldeko mendi sistemakoak, Stonehengetik 250 kilometro ingurura dagoena.

2. irudia: Stonehenge aztarnategiko oinaren ikuspegia, hura eraikitzeko erabilitako arroka motak eta “Aldarea” izeneko arroka identifikatuta. (Iturria: irudi eraldatua; Clarke, A; et. al. (2024))

Hala ere, arroka apaingarri baten jatorria zehazteko metodo klasikoak, soilik konposizioa, itxura eta eduki fosilak aztertuta —bestelako ezaugarri litologikoen artean—, arazo handi bat dauka: ingurune berean, garai berean eta baldintza geologiko berberetan baina oso eremu desberdinetan sortu diren arrokak oso antzekoak dira itxura orokorrari dagokionez. Beharrezkoa da miaketa mikroskopiokoetan eta geokimikoetan oinarritutako azterketa geologiko oso xehatua egitea arroka bakoitza bakar bihurtzen dituen ezaugarriak aurkitzeko, eta, horren bidez, zehaztasun osoz arroka horren jatorri geografikoa zehazteko.

Eta horixe izan da Stonehengen hamarkadetan egin den akatsa. Bloke arrokatsu horiek erauzteko teknikak eta, batez ere, Ingalaterrako hegoaldean zehar dozenaka edo ehunka kilometrotan garraiatzeko teknikak azaltzen saiatzean, Mesopotamian gurpila asmatu zuten ala ez oraindik oso argi ez dagoen garai batean, logikak pentsarazten digu hurbilen zeuzkaten arrokak erabili zituztela. Baina Egiptoko piramideei esker ikasi dugu ez ditugula gutxietsi behar antzinako zibilizazioek ingeniaritza zibilaren arloan zeuzkaten ezagutzak. Eta Stonehenge ez da salbuespena.

Jar dezagun berriro ardatza argitaratu berri den artikuluan. Britainiako eta Australiako ikertzaileek osatutako talde batek ikusi zuen multzo megalitikoaren erdigunean dagoen “Aldarea” izeneko hareharriak (ustez Galesen hegoaldetik ekarritakoa) zituen kanpoko ezaugarri litologikoak inguruko arrokekiko ezberdin xamarrak zirela. Eta, horretan oinarrituta, haren jatorrizko eremua zehaztu nahi izan zuten. Horretarako, arroka zehaztasun handiz datatzea erabaki zuten; hau da, haren adina kalkulatzea.

3. irudia: Zirkoi kristalak mikroskopio eskaneatzaile elektronikoaren pean. Eskala: 0,1 mm. (Iturria: irudi eraldatua; Dröllner, Maximilian; et. al. (2021))

Eta orduan sartzen dira jokoan gure hiru protagonistak: zirkoia, apatitoa eta errutiloa izeneko hiru mineralak. Mineral horiek ia suntsiezinak dira; izan ere, behin eratuta, berdin dio zein prozesu geologikoren menpe dauden, ez baitute inola ere aldaketarik jasango. Hau da, arroken barnean denbora kapsula gisa geratzen dira. Gainera, mineralen egitura kimikoak isotopo erradiaktiboak ditu; eta horrek esan nahi du, denborarekin, isotopo horiek beste mota bateko isotopo bihurtuko direla. Zehazki, uranioa (U) berun (Pb) bihurtzen da, eta lutezioa (Lu) hafnio (Hf). Mineral horietan dagoen U-Pb eta Lu-Hf edukia neur dezakegunez, badakigu zenbat denbora igaro behar den eraldaketa isotopiko hori geratzeko; eta, horrenbestez, adin absolutua eman diezaiokegu mineral horietako bakoitzari.

4. irudia: Stonehenge aztarnategi megalitikoan erabilitako arroken jatorrizko lekuak. Laranjaz Britainia Handian hareharri zaharrak dauden eremuak markatu dira. Lerro gorriak duela 1000 milioi urte baino gehiago sortutako zirkoiak dituzten arroken (iparraldea) eta mineral modernoagoak dituztenen (hegoaldea) arteko bereizketa markatzen du. (Iturria: irudi eraldatua; Clarke, A; et. al. (2024))

Ikerketa taldeak “Aldarea” izeneko hareharri blokeko zirkoi, apatito eta errutilo kristalak datatu zituenean, deskubritu zuen gehienek 1000 eta 2000 milioi urte artean zituztela. Eta emaitza horiek alderatzean aurretik Stonehenge aztarnategitik hurbileko hareharrietan eginiko beste lan batzuekin, ikusi zuten azken horien mineralak duela 500 eta 700 milioi urte sortu zirela. Hau da, historia geologiko ezberdina kontatzen dute eta, beraz, “Aldarea” eraikitzeko erabili zen arroka ezin da Galesko harrobietakoa izan. Baina Britainia Handian badaude 1000 milioi urtetik gorako adina duten eta konposizioan zirkoia, errutiloa eta apatitoa dituzten hareharri batzuk. Kontua da arroka horiek Eskoziaren iparraldean daudela, Stonehengetik 800 kilometrora. Eta horrela aurkitu zuten aztarnategi megalitikoaren erdiguneko arroka bitxi horren jatorrizko eremua, irla handiaren beste muturrean.

Artikuluak eskaintzen digun ikasketa nagusia da arrokek pasaporte isotopiko bat dutela, horien jatorrizko lekua markatzen duena, eta pasaporte hori interpretatzen jakiteak lagun diezagukeela gure aurretiko zibilizazioen gaitasunen pertzepzioa aldatzen, ezagutzen dugun historia eraldatzera ere iritsiz. Eta hori Arkeologiaren zeregina bada ere, Geologiak ere badu zer esanik.

Erreferentzia bibliografikoa:

Clarke, Anthony J.I.; Kirkland, Christopher L.; Bevins, Richard E.; Pearce, Nick, J. G.; Glorie, Stijn; Ixer, Rob A. (2024). A Scottish provenance for the Altar Stone of Stonehenge. Nature, 632, 570-575. DOI: 10.1038/s41586-024-07652-1

Egileaz:

Blanca María Martínez (@BlancaMG4) Geologian doktorea da, Aranzadi Zientzia Elkarteko ikertzailea eta UPV/EHUko Zientzia eta Teknologia Fakultateko Geologia Saileko laguntzailea.

Jatorrizko artikulua Cuaderno de Cultura Científica blogean argitaratu zen 2024ko irailaren 12an: Las piedras también tienen pasaporte.

Itzulpena: UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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El agua, una molécula esencial para la vida, presenta unas propiedades inusuales —conocidas como anomalías— que definen su comportamiento. Sin embargo, todavía hay muchas incógnitas sobre los mecanismos moleculares que explicarían las anomalías que hacen única a la molécula de agua. Descifrar y reproducir este comportamiento particular del agua en diferentes rangos de temperaturas es todavía un gran desafío para la comunidad científica. Ahora, un estudio presenta un nuevo modelo teórico capaz de superar las limitaciones de metodologías anteriores para entender cómo es el comportamiento del agua en condiciones extremas.

La investigación no solo amplía nuestra comprensión de la física del agua, sino que tiene implicaciones en el ámbito de la tecnología, la biología y la biomedicina, en especial para abordar el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas y el desarrollo de biotecnologías avanzadas.

Un punto crítico entre dos formas líquidas de agua

La investigación, que deriva de la tesis doctoral que Luis E. Coronas presentó en 2023 en la Facultat de Física de la UB, muestra un nuevo modelo teórico que responde a las siglas CVF (las iniciales de los apellidos de los investigadores Luis E. Coronas, Oriol Vilanova y Giancarlo Franzese). El nuevo modelo CVF se caracteriza por ser fiable, eficiente, escalable y transferible, e incorpora cálculos cuánticos ab initio que reproducen con precisión las propiedades termodinámicas del agua bajo diferentes condiciones.

Mediante la aplicación del nuevo marco teórico, el estudio revela que «existe un punto crítico entre dos formas líquidas de agua, y este punto crítico es el origen de las anomalías que hacen que el agua sea única y esencial para la vida, así como para muchas aplicaciones tecnológicas», detalla el profesor Giancarlo Franzese, de la Sección de Física Estadística del Departamento de Física de la Materia Condensada.

«Aunque esta conclusión ya se había alcanzado en otros modelos de agua, ninguno de ellos tiene las características específicas del modelo que hemos desarrollado en este estudio», detalla Franzese.

El modelo CVF

Algunos de los modelos actuales para explicar las anomalías del agua no son capaces de reproducir adecuadamente las propiedades termodinámicas del agua, como, por ejemplo, su compresibilidad y capacidad calorífica. «Sin embargo, el modelo CVF lo consigue porque incorpora resultados de cálculos cuánticos ab initio sobre interacciones entre moléculas. Estas interacciones, conocidas como interacciones de muchos cuerpos, van más allá de la física clásica y se deben a que las moléculas de agua comparten electrones de una manera difícil de medir experimentalmente», detalla Franzese.

Según el estudio, «las fluctuaciones de densidad, energía y entropía del agua están reguladas por estas interacciones cuánticas, con efectos que van desde la escala nanométrica hasta la macroscópica», detalla el investigador Luis E. Coronas.

«Por ejemplo —continúa Coronas— el agua regula el intercambio de energía y moléculas, así como el estado de agregación de proteínas y ácidos nucleicos en las células. Se sospecha que defectos en estos procesos pueden causar enfermedades graves como el alzhéimer, el párkinson y la esclerosis lateral amiotrófica. Por lo tanto, entender cómo las fluctuaciones del agua contribuyen a estos procesos podría ser clave para encontrar tratamientos contra estas patologías».

Nuevas biotecnologías

El modelo CVF también ofrece nuevas ventajas que permiten realizar cálculos donde otros modelos fallan, debido a que son computacionalmente muy pesados o bien porque se desvían significativamente de los resultados experimentales.

En el ámbito del desarrollo tecnológico, algunos laboratorios están desarrollando biotecnologías para reemplazar músculos (actuadores mecánicos) que aprovechan las interacciones cuánticas del agua; memorias a base de agua (water-based memristors) para crear dispositivos de memoria (con una capacidad millones de veces mayor que las actuales), o bien la aplicación de esponjas de grafeno que separan el agua de impurezas gracias a las fluctuaciones de densidad del agua en nanoporos.

También existen implicaciones en la comprensión de la física del agua. «Este modelo puede reproducir las propiedades del agua líquida en prácticamente todas las temperaturas y presiones que se encuentran en nuestro planeta, aunque se desvía en condiciones extremas alcanzadas en laboratorios», detallan los expertos. «Esto demuestra que los efectos no incluidos en el modelo —los efectos cuánticos nucleares— también son importantes a estas presiones y temperaturas extremas. Así, las limitaciones del modelo nos guían hacia dónde mejorar para llegar a una formulación definitiva del mismo», concluyen.

Referencia:

Luis Enrique Coronas, Giancarlo Franzese (2024) Phase behavior of metastable water from large-scale simulations of a quantitatively accurate model near ambient conditions: The liquid–liquid critical point. J. Chem. Phys. doi: 10.1063/5.0219313

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por la Universitat de Barcelona

El artículo El agua tiene un punto crítico líquido-líquido se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Juanma Gallego

Almidoia digeritzea ahalbidetzen duen gene baten bikoizketa nekazaritzaren agerpena baino askoz aurretikoa dela ondorioztatu du ikerketa batek. Are, kode genetikoan geratu diren marken abiatuta, gizaki modernoaren agerpenaren aurrekoa izan daitekeela diote ikertzaileek.

Ezaguna da ehiztari-biltzaile izatetik nekazaritzan eta abeltzaintzan oinarritutako bizi modu baterako trantsizioan gizakiak hainbat aldaketa biologiko izan zituela egokitzapen genetikoaren ondorioz. Horien artean, nabarmenena agian laktosarekiko tolerantziarena izan da, horren bitartez gizaki askok animalietan eratorritako produktu lakteoak dietara sartzeko modua izan zutelako.

Baina gauzak ez dira beti horren linealak, almidoia errazago prozesatzeko gako den gene zehatz baten azterketan abiatutako ikerketa batek argi utzi duenez. Horri esker, eta senak esango lukeenaren kontra, zientzialariak konturatu dira almidoia hartzea erraztu zigun aldaketa ez zela gertatu nekazaritzaren agerpenarekin batera, askoz garai urrunago batean baizik.

1. irudia: almidoia glukosa bihurtzeaz gain, amilasak ogiari horren berezkoa duen zaporea ematen dio. (Argazkia: Kate Remmer – Unsplash lizentziapean. Iturria: Unsplash)

Normalean haragiaren kontsumoarekin lotzen dugu historiaurreko gizakien dieta, baina gero eta ebidentzia gehiago pilatzen ari dira azken hamarkadetan dieta zabalagoa zutelako ideian, eta, jatorri begetaleko elikagai asko kontsumitzen zutela ere, tartea, almidoi asko zutenak ere, hortzetako mikrobiomaren azterketatik ondorioztatu izan denez. Baina, aztarnategietan pilatutako arrastoez ez ezik, genoman bertan dauden zantzuak ere norabide berean doaz, ikerketa honek agerian utzi duenez.

AMY1 izeneko geneaz ari gara. Aurretik egindako ikerketek frogatu dute gene hau lotuta dagoela gure listuan askatzen den amilasa entzimaren kopuruarekin. Listu amilasaren gene gisa ere ezaguna, karbohidratoak ahotik bertatik digeritzen hasten laguntzen digun gene horren hainbat kopia dauzkagu gizakiok. Kopurua pertsonaren arabera aldatzen da, eta eboluzioan zehar handitu izan da, baina orain arte ez da erraza izan ikertzaileentzat hau noiz gertatu zen zehaztea.

Karbohidrato sinpleak —azukrea, kasurako— arin digeritzen dira, eta energia ematen dute berehalakoan. Baina konplexuagoak direnak —barazkietan edo zerealetako aleetan daudenak, adibidez— mantsoago digeritzen dira, eta, horretan, funtsezko rola du amilasak. Horregatik, amilasa entzima eduki ezean, gizakiak ez lirateke gai izango patatak, pasta, arroza edota ogia digeritzeko. Beraz, almidoia prozesatu eta organismoak erabiltzeko modukoak diren azukre sinpleagoetan bihurtzeko aukera ematen du amilasak.

Berez pankreak amilasa sortzen du hesteetan karbohidratoak digeritu ahal izateko, baina ahoan amilasa askatuz, karbohidratoen lehen deskonposaketa bat egiten da, ondorengo digestioa erratuz. Modu horretan, irentsi aurretik ere, errazagoa da almidoi asko duten elikagaiak metabolizatzeko lehen pausuak ematea. Almidoia glukosa bihurtzeaz gain, amilasak ogiari horren berezkoa duen zaporea ematen dio ere.

Orain, ikertzaile talde batek gene horren arrastoari jarraitu dio antzinako DNAren azterketa zabal batean abiatuta; modu honetan, konturatu dira gizakia aspalditik zegoela prestatuta almidoia prozesatzeko.. Science aldizkarian argitaratutako zientzia artikulu batean ezagutzera eman dutenez, hori ahalbidetzen duen genearen bikoizketa duela 800.000 urte gertatu zelako zantzuak aurkitu dituzte.

Orotara, 68 gizakiren antzinako DNA aztertu dute. Horien artean, 45.000 urteko Siberiako lagin bat. Ikusi dutenez, hasierako bikoizketak zelula bakoitzeko AMY1 genearen hiru kopia edukitzea ahalbidetu zuen. Baina ikusi dute hasierako bikoizketaren ostean amilasaren locusa —gene batek kromosoman izaten duen kokapena— ezegonkorra bihurtu zela, eta aldaketa berriak sortzen hasi zela. Aldaketa horien ondorioz, hasierako hiru kopia horietatik bederatzi kopia lor daitezke, baina baita bueltatu daiteke zelula bakoitzeko kopia bakarra izatera.

Hala, ikusi ahal izan dute nekazaritza agertu aurretik bizi ziren gizakiek zelula diploide bakoitzeko gene horren lau eta zortzi kopia artean zituztela batez bestean. Ondorioz, argi dute Eurasian zehar ibili ziren gizakiek genearen kopia asko zituztela eskura landarean etxekotu eta almidoi kopuru handiak kontsumitzen hasi aurretik.

2. irudia: listu amilasari esker, almidoia ahotik bertatik prozesatzeko lehen pausoak ematen dira. (Irudia: PDB entry 1SMD – Domeinu publikoko irudia. Iturria: Wikimedia Commons)

Baina lehen egokitzapena noiz gertatu zen jakiteko funtsezko elementua izan da giza eboluzioaren egutegia. Hala, espezie horretan ere genearen antzeko kopiak aurkitu dituztenez, ikertzaileek uste dute gizaki modernoak neandertaletatik bereizi ziren garaia baino askoz lehenago gertatu zela bikoizketa. Izan ere, neandertalen eta denisovarren artean ere bazegoen genearen bikoizketa. Beraz, gizaki modernoekin batera, espezie horiek zaharragoa zen arbaso komun batetik jaso zuten egokitzapen genetiko hori, eta horretan oinarritu dute, hain justu, duela 800.000 urteko data hori.

Zientzialariek uste dute genearen bikoizketa horren goiz gertatu izanak bidea eman zuela gaur egun gizakien artean gene horrekiko ikusten den aldakortasuna eragiteko. Epe luzerako begirada mantendu duten arren, azken milurtekoetan nekazaritzak gene horren aldaketan izan zuen eragina ikusteko moduan egon dira ere. Hala, azken 4.000 urteetan Europako nekazariek izan duten genearen kopien kopurua handiagoa izan da batez bestean, eta hori almidoi asko izan duten dietak eduki izanari egotzi diote. Gogora ekarri dute aurreko zenbait ikerketatan ere ikusia zutela genearen kopia gehiago zituztela gizakien alboan bizi ziren etxekotutako animaliek.

“Amilasaren genearen gero eta kopia gehiago izanda, orduan eta amilasa gehiago sortu dezakezu, eta orduan eta almidoi gehiago digeritu ahal duzu modu eraginkorrean”, azaldu du prentsa ohar batean Buffaloko Unibertsitateko (AEB) biologo Omer Gokcumen-ek.

Egileek babestu dute metodologia berritzaileaz baliatu direla genea zehaztasun handiz mapatu ahal izateko. Zehazki, genomaren mapatze optikoa eta irakurketa luzeko sekuentziazioa erabili dituzte horretarako. Irakurketa laburreko ohiko metodoekin ez da erraza geneen kopiak bereiztea, geneen sekuentzia oso antzekoa delako, baina irakurketa luzeko aldaerarekin, modu argiagoan zehaztu ahal izan dituzte geneen bikoizketak, eta, horrela, ikertzaileak oso gertu dauden antzeko geneak bereizteko moduan egon dira.

Gokcumenek laburbildu du egokitzapen honen garrantzia: “Amilasaren erregioan aldakortasun esanguratsu baterako oinarriak jarri zituzten gure genometan agertutako lehen bikoizketek. Teknologia eta bizi estilo berrien agerpenarekin, almidoiaren kontsumoa izugarri handitu zenez, bikoizketa horiek gizakiei aukera eman zieten dieta aldagarri berrietara egokitzeko”. Laburbilduz, gene horrek espezieari eman zion malgutasunak aukerak ireki zituen dieta desberdinetara aiseago egokitu ahal izateko.

“Litekeena da AMY1 genearen kopia gehiago zituzten norbanakoek almidoia modu efizienteagoan digeritzea eta seme-alaba gehiago izatea. Beren leinuak hobeto garatu ziren eboluzio tarte luzeagoan, kopia gutxiago zituztenen aldean, AMY1 genearen kopia gehiago zabalduz”, erantsi du Gokcumenek. Bestetik, ikertzaileek babestu dute proteinak beharrean, karbohidratoak izan zirela garunaren tamaina handitzeko energia iturri nagusia.

Zientzialariek gogora ekarri dute ikerketa honetan ateratako emaitzak bat datozela berriki Nature aldizkarian argitaratutako beste ikerketa baten ondorioekin. Bertan erakutsi zuten azken 12.000 urteetan AMY1 genearen kopiak lau izatetik zazpi izatera pasa zirela, batez bestean.

Erreferentzia bibliografikoa:

Yılmaz, Feyza et al. (2024). Reconstruction of the human amylase locus reveals ancient duplications seeding modern-day variation. Science, eadn0609. DOI: 10.1126/science.adn0609

 

Egileaz:

Juanma Gallego (@juanmagallego) zientzia kazetaria da.

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Marte es uno de esos lugares de nuestro sistema solar que al mismo tiempo nos resulta aterradoramente parecido a la Tierra, pero, por otro, nos parece totalmente diferente. Lo que hoy es un desierto helado y yermo dominado por una ubicua capa de polvo rojo, hace miles de millones de años era un planeta vivo -en el sentido geológico de la palabra, no me malinterpreten- donde los volcanes todavía entraban en erupción con cierta regularidad y el agua en estado líquido esculpía su superficie.

Todavía hoy seguimos discutiendo las causas y los procesos que transformaron de una manera tan radical al planeta. ¿Fue un cambio gradual o acaso cambió de manera brusca? ¿O quizás la historia de Marte ha sido mayoritariamente fría, pero con periodos cálidos donde la existencia de una atmósfera más densa permitía que el agua líquida fuese estable en su superficie? Todavía nos quedan muchos detalles -y límites temporales- que marcar en Marte para poder responder a estas preguntas.

¿Tuvo Marte en algún momento de su historia este aspecto? Es una de las preguntas que esperamos responder en el futuro, cuando dispongamos de más datos sobre la geología del planeta rojo. Cortesía de ESO/M. Kornmesser.

Por estudios más recientes -como el publicado por Thomas et al. (2023)- el rango de composición y densidad atmosférico hace unos 3800 millones de años indican una atmósfera mayoritariamente compuesta por dióxido de carbono (0.3-1.5 bares de presión) y nitrógeno (0.2-0.4 bares), composición que quizás no era tan diferente a la segunda atmósfera de nuestro planeta, antes de la aparición de la fotosíntesis -al menos en las proporciones de los gases- y que probablemente tuvo su origen principal en la degasificación del magma fruto de importante actividad volcánica que tendría el planeta al principio de su historia.

Pero bueno, ¿por qué dejar la geología hoy para hablar del agua? Lo cierto es que podemos considerar al agua como un recurso geológico, pero también es un importante agente de modelado del relieve, así como de transporte de sedimentos tanto en su fase líquida como en la de hielo, y de ahí que desde el punto de vista de la geología también sea extremadamente interesante y fundamental para explicar Marte tal y como lo entendemos hoy día.

Un nuevo artículo publicado por Buhler (2024) propone un interesante mecanismo para generar periodos “húmedos” en Marte. Para ello tenemos que viajar en el tiempo a la transición entre el periodo Noeico y el Hespérico, hace aproximadamente 3600 millones de años. Probablemente en este momento prácticamente toda el agua superficial de Marte se encontraría congelada en distintas reservas: suelos, casquetes glaciares, escarcha…

Sería este momento cuando, según esta nueva investigación, comienza a producirse una serie de eventos de manera periódica: los colapsos atmosféricos. Este proceso ocurriría cuando la inclinación del eje del planeta cruzase cierto umbral, de tal manera que el dióxido de carbono de la atmósfera, debido a las bajas temperaturas, se condensaría y congelaría sobre los polos, cubriendo estos con un gran casquete de hielo de dióxido de carbono. Este proceso, como hemos dicho más arriba, sería periódico y ocurriría durante millones de años.

Detalle de los depósitos de hielo y polvo presentes en el polo norte de Marte, donde se puede apreciar cierta alternancia y distintos ciclos donde ha habido más depósito de hielo y, en otros, de polvo. Cortesía de NASA/JPL-Caltech/UArizona.

En el punto álgido de este ciclo de colapsos, la mayor parte del agua de la superficie de Marte se encontraba congelada, pero en concreto, en el hemisferio sur, formando grandes casquetes de hielo o glaciares. Sobre estos habría “nevado” una gran parte del dióxido de carbono congelado desde la atmósfera durante los procesos de colapso atmosférico.

¿Qué efecto tendría este hielo de dióxido carbono depositado sobre el hielo de agua? Pues actuaría como una manta térmica que no dejaría escapar el calor… pero, ¿de qué calor hablamos? El autor sugiere que el calor geotérmico -el que sale del interior del planeta- sería suficiente como para comenzar la fusión de los hielos en la interfaz entre la corteza y el hielo, o lo que es lo mismo, en la base de los casquetes glaciares.

Esto habría provocado una gigantesca cantidad de agua líquida, suficiente para alimentar ríos de cientos de kilómetros que llegarían a la cuenca de Argyre, una enorme depresión que se transformaría en un lago del tamaño del mar Mediterráneo y que, en ocasiones, acabaría desbordándose con la gran cantidad de agua que llegaba hasta él.

Imagen de uno de los extremos de la cuenca de Argyre, en Marte, tomada por la sonda Europea Mars Express. Se aprecian unas zonas de terreno caótico que podrían haberse formado por la fusión del hielo a gran escala. Cortesía de ESA/DLR/FU Berlin.

Pero no todo acaba aquí, porque nos estamos saltando una parte muy importante y de la que debemos hablar para comprender mejor este fenómeno: el ciclo del agua. Hace 3600 millones de años, no solo hacía más frío en Marte, sino que la atmósfera era, probablemente, mucho más tenue, haciendo difícil la presencia de masas de agua estable -a escala geológica- en su superficie.

Pues bien, el agua se iba moviendo -principalmente por las redes fluviales- desde el polo sur hasta el ecuador, pero durante este tránsito, los procesos de sublimación del hielo y evaporación del agua devolverían parte de esta a la atmósfera y de ahí, de nuevo, a los polos. Este ciclo podría haberse repetido entre 100.000 años y 10 millones de años y ocurrido varias veces a lo largo de una ventana temporal de 100 millones de años.

Esta nueva interpretación desafía a esa imagen que tenemos del clima de Marte que es necesario para la presencia de masas de agua y redes fluviales en el planeta y que normalmente asociamos a periodos cálidos, pero también podrían haberse dado en periodos fríos, rompiendo de algún modo esa paradoja que existía a la hora de interpretar las formas de modelado del relieve creadas por el agua en la transición entre el Noeico y el Hespérico, cuando la atmósfera de Marte era más tenue y el planeta más frío.

Y una cosa más: esta presencia de agua líquida en la superficie podría también tener repercusiones a nivel astrobiológico y haber extendido la ventana de habitabilidad en el planeta no solo en la propia superficie de este, sino en los posibles lagos y ríos subglaciales que se habrían formado durante la fusión de los hielo y que estarían menos expuestos a las condiciones más extremas de radiación… ¿Fue la superficie de Marte, quizás, un lugar habitable durante más tiempo del que pensamos?.

Referencias:

Thomas, Trent B, et al (2023) Constraints on the Size and Composition of the Ancient Martian Atmosphere from Coupled CO2–N2–Ar Isotopic Evolution Models The Planetary Science Journal, vol. 4, no. 3, 1 Mar. 2023, pp. 41–41 doi: 10.3847/psj/acb924

Buhler, P B.  (2024) Massive Ice Sheet Basal Melting Triggered by Atmospheric Collapse on Mars, Leading to Formation of an Overtopped, Ice‐Covered Argyre Basin Paleolake Fed by 1,000‐Km Rivers Journal of Geophysical Research Planets, vol. 129, no. 11, 1 Nov. 2024 doi:  10.1029/2024je008608

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

El artículo El colapso atmosférico y los periodos húmedos de Marte se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Unibertsoa zeharkatzen duen eremu kuantikoetako bat berezia da bere balio lehenetsia aldatu egingo delako, eta badirudi aldatzearekin batera dena eraldatuko duela.

Hutsaren desintegrazioa ezagutzen dugun unibertsoa suntsi dezakeen prozesua da, eta uste genuena baino 10.000 aldiz lehenago gerta liteke. Zorionez, denbora asko falta da horretarako.

1. irudia: energia txikiagoko huts burbuila bat argiaren abiaduran haziko litzateke, bidean aurkitzen dituen atomo guztiak suntsituta. (Ilustrazioa: Nico Roper – Copyright lizentziapean. Iturria: Quanta Magazine)

Fisikariek “hutsa” aipatzen dutenean, badirudi “espazio hutsa” esan nahi dutela; eta, neurri batean, hala da. Zehazki, balio lehenetsien multzo bat da, kontrol mahai baten doikuntzen modukoak. Espazioa zeharkatzen duten eremu kuantikoak balio lehenetsi horietan daudenean, espazioa hutsik dagoela esaten da. Balio lehenetsietako doikuntza txikiek partikulak sortzen dituzte: eremu elektromagnetikoa pixka bat handitzen bada, fotoi bat sortzen da. Baina doikuntzak handiak direnean, hobe da balio lehenetsi berritzat hartzea. Izan ere, espazio hutsaren beste definizio bat sortzen dute, ezaugarri ezberdinak dituena.

Eremu kuantiko zehatz bat berezia da haren balio lehenetsia alda daitekeelako. Higgsen eremu esaten zaio, eta oinarrizko partikula askoren masa kontrolatzen du, hala nola elektroiena eta quarkena. Komunitate zientifikoak deskubritu dituen gainerako eremu kuantikoek ez bezala, Higgsen eremuak zerotik gaineko balio lehenetsia du. Higgsen eremuaren balioa handitu edo murriztuko balitz, elektroien eta beste partikula batzuen masa handitu edo murriztuko litzateke. Higgsen eremuaren balioa zero balitz, partikula horiek ez lukete masarik izango.

Zeroz bestelako balio lehenetsian egon gintezkeen eternitate osoan mekanika kuantikorik ez balego. Eremu kuantiko batek “tunel bat egin” dezake, energia balio txikiago berri batera aldatuta, energia handieneko bitarteko balioetatik igarotzeko energia nahikorik ez badu ere; hau da, horma solido bat zeharkatzearen antzeko efektua.

Hori gertatzeko, energia egoera txikiago batera iritsi ahal izan behar da tunelaren bidez. Hadroien talka-eragingailu handia eraiki aurretik, uste zuten Higgsen eremuaren egungo egoera txikiena izan litekeela, baina hori aldatu egin da.

Beti jakin izan dugu Higgsen eremuaren konfigurazio ezberdinetarako behar den energia irudikatzen duen kurbak kapela itxura eta hegala gorantz duela. Higgsen eremuaren egungo konfigurazioa hegoaren beheko aldean dagoen bola batekin irudikatu daiteke.

2. irudia. Ilustrazioa: Mark Belan – Copyright lizentziapean. Iturria: Quanta Magazine

Hala ere, zuzenketa kuantiko txikiek kurbaren forma alda dezakete. Eremu kuantikoek energia atzeraelikatzen diote elkarri. Elektroien eta eremu elektromagnetikoaren arteko interakzio kuantikoek atomoen energia mailak aldatzen dituzte, adibidez; efektu hori 1940ko hamarkadan deskubritu zuten.

Higgsen eremuaren kasuan, kapelaren hegalaren kurba Higgsen bosoiaren masak zehazten du. Higgsen bosoia eremuaren efektuak transmititzen dituen oinarrizko partikula da, eta 2012an deskubritu zen hadroien talka-eragingailu handian. Halaber, beste partikula batzuek ere kurbaren forma zuzentzen dute, Higgsen bosoiarekin elkarreragin handia baitute: masa handia dutenak, hala nola top quark delakoa, oinarrizko partikula ezagun pisutsuena. Higgsen bosoiaren masa quark toparen masarekin alderatu ondoren, fisikariek egun uste dute litekeena dela kapela berriro mailatzea. Higgsen eremuarena baino balio lehenetsi askoz handiagoan, energia egoera txikiagoa dago.

3. irudia. Ilustrazioa: Mark Belan – Copyright lizentziapean. Iturria: Quanta Magazine

Kasu honetan, Higgsen eremuak tunel hori zeharkatuko luke azkenean, edo “desintegratuko litzateke” egoera horretara iristeko. Desintegrazio hori leku batean hasi eta ondoren hedatuko litzateke, argiaren abiaduran haziko litzatekeen burbuila esferiko bat osatuta eta unibertsoa eraldatuta. Oinarrizko partikulak askoz pisutsuagoak izango liratekeen eta, beraz, grabitateak partikulak bereizita mantentzen dituzten beste indarrek baino gehiago erakarriko lituzke. Atomoek kolapsatuko lukete.

Hala ere, ez gara aurki iritsiko Higgsen balio lehenetsi altuago horretara. Fisikariek modu asko erabiltzen dituzte hutsa desintegratzeko probabilitateak kalkulatzeko. Metodorik zuzenenean, eremua balio batetik bestera aldatzeko beharrezkoak izango liratekeen eraldaketen erregistro bat egiten dute (energiaren kontserbazioa urratzen duten eraldaketak, mekanika kuantikoak laburki gertatzea onartzen duena), eta agertoki bakoitza haztatu egiten dute energiaren kontserbazioa bezalako arauak zein neurritan urratzen dituen arabera. Kalkulu horien arabera, espazioaren gigaparsek kubiko batek hutsa desintegratzen ikusiko du 10794 urtean behin, edo 1 digitua eta 794 zero jarraian; hau da, denbora tarte imajinaezina. Orain arte, 1010 urte besterik ez dira igaro Big Bangetik.

Duela gutxi, Esloveniako fisikarien talde batek adierazi zuen akats txiki bat aurkitu zuela kalkuluan, eta horrek ezagutzen dugun unibertsoaren amaiera azeleratuko luke 10790 urtera (eta ez 10794 urtera). 10.000ko faktore aldaketa bat erraldoia badirudi ere, kalkuluaren beste zati batzuen ziurgabetasuna baino askoz txikiagoa da. Baina hauxe da garrantzitsuena: ziurgabetasun horiek ez dira hain handiak gu eta hutsaren desintegrazioaren izuen artean dauden eonak murrizteko.

Jatorrizko artikulua:

Matt von Hippel (2024). Vacuum of Space to Decay Sooner Than Expected (but Still Not Soon), Quanta Magazine, 2024ko uztailaren 22a. Quanta Magazine aldizkariaren baimenarekin berrinprimatua.

Itzulpena:

UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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José Manuel González Gamarro

La música y la naturaleza es un binomio estudiado desde casi los primeros tratados sobre música. La poética subyacente de la observación del medio ambiente puede casar perfectamente con las emociones que logra provocar la escucha musical. También ha habido múltiples ejemplos de compositores, teóricos e investigadores que han intentado plasmar o transcribir los sonidos de la naturaleza, como el caso paradigmático de Oliver Messiaen con el canto de los pájaros u otros anteriores como fueron Athanasius Kircher o William Gardiner.

Foto: Erica Li / Unsplash

Sin embargo, existen otro tipo de investigaciones que no intentan fijar en una partitura aquello que se escucha en el entorno natural, sino más bien averiguar cómo puede influir la música que se escucha en nuestra percepción de ese entorno. Las personas escuchan cada vez más música con auriculares al aire libre, en la naturaleza, mientras pasean o practican algún deporte, así que estudiar las interacciones audiovisuales entre la música y el entorno es significativo tanto para la psicología musical como para la investigación del paisaje sonoro. Es por esto que investigadores como Marek Franěk y Jan Petružálek han profundizado en la influencia que tiene la música que se escucha en la percepción de los entornos naturales1. Tal y como indican estos investigadores, el objetivo de profundizar en esta relación es averiguar si la música que ellos denominan feliz puede aumentar la preferencia ambiental y los sentimientos agradables al ver entornos en comparación con la observación bajo música triste o simplemente sin música.

Para ello se plantearon un experimento donde personas visualizaban diferentes tipos de entornos bajo música feliz, música triste y sin música. Los entornos los clasificaron mediante cuatro tipologías: ambientes atractivos abiertos, ambientes atractivos cerrados, ambientes poco atractivos abiertos y ambientes poco atractivos cerrados.

Ilustración 1. Estímulos visuales utilizados en el estudio: entornos abiertos atractivos, entornos cerrados atractivos, entornos abiertos poco atractivos y entornos cerrados poco atractivos. Fuente: Franěk, M., & Petružálek, J. (2024)

La música feliz estuvo representada por One Fine Day mientras que para la música triste fue usada la canción Mad World de Michael Andrews  Estos dos ejemplos salen de una selección de otro estudio anterior donde se pidió a los participantes que seleccionaran y enviaran dos archivos de diferentes tipos de música que les gustaban. Para evaluar en qué medida influía el tipo de música (o la no música) en la visualización y preferencia de los ambientes se usó, por un lado, una autoevaluación con escala tipo Likert para evaluar el gusto por el medio ambiente y los sentimientos al visualizar las imágenes. Por otro lado, se midieron las expresiones faciales mediante grabaciones en vídeo y el posterior análisis con un software capaz de determinar siete emociones básicas (alegría, ira, sorpresa, miedo, desprecio, tristeza y disgusto).

La paradoja de la tristeza agradable

Los resultados sacaron a la luz algo nada sorprendente en cuanto a la música feliz, puesto que escuchar música que es agradable y gustada generalmente resulta en respuestas emocionales positivas. El emparejamiento de música alegre con imágenes naturales resultó en un aumento significativo en la preferencia ambiental y sentimientos agradables en todos los entornos. Sin embargo, la música triste no redujo la preferencia ambiental o los sentimientos agradables en comparación con el grupo control al que no se le expuso a música alguna. La explicación más probable a esto es la paradoja de la «tristeza agradable»2, ya que la tristeza evocada por la música puede ser placentera cuando se percibe como no amenazante, es estéticamente agradable o produce beneficios psicológicos como la regulación del estado de ánimo y sentimientos empáticos causados, por ejemplo, por el recuerdo y la reflexión sobre eventos pasados. La música tampoco tuvo el poder de cambiar las preferencias ambientales de los participantes, por lo que la música feliz aumentó las calificaciones de todos los entornos, pero no suprimió las características ambientales. En cualquier caso, la música sí que intensificó la experiencia emocional de la visualización de los entornos.

¿Que ocurriría en un entorno real?

Además del debate que puede suscitar la fiabilidad de los métodos de análisis de las expresiones faciales mediante software o la subjetividad del autoinforme, no hay que olvidar que esto es un experimento de laboratorio donde el entorno real no es la imagen que se visualiza. A estímulos visuales se le añaden estímulos sonoros, pero la experiencia en un entorno natural es multisensorial, además de que la música también lo es o puede serlo3. Este tipo de investigación puede ser muy útil para la realización de vídeos relajantes o realidad virtual donde se combinan el entorno natural con la música. Sin embargo, la realidad es bastante más compleja, donde analizar y controlar todas las variables es una tarea muy difícil. La visualización de diferentes entornos naturales no influyó en las preferencias musicales, lo cual en la realidad del entorno podría no ser así. El entorno acústico medioambiental es determinante en muchas cuestiones evolutivas musicales, hasta el punto de haber podido influir en el desarrollo del lenguaje4, por lo que reducir a una visualización la precepción del medio ambiente es un primer paso necesario para la investigación de la interacción de música y entorno natural. Un primer paso que nos adentra en el océano de un nuevo conocimiento en el que, sin embargo, nos hallamos todavía en la orilla.

Referencias:

1 Franěk, M., & Petružálek, J. (2024). Audio-Visual Interactions Between Music and the Natural Environment: Self-Reported Assessments and Measures of Facial Expressions. Music & Science, 7. doi: 10.1177/20592043241291757

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2 Sachs, M. E., Damasio, A., & Habibi, A. (2015). The pleasures of sad music: a systematic review. Frontiers in human neuroscience, 9, 404. doi:  10.3389/fnhum.2015.00404

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3 Zatorre, R. J., Chen, J. L., & Penhune, V. B. (2007). When the brain plays music: auditory–motor interactions in music perception and production. Nature reviews neuroscience, 8(7), 547-558.doi:  10.1038/nrn2152

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4 Gannon, C., Hill, R. A., & Lameira, A. R. (2023). Open plains are not a level playing field for hominid consonant-like versus vowel-like calls. Scientific Reports, 13(1), 21138. doi: 10.1038/s41598-023-48165-7

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Sobre el autor: José Manuel González Gamarro es profesor de guitarra e investigador para la Asociación para el Estudio de la Guitarra del Real Conservatorio Superior de Música “Victoria Eugenia” de Granada.

El artículo La música y el entorno natural se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Enara Calvo Gil

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.

Hizkuntzalaritza

Umeek 6 urterekin metaforak interpretatzeko gaitasun osoa garatzen dutela ondorioztatu du UPV/EHUko Lindy Lab taldearen ikerketa batek. Isabel Martin buru zuen taldeak 3 eta 9 urte bitarteko 80 haur aztertu zituen, irudien hautaketa eta begi mugimenduen jarraipena uztartuz. 6 urtetik beherakoek esanahi figuratuei buruzko intuizioa erakusten duten arren, ez dituzte guztiz ulertzen. Begien jarraipenak erakutsi zuen haurrek zalantza gehiago izaten dituztela adin hori baino lehen, eta horrek esan nahi du metaforak partzialki prozesatzen direla erabateko ulermena lortu aurretik. Datuak Zientzia Kaieran.

Adimen artifiziala

EVO ikasketa automatikoko eredu berriak DNA, RNA eta proteinen sekuentziak zehaztasunez deskodetu eta diseina ditzake. 2,7 milioi mikroorganismo-genoma aztertuta entrenatu dute, eta mutazioen eragin biologikoa aurresateko, sekuentziak sortzeko eta erregulazio genetikoa modelatzeko gai da. EVOk kode genetikoaren koeboluzio konplexua ulertzen du, baita 1 megabase baino gehiagoko sekuentziak sortzeko ere. Science aldizkarian argitaratutako lana aurrerapauso handia da informazio biologikoa interpretatzeko eta sortzeko tresna indartsu gisa. Informazioa Elhuyar aldizkarian.

Zoologia

Marrazo zurien erasoak saihesteko ikerketa ugari egiten ari dira Australia eta Hegoafrikan. Sydneyko unibertsitateko ikertzaileek Current Biology aldizkarian argitaratutako ikerketaren arabera, objektuen azpialdea argiztatzeak marrazoen erasoa gutxitu dezake, eta prototipo berriak probatzen ari dira. Era berean, surflarientzako material zurrun edo kamuflatuez egindako ur-jantziak garatu dituzte, nahiz eta arrakasta mugatua izan. Erasoak arraroak diren arren, marrazoen portaera ulertzea eta teknologia berriak garatzea funtsezkoak dira prebentziorako. Azalpenak Gara egunkarian.

Fisika

Emakumeek fisikan duten parte-hartze txikia genero-aurreiritziek eta diziplinaren maskulinitate historikoak baldintzatzen dute. Azterlanek erakusten dute emakumezko fisikari batzuek “maskulinitatearen” estereotipoak bereganatu dituztela arrakasta lortzeko, hala nola adimen bikaina edo antisozialtasuna. Haien egokitzapen estrategiak ingurune toxikoetara egokitzeko izan dira, ez horiek aldatzeko. Fisikak aniztasunari eta genero-identitate ezberdinei lekua egin behar die, ingurune neutralagoa eta inklusiboagoa sortuz. Diziplina honetan benetako berdintasuna lortzeko, epistemologia eta sozializazio prozesuak berrikusi behar dira. Datuak Zientzia Kaieran.

Ingurumena

Oier Pedrera Diez biologoak Bigarren Hezkuntzako ikasleen landareen nutrizioari buruzko ulermena ikertu du, Diseinuan Oinarritutako Ikerketa erabiliz. Ikasleen modelo mentalek ideia intuitiboak eta zientifikoak nahasten dituzte, eta askok uste dute landareak sustraietatik elikatzen direla. Fotosintesiaren eta CO2 finkatzearen arteko erlazioaren ulermena, aldiz, urria da. Pedrerak diseinatutako sekuentziak ikasleen kontzeptuen hobekuntza nabarmena lortu du, batez ere fotosintesiaren ulermenean. Landareak nagusiki airez elikatzen direla ulertzea ezinbestekoa dela azpimarratu du, alfabetatze zientifikoa eta arazo ekologikoei erantzun argudiatuak ematea sustatzeko. Zientzialari honen inguruko informazio gehiago UEU webgunean.

Astronomia

NASAren InSight misioak meteoroideen inpaktuei buruzko datuak eman ditu Marten, eta krater berriak adierazten dituzten maiztasun handiko gertaera sismikoak detektatu ditu. 8 metrotik gorako 280 eta 360 krater artean sortzen omen dira urtero, sateliteen bidez ikusitakoa baino kopuru handiagoa. Aurkikuntza horiei esker, denbora-eskala geologikoen kalibrazioa hobetu daiteke, eta etorkizunean Marten giza misioak egiteko arriskuak ebaluatu daitezke. Horrez gain, ikerketak nabarmendu du sismologiak planeta gorriaren historia eta jarduera geologikoa ulertzeko duen baliagarritasuna. Azalpenak Zientzia Kaieran.

Chang’e-6 misio txinatarrak Ilargiaren alde ezkutuko Aitken arroan hartutako laginek jarduera bolkanikoa egon zela baieztatu dute. Aztertutako hautsaren isotopoek erakutsi dute laba-jarduera duela 2,83 eta 4,2 mila milioi urte artean gertatu zela. Hego poloko Aitken arroa meteorito batek sortu zuen, eta haren kraterrean egindako ikerketek Ilargiko partikulak mikrometeoritoek eta eguzki-energia handiko partikulek etengabe eraldatzen dituztela erakutsi dute. Aurkikuntza hau, Nature eta Science aldizkarietan argitaratu dute. Informazioa Elhuyar aldizkarian.

Genetika

Libanoko BIOPATH azterketak erakutsi du gerrek haur errefuxiatuen DNAn aldaketa biologiko iraunkorrak eragin ditzaketela, osasun mentaleko arazoez gain. 6-19 urteko 1507 haur siriar errefuxiaturen DNAren metilazioa aztertuta, gerrarekin lotutako bizipenek neurotransmisioan eta zelula-garraioan parte hartzen duten geneetan eragina dutela ikusi dute. Aldaketak nabarmenagoak izan dira nesketan, generoa osasunean eragin dezakeen faktore garrantzitsu gisa identifikatuz. Aurkikuntzak JAMA Psychiatry aldizkarian argitaratu dituzte, eta beste trauma mota batzuek ere antzeko arrasto biologikoak utz ditzaketen aztertzeko beharra azpimarratu dute. Datuak Elhuyar aldizkarian.

Astrofisika

DESI esperimentuak, sei milioi galaxiaren eta 450.000 quasarren datuak aztertuta, baieztatu du grabitateak erlatibitate orokorrak aurreikusitako moduan funtzionatzen duela eskala kosmikoan ere. Unibertsoaren hiru dimentsioko mapa aztertuz, ikusi dute galaxiak espazioan banatzeko modua bat datorrela teoria horrekin, eta grabitate eraldatuaren teoriak mugatu dituzte. Gainera, neutrinoen masari goiko muga jarri diote, zehaztuz hiru moten batura gehienez 0,071 eV/c² dela. DESI tresna energia ilunaren eta materiaren banaketa kosmikoaren inguruko ezagutza sakontzen ari da. Informazioa Elhuyar aldizkaria.

Egileaz:

Enara Calvo Gil kazetaria da eta UPV/EHUko Kultura Zientifikoko Katedraren komunikazio digitaleko teknikaria.

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Los últimos avances en el ámbito de las energías renovables marinas o la proliferación de los microplásticos fueron algunos de los temas que componen la última edición de NAUKAS PRO. Una cita en la que el personal investigador se sube al escenario del Euskalduna Bilbao para hablar de las investigaciones más destacadas del momento en un ámbito concreto.

En esta ocasión el personal investigador de la Universidad del País Vasco, de la Estación Marina de Plentzia (PiE-UPV/EHU), AZTI, Tecnalia o el CSIC acercaron las últimas investigaciones relacionadas en el ámbito marítimo.

La conferencia SAREUS: Red de Varamientos de cetáceos y pinnípedos de Euskadi corre a cargo de Denis Benito Fernández, investigador de la Estación Marina de Plentzia-Plentziako Itsas Estazioa.



Si no ve correctamente el vídeo, use este enlace.

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

El artículo Naukas pro 2024: SAREUS: Red de Varamientos de cetáceos y pinnípedos de Euskadi se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Irudia: astrozitoen galera eta endekapena gaixotasun neurodegeneratibo askotan agertzen dira. (Argazkia: Sabrina Chierzi – CC BY 4.0 lizentziapean. Iturria: The Conversation)

Ez dakigu oraindik DNAn dauden gauza batzuk funtziorik ote duten. Rosa García-Verdugok kontatzen digu: DNA i-motifs, 50.000 loops with unknown function.

Egungo gizaki modernoak zelan iritsi ziren horrelakoak izatera azaltzen duen istorioa uste dena baino askoz konplexuagoa da. Datu guztiak Multiple Denisovan interbreeding events with modern humans artikuluan.

Eta gaixotasun neurodegeneratiboen konponbidea garun-zelulen transplantean balego? Albert HiuKa Fok eta Sabrina Chierzi ikertzaileak azaltzen dizkigute nondik norakoak: Astrocytes transplantation as a treatment for some neurological disorders.

Proteinen erantzun mekanikoak botiken jardun mota berri baten bihur daitezke. Hori da DIPCko ikertzaileek plazaratzen digutena: Mechanodrugs.

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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Es probable que haya escuchado hablar sobre el aceite de palma en más de una ocasión, casi siempre acompañado de una connotación negativa. Sin embargo, ¿es tan perjudicial como se dice, o parte de su mala reputación proviene de mitos y/o desinformación?

Foto de Marcelo Verfe / PexelsAceite de palma “hasta en la sopa»…

El principal problema del aceite de palma es que se encuentra como ingrediente en muchos alimentos procesados. Estos van destinados tanto a la población general (sopas instantáneas, helados, galletas y pan de molde) como a colectivos específicos (fórmulas infantiles).

Esta popularidad se debe a que el aceite de palma tiene una composición de ácidos grasos que lo hace estable y semisólido a temperatura ambiente. Además, cuenta con un punto de fusión elevado (temperatura a la que se derrite) y un sabor neutro.

Dichas características lo convierten en un ingrediente ideal para la elaboración de productos de panadería, confitería y aperitivos, donde es frecuente su uso como sustituto de grasas sólidas de mayor valor económico (mantequilla, manteca de cacao) o menos saludables, como las grasas parcialmente hidrogenadas (margarina). La industria alimentaria puede incluso emplearlo como medio de fritura de alimentos que, en principio, no lo contienen.

Todo ello explicaría la omnipresencia del aceite de palma en una gran variedad de alimentos de consumo más o menos habitual.

Pero ¿qué es y de dónde viene el aceite de palma?

El aceite de palma es el aceite vegetal más utilizado a nivel mundial y se obtiene a partir del fruto de diferentes ejemplares de plantas del género Elaeis (E. guineensis, E. oleífera o el híbrido entre ambas). Todas ellas son comúnmente conocidas como palma de aceite o palma aceitera. Son originarias de África Occidental, pero en la actualidad los mayores productores a nivel mundial son Indonesia y Malasia.

Aunque solemos hablar de «aceite de palma” de forma general, en realidad se pueden obtener dos tipos diferentes de aceite según la parte del fruto que se utilice.

1. El aceite de almendra de palma o aceite de palmiste, que se obtiene de la semilla del fruto.
2. El aceite de palma propiamente dicho, que se extrae del mesocarpio (de la pulpa del fruto).

Estos aceites no solo difieren en su procedencia, sino también en su composición lipídica. Así, el aceite de palmiste es rico en ácidos grasos saturados (entre un 72 y un 98 % del total), principalmente ácidos láurico, mirístico y palmítico. En cambio, el aceite de palma presenta una composición mucho más equilibrada de ácidos grasos: casi la mitad de ellos son saturados y la otra mitad son insaturados. Entre los saturados destaca el palmítico (entre un 32 y un 47 %) y entre los insaturados destaca el oleico (ácido monoinsaturado, entre un 40 y un 52 %).

Aparte de su perfil de ácidos grasos, tanto el aceite de palmiste como el de palma contienen elevadas cantidades de componentes lipídicos minoritarios con propiedades antioxidantes, como la vitamina E (especialmente tocotrienoles) y carotenoides precursores de la vitamina A, que le confieren su característico color anaranjado.

Su contenido en estos compuestos lo ha posicionado como alternativa para paliar las deficiencias de vitamina E y A en poblaciones de Asia y África. Sin embargo, el proceso de refinamiento previo a su comercialización provoca que estos componentes bioactivos se pierdan casi en su totalidad, por lo que esta aparente ventaja nutricional en realidad no lo es tanto.

¿Por qué se dice que el aceite de palma es malo?

En los últimos años el uso y consumo de aceites y grasas derivados de la planta de la palma de aceite ha causado gran controversia, dado que su alto contenido en ácidos grasos saturados (especialmente ácido palmítico) lo hace difícilmente recomendable desde un punto de vista nutricional.

La capacidad del ácido palmítico para aumentar los niveles circulantes de colesterol LDL (lipoproteína de baja densidad, popularmente conocido como “colesterol malo”) es bien sabida. Dada la relación existente entre niveles aumentados de colesterol LDL y el riesgo de padecer enfermedades cardiovasculares, las recomendaciones dietéticas sugieren reducir o limitar la ingesta de ácidos grasos de la dieta, incluido el ácido palmítico.

También es necesario recalcar la detección de glicidol, 3-monocloropropano-1,2-diol (3-MCPD) y sus ésteres en el aceite de palma refinado, compuestos que resultan tóxicos y para los cuales las autoridades ya han implantado medidas con el fin de reducir su contenido. Cabe recordar que estos compuestos se pueden generar durante el proceso de refinado de cualquier aceite vegetal a temperaturas excesivas (no solo en el procesado del aceite de palma).

No compensa

En conclusión, parece que a día de hoy las ventajas que puede aportar el aceite de palma por sus propiedades tecnológicas no son suficientes para contrarrestar los efectos que puede tener sobre la salud. Por ello, es necesario recalcar la importancia y suerte que tienen países mediterráneos como España de contar con el aceite de oliva virgen extra, que representa una opción mucho más interesante a nivel nutricional por ser rico en ácido oleico y en compuestos fenólicos únicos. Estos son potentes agentes bioactivos antioxidantes que no están presentes en otros aceites y grasas, cuyo consumo se ha relacionado con numerosos beneficios para la salud.

Sobre las autoras: Laura Isabel Arellano García, Investigadora predoctoral del Grupo Nutrición y Obesidad del Centro de Investigación Biomédica en Red de la Fisiopatología de la Obesidad y Nutrición (CiberObn), Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea; Alfredo Fernández-Quintela, Profesor de Nutrición e Investigador del CiberObn; Bárbara Nieva Echevarría, Profesora Ayudante Doctora en el área de Tecnología de Alimentos, UPV/EHU; Encarnación Goicoechea Osés, Profesora Titular de Tecnología de los Alimentos, UPV/EHU; Iñaki Milton Laskibar, Profesor Investigador del CiberObn y del Instituto de Investigación Sanitaria Bioaraba, UPV/EHU, y María Puy Portillo, Catedrática de Nutrición, CIBERobn.

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

El artículo Aceite de palma: ¿aliado tecnológico o enemigo de la salud? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Duela 180 milioi urtera arte Lurrean superkontinente bakarra zegoen: Pangea. Plaka tektonikoen mugimenduagatik zatitu egin zen, baina goazen imajinatzera ez zela halakorik gertatu. Nolakoa litzateke Lurra?

Hasteko, Pangea hain handia izanik, kontinenteko barnealdea ozeanoetatik oso urruti egongo litzateke, eta ez luke inoiz euririk egingo. Desertu erraldoi bat litzateke, beraz. Pangeako bioanistasun gehiena kostaldeko eremuetara mugatuta egongo litzateke ondorioz.

Izatez, banandutako kontinenteek bioanistasun handiagoa garatzeko aukera ematen dute. Isolatutako eremuek bertako bizitza besteengandik desberdintzea ahalbidetzen dute, eta Pangea bezalako superkontinente batean aniztasuna garatzea zailagoa izango litzateke.

Eta…? ataleko bideoek galdera honi eta beste batzuei heltzen die, eta hainbat egoera hipotetiko zientziaren bidez azalen dira bertan. Atal hau Órbita Laika (@orbitalaika_tve) eta UPV/EHUko Kultura Zientifikoko Katedraren arteko elkarlanaren emaitza dira.

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Los meteoritos son fragmentos de cometas y asteroides que consiguen atravesar la atmósfera terrestre sin destruirse y caen en la superficie de nuestro planeta. Este proceso es mucho más común de lo que nos imaginamos, ya que se ha estimado que miles de estos visitantes extraterrestres llegan a la Tierra cada año, la mayoría de ellos de muy pequeño tamaño, lo que hace que ni nos enteremos de su presencia, aunque alguno consigue alcanzar un tamaño considerable pudiendo provocar ciertos daños materiales al caer en zonas pobladas.

Meteorito de Hoba, encontrado en Namibia. Foto: Patrick Giraud / Wikimedia Commons

Sin embargo, cuando oímos la palabra meteorito, lo que nos viene a la cabeza es un enemigo gigantesco e implacable acercándose a la Tierra para sembrar caos y destrucción. Esta imagen se nos ha quedado marcada debido a los eventos desencadenados por el impacto meteorítico más famoso de la historia, el acontecido hace unos 66 millones de años, cuando un cuerpo extraterrestre de más de 10 km de diámetro cayó en el actual Golfo de México y provocó la última gran extinción masiva de la historia de la Tierra, en la que desaparecieron el 75% de las especies del planeta, incluidos los dinosaurios no avianos. Y este miedo a que se repita la misma historia ha llegado a formar parte de la cultura popular en forma de numerosas películas de ciencia ficción, como “Deep Impact”, o novelas de terror como “El color surgido del espacio”, de H. P. Lovecraft.

Pero, si echamos un vistazo a la historia geológica de la Tierra, los impactos meteoríticos no han sido siempre tan catastróficos, más bien todo lo contrario. Y para comprobarlo viajaremos a nuestros orígenes… como planeta.

La Tierra se formó hace unos 4567 millones de años gracias a lo que se conoce como acreción de planetesimales. Este proceso consistió en la colisión de varios objetos sólidos con diámetros kilométricos (los planetesimales) que estaban dispersos en una nube de polvo y gases que orbitaba alrededor de una protoestrella que acabó convirtiéndose en nuestro Sol. Tras unos cuantos millones de años de impactos de planetesimales, hace unos 4538 millones de años tuvimos ya formada la Proto-Tierra, una gran bola semisólida cubierta por un océano de lava fruto del enorme calor generado por las colisiones.

Recreación del aspecto de la Tierra primitiva, hace unos 4000 millones de años, mostrando la caída de meteoritos sobre una superficie parcialmente fundida. Ilustración: Simone Marchi & Dan Durda / Southwest Research Institute

Mientras nuestro joven planeta recién formado empezaba a enfriarse y parecerse más a lo que vemos hoy en día a nuestro alrededor, no estuvo a salvo de la caída de más meteoritos. En concreto, sufrió un auténtico ataque indiscriminado de proyectiles extraterrestres en dos fases temporales muy concretas: hace entre unos 4400 y 4100 millones de años, en lo que se conoce como Gran Bombardeo Temprano, y hace entre 4100 y 3900 millones de años, durante el Gran Bombardeo Tardío.

Los meteoritos que bombardearon esa Tierra primitiva eran de diferentes tipos: aerolitos o condritas, sideritos, litosideritos y fragmentos de asteroides carbonáceos. Y son los culpables de que, hoy en día, nuestro planeta sea un vergel de vida, ya que aportaron los componentes principales que la caracterizan, elementos químicos como hierro (Fe), níquel (Ni), silicio (Si), oxígeno (O), carbono (C) o hidrógeno (H), algunos de cuales se combinaron para generar moléculas tan importantes como dióxido de carbono (CO2), agua (H2O) y ozono (O3). Sin los cuales, la evolución geológica de nuestro planeta no se habría producido de la manera que lo hizo, propiciando que ahora mismo yo esté escribiendo este texto que estáis cómodamente leyendo.

Si todavía no os he convencido de que los impactos meteoríticos acontecidos en la historia geológica de nuestro planeta han sido más beneficiosos que perjudiciales para el ser humano, quiero que sepáis que, si no se hubiese producido esa extinción de los dinosaurios hace 66 millones de años, los mamíferos no habrían evolucionado hasta dar lugar al ser humano, millones de años después. Así que, ese grandullón surgido del espacio, nos hizo un enorme favor. Además, los meteoritos no dejan de ser fragmentos de cuerpos extraterrestres que nos permiten conocer de primera mano cómo debió ser la Tierra primigenia, aparte de que tener un siderito en las manos, formado principalmente por hierro y níquel, es lo más parecido a poder tocar el propio núcleo de nuestro planeta.

La próxima vez que miréis al cielo en una noche estrellada y veáis una estrella fugaz no quiero que penséis un deseo, sino que os acordéis de que fueron los meteoritos los que pusieron los primeros ladrillos tanto de nuestro planeta como de la vida tal y como la conocemos. Y sí, es posible que, algún día, vuelva a caernos uno lo suficientemente grande como para que la era del ser humano llegue a su fin, pero de eso no tenemos tanta certeza.

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 ¿Y si cae un meteorito? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Animalien inbentarioa irudiduna (2020) honek mundu osoko fauna ordezkatzen duten ehun bat espezie biltzen ditu, hala ornodunak -ugaztunak, hegaztiak, arrainak, anfibioak, narrastiak- nola ornogabeak, zeinak, 60 klase baino gehiagotan sailkaturik, animalia espezieen % 95 baitira. Animalia bakoitzari dagokionez, izen zientifikoa nahiz arrunta ematen dira, eta haren deskribapena gehitzen da akuarelaz koloreztatutako marrazki naturalistaren ondoan.

Irudia: Animalien inbentarioa liburuaren azala. (Iturria: Pamiela Etxea)

Animaliak sailkaturik aurkituko ditugu, ingurune geografiko hauen arabera: oihan tropikala, basamortua, sabana, mendialde eta oihan epelak, eskualde polarra, ozeanoa, ur-bazterra, jendeztatutako eremua eta abeletxea. Hain desberdinak diren tukana eta behia aurkituko ditugu liburu berean, eta bien artean beste hamaika gehiago: dromedarioa, lehoinabarra, otsoa, arrabioa, hartz zuria, izurdea, burruntzia edo pauma. Liburu hau katalogo darwiniar interesgarria da, natura hobeki ezagutzeko eta, beraz, hura zaintzen laguntzeko.

Hemen erakusten diren espezieetako batzuk gaur egun mehatxatuta daude (tigrea edo txinpantzea); beste batzuk galzorian daude (errinozero beltza, itsas txakur fraidea eta larruzko dortoka); eta badira dagoeneko desagertu direnak animalia basati gisara (orix izenekoa, adibidez). Nahi genuke lan honek balio izatea kontzientzia hartzeko halakoak babestu behar direla eta, oro har, hain ederrak diren animalia hauek errespetatzeko eta haienganako jakin-mina pizteko.

Argitalpenaren fitxa:

• Izenburua: Animalien inbentarioa
• Egilea: Virginie Aladjidi
• Itzultzailea: Mikel Taberna eta Juanjoxe Petrirena
• Ilustratzailea: Emmanuelle Tchoukriel
• ISBNa: 978-84-91721-32-1
• Argitaletxea: Pamiela etxea; Kalandraka
• Hizkuntza: Euskara
• Orrialdeak: 80
• Urtea: 2020

Iturria:

Pamiela etxea: Animalien inbentarioa.

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El matemático Benoît Mandelbrot (1924- 2010) nació tal día como hoy, hace cien años. En un día tan especial, le dedicamos este retrato alfabético.

Benoît Mandelbrot. Fuente: Wikimedia Commons.

 

Autosimilitud

En matemáticas, la autosimilitud es la propiedad de un objeto (denominado autosimilar) en el que el todo es exactamente (como, por ejemplo, la curva de Koch) o aproximadamente similar (como en el caso del brócoli) a una parte de sí mismo. La autosimilitud es una propiedad de los conjuntos fractales.

Curva de Koch. Fuente: Wikimedia Commons.

 

Bourbaki

Aunque formado en Francia, los gustos científicos de Mandelbrot no encajaban con el enorme predominio de la escuela fundacional francesa de Bourbaki; por ello, en 1958, emigró a Estados Unidos de forma permanente.

Conjunto (de Mandelbrot)

Benoît Mandelbrot descubrió el conjunto que lleva su nombre en 1980; es un subconjunto del plano complejo.

Conjunto de Mandelbrot. Fuente: Wikimedia Commons.

 

Diferentes (aspectos y cosas)

En una entrevista realizada en 2004, Mandelbrot cuestionaba la aplicabilidad de la teoría fractal:

¿Cómo es posible que la misma técnica se aplique a Internet, al clima y a la bolsa? ¿Por qué, sin esforzarme demasiado, estoy tocando tantos aspectos diferentes de muchas cosas diferentes?

Escalamiento (en las finanzas)

A finales de los años 1980, Mandelbrot aplicó la teoría fractal al estudio de los mercados. Publicó varios trabajos sobre la ley de escalamiento en las finanzas, ley que ​muestra propiedades similares a distintas escalas de tiempo.

Fractal (Geometry of Nature)

En 1982 Mandelbrot publicó su libro Fractal Geometry of Nature en el que explicaba sus investigaciones en este área. En 1997 se publicó su traducción al español.

Gran (Bretaña)

En 1967 Mandelbrot publicó en la revista Science su famoso artículo ¿Cuánto mide la costa de Gran Bretaña? donde se exponen sus primeras ideas sobre los objetos fractales. El trabajo examina la paradoja de que la longitud de una línea costera depende de la escala de medida.

¿Cuánto mide la costa de Gran Bretaña? Fuente: Wikimedia Commons.

 

Hausdorff (dimensión)

La dimensión de Hausdorff generaliza el concepto de dimensión topológica y permite definir una dimensión no entera para un objeto fractal. Por ejemplo, la dimensión de Hausdorff del conjunto de Cantor es log(2)/log(3), que es aproximadamente 0,63.

IBM

Desde 1958, y durante 35 años, Mandelbrot trabajó en IBM.

Julia (conjuntos de)

Mandelbrot estudió los llamados conjuntos de Julia que son invariantes bajo ciertas transformaciones del plano complejo. Basándose en trabajos previos de los matemáticos Gaston Julia y Pierre Fatou, Mandelbrot representó gráficamente imágenes de estos conjuntos con ayuda de un ordenador.

Kagan (Aliette)

Mandelbrot se casó con Aliette Kagan en 1955 y se mudó a Ginebra para colaborar con Jean Piaget en el Centro Internacional de Epistemología Genética. En 1958, la pareja se mudó a Estados Unidos, donde Mandelbrot se unió al personal de investigación de IBM.

Lévy (Paul)

Tras realizar sus estudios en la Universidad de Lyon, en 1944, Mandelbrot ingresó en la École polytechnique donde fue tutorizado por el matemático Paul Lévy.

Mandelbrojt (Szolem)

Szolem Mandelbrojt, su tío, fue también matemático. Nació en Varsovia en 1899 en una familia judía procedente de Lituania. En 1920 emigró a Francia y en 1936 ayudó al resto de su familia a dejar Polonia para encontrarse con él. Influyó enormemente en la formación de su sobrino.

Nubes

En su libro Introduction to The Fractal Geometry of Nature, Mandelbrot escribió esta conocida frase sobre las formas geométricas en la naturaleza, comenzando por las nubes:

Las nubes no son esferas, las montañas no son conos, las costas no son círculos, y las cortezas de los árboles no son lisas, ni los relámpagos viajan en una línea recta.

Ordenadores

Gracias a su acceso a los ordenadores de IBM, Mandelbrot fue uno de los primeros en usar gráficos para crear y mostrar imágenes fractales como el conjunto de Mandelbrot y los conjuntos de Julia.

Precios

En sus primeros trabajos sobre mercados financieros, Mandelbrot descubrió que los cambios de precios no seguían una distribución gaussiana, sino distribuciones estables de Lévy con varianza infinita.

Rugosidad

Mandelbrot creó la primera «teoría de la rugosidad» al observar rugosidad en las formas de las montañas y costas, en las estructuras de las plantas, en los vasos sanguíneos y pulmones o en la agrupación de galaxias. Su deseo era establecer matemáticamente una medida de esa rugosidad.

Science

En esta revista, en 1967, publicó ¿Cuánto mide la costa de Gran Bretaña?.

Teoría (Big Bang vs. fractal)

Mandelbrot ofreció en 1974 una nueva explicación de la paradoja de Olbers (¿por qué la noche es oscura?). Postuló que, si las estrellas del universo estuvieran distribuidas de manera fractal (por ejemplo, como el conjunto de Cantor), no sería necesario recurrir la teoría del Big Bang para explicar la paradoja. Su modelo no descartaba un Big Bang, pero permitía un cielo oscuro incluso si el Big Bang no hubiera ocurrido.

Universidades

Fue profesor de diferentes materias en diferentes centros universitarios: impartió docencia en economía en la Universidad Harvard, en ingeniería en la Universidad de Yale, en fisiología en el Colegio Albert Einstein de Medicina y en matemáticas en París y Ginebra.

von Neumann

Mandelbrot defendió su tesis doctoral Contribution à la théorie mathématique des communications en la Universidad de París en 1952, supervisado por Paul Lévy. Después se fue al Instituto Tecnológico de Massachusetts y luego al Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, donde fue el último estudiante de postdoctorado del matemático John von Neumann.

Wolf (premio)

Entre muchos otros galardones y reconocimientos, Mandelbrot recibió el Premio Wolf en física en 1993, ya que, según la Fundación Wolf, “al reconocer la aparición generalizada de fractales y desarrollar herramientas matemáticas para describirlos, ha cambiado nuestra visión de la naturaleza”.

XYZ (el final de su carrera y el final de este retrato alfabético)

Benoît Mandelbrot comentaba al final de su carrera:

Ahora que me acerco a los 80, me doy cuenta con melancólico placer de que, en muchas ocasiones estuve diez, veinte, cuarenta, incluso cincuenta años adelantado a mi tiempo.

Referencias

• J J O’Connor and E F Robertson, Benoit Mandelbrot, MacTutor History of Mathematics archive, University of St Andrews
• Benoît Mandelbrot, IBM
• Benoit Mandelbrot, Wikipedia

Sobre la autora: Marta Macho Stadler es profesora de Topología en el Departamento de Matemáticas de la UPV/EHU, y editora de Mujeres con Ciencia

El artículo Benoît Mandelbrot, el padre de los fractales se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Nahúm Méndez

Gaur egun, zalantzarik gabe esan dezakegu NASAren InSight misioa Marteren barne egiturari buruzko ezagutza iturri garrantzitsua izan dela —eta hala izaten jarraituko duela datozen hamarkadetan, eskuratutako datuen berrinterpretazioari esker—. Baina, baita Marteren azaleratik askoz hurbilago gertatzen diren prozesuei buruzkoa ere. Hala nola jatorri bolkanotektonikoko lurrikara posibleen detekzioa edo meteroideen eta asteroideen erorketa eta talka Marteren azaleraren aurka.

Hain zuzen ere, planeten azaleren gaineko talkek oso ikuspegi garrantzitsua eman digute gure Eguzki Sistemaren historiari eta bilakaerari buruz. Baina banakako informazioa ere eman diezagukete xehetasunez azter ditzakegun gorputzetako bakoitzaren bilakaerari eta jarduera mailari buruz.

1. irudia: Duela gutxiko talka bat Marteren azaleran. Badakigu duela gutxikoa dela oraindik jaurtikina —talkaren ondorioz ateratzen den materiala— kolore ilunez ikusten delako azaleraren gainean, eta kraterraren forma markatuta dagoelako oraindik. Denborak aurrera egin ahala, jaurtikina laranjatuko da, hauts depositua dela eta, eta kraterraren forma leunduko da. (Iturria: NASA/JPL-Caltech/Arizonako Unibertsitatea)

Izan ere, Marten, beste edozein lekutan bezala, talka kraterren maiztasuna, tamaina eta banaketa azalera geologikoen adina kalkulatzeko tresna gisa erabil dezakegu. Horiek horrela, funtzionamenduan dauden edo egon ziren prozesu geologikoen erritmoa ezagutu dezakegu, baita horien jarduera maila ere. Eta behin baino gehiagotan esan dugun moduan, oro har, planetaren azalera gero eta zaharragoa den eta gero eta gutxiago aldatu den, orduan eta krater gehiago izango ditu azalera unitateko, denbora gehiago egon baita gorputzen talkak jasotzeko arriskupean.

Oro har, metodo horri esker, planetaren orbitan dauden sateliteen —edo hurbil igaro direnen— argazkiak erabiliz, horren adina kalkula daiteke. Baina arazo bat dauka krater txikiago eta ugariagoen sorkuntzarekin, ez baitugu ezagutzen horiek sortzeko urteko gutxi gorabeherako talka erritmoa.

InSight misioan zehar hartutako datu sismikoei esker, badirudi gutxienez Marterako erantzun bat izan dezakegula talka kraterretan oinarritutako adin eskala horiek kalibratzeko. Izan ere, misioko sismografoak misioa egin bitartean izandako talka batzuk detektatu ditu. Baina Mars Reconaissance Orbiter espazio-ontziaren aparteko ikusmena erabiltzeaz gain, HiRISE kamerak 30 cm/pixel inguruko bereizmeneko irudiak egin ditzake. Horren bidez, talka puntua eta kraterraren tamaina identifika daitezke.

2. irudia: InSightek detektatutako eta Mars Reconaissance Orbiterrek behatutako talketako bat. Kasu honetan, talka 2021eko irailaren 5ean gertatu zen. (Iturria: NASA/JPL-Caltech/Arizonako Unibertsitatea)

Artikulu berri batean (Zenhäusern, et. al. 2024), zientzialariek ekitaldi sismiko oso berezi batzuk bilatu eta aztertu dituzte: maiztasun oso handiko (VHF) martikarak. Martikara mota horrek —barkaidazue terminoa gustuko ez baduzue—, Marteren jarduera tektonikoak eragindako lurrikaren bestelako ezaugarriak ditu.

Horietatik lehena da energia askatze oso indartsua, 5 eta 30 Hz arteko maiztasunetan. Bigarrena, ebaki- edo ertz-maiztasuna, zientzialariei adierazten diena oso iraupen txikiko ekitaldia dela. Eta, azkenik, astindu indartsu bat horizontalean, 5 Hz-tik gorako maiztasunetan. Hiru ezaugarri horiek —InSighten sismometroak eskuratutako datuei esker azter daitezkeenak— meteroideen hiperabiadurako talken adierazle onak dira.

Ikertzaileek konfirmatu dute InSighten misioan detektatutako talka guztiek ezaugarri horiek dituztela seinalean. Hortaz, baliteke horrelako ekitaldi guztiak Marteren azaleraren kontrako talkak izatea. Gainera, ekitaldi horietako batzuetan uhin-tren bat detektatu da, talkak atmosferan sortzen duen perturbazioak eragindako seinale akustiko gisa interpretatzen dena.

3. irudia: InSightek eta Mars Reconaissance Orbiterrek behatutako duela gutxiko beste hiru talka. Talka horiek 2020ko maiatzaren 27an, eta 2021eko otsailaren 18an eta abuztuaren 31n izan ziren. (Iturria: NASA/JPL-Caltech/Arizonako Unibertsitatea)

Baina beste datu bat ere badago, eta oso garrantzitsua da hura zehaztea: horrelako ekitaldien banaketa espazialak ausazko patroi bat erakusten du. Hala ere, InSightek detektatutako ekitaldi tektonikoak, ohikoa den moduan, egitura tektoniko aktiboetan (hala nola failak) multzokatzen dira, gure planetan gertatzen den bezalaxe.

InSighten datu sismikoen analisiari esker, zientzialariek kalkulatu ahal izan dute urtero 8 metrotik gorako 280 eta 360 krater artean sortzen direla Marteren azaleran. Datu hori bat dator aurretik argitaratutako eredu kronologikoekin; baina —eta hau garrantzitsua da— erritmoa satelite bidezko irudietan zenbatesten dena baino askoz handiagoa da… Zergatik alde hori?

Litekeena da alde hori faktore hauen ondoriozkoa izatea, besteak beste: kameren bereizmena; bereizmen handiko planetaren irudien estaldura —izan ere, krater berriak ikusteko, irudiak behin eta berriro hartu behar dira une ezberdinetan—; eta azalera batzuetan dagoen hauts kantitatea, horrek krater txikiagoen detekzioa zailtzen baitu, argi angelua oso zeiharra denean izan ezik.

Zer ondorio izan ditzake ikerketak? Hasteko, maila zientifikoan, lagundu egingo digu talka kraterretan oinarritutako denbora eskalak hobeto kalibratzen. Horri esker, arroka geruzen eta laba koladen adina edo planeta gorriaren erregistro geologikoan ikus ditzakegun ekitaldi batzuen iraupena hobeto “zehazten” lagunduko digu. Eta, aldi berean, argi uzten du oso baliagarria dela gure Eguzki Sistemako beste leku batzuetako datu sismikoak jasotzea denbora eskalak hobeto zehazteko… Horrenbestez, sismometro gehiago ikusiko ditugu azalerako zundetan?

Eta, orain bai, azkenik, ikerketak lagundu egingo digu hobeto ulertzen Marte planetako giza esplorazioko misioetan egon daitekeen arriskua. Baita ere, zer-nolako babes neurriak har genitzakeen talka horien aurrean; talkak, momentuz, saihetsezinak baitira.

Erreferentzia bibliografikoa:

Zenhäusern, Géraldine; Wójcicka, Natalia; Stähler, Simon C.; Collins, Gareth S.; Daubar, Ingrid J.; Knapmeyer, Martin; Ceylan, Savas; Clinton, John F.; Giardini, Domenico (2024). An estimate of the impact rate on Mars from statistics of very-high-frequency Marsquakes. Nature Astronomy, 8, 1138–1147. Doi: 10.1038/s41550-024-02301-z.

Egileaz:

Nahúm Méndez Chazarra geologo planetarioa eta zientzia-dibulgatzailea da.

Jatorrizko artikulua Cuaderno de Cultura Científica blogean argitaratu zen 2024ko ekainaren 22an: Una nueva clase de martemotos.

Itzulpena: UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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