Cuaderno de Cultura Científica

Uno de los hechos más llamativos –al menos visualmente- de los gigantes gaseosos de nuestro Sistema Solar es que el sistema de anillos de Júpiter es mucho más tenue de lo que cabría esperar, especialmente si lo comparamos con los majestuosos anillos de Saturno. Tanto es así que fue el tercer sistema de anillos descubierto en nuestro Sistema Solar, concretamente después de los de Saturno y Urano, gracias a las observaciones realizadas por la sonda Voyager 1 en 1979 durante su visita al sistema joviano y el único que ha necesitado de una sonda espacial para su descubrimiento.

Anillos de Júpiter observados por primera vez desde la Voyager 1. Cortesía de la NASA/JPL

Es también destacable que, al menos en nuestro sistema planetario, todos los gigantes gaseosos tengan anillos, como si de alguna forma fuese una característica común a este tipo de planetas, algo que podremos verificar en el futuro observando los planetas extrasolares y comprobando si efectivamente se cumple esta regla.

Incluso es posible que en los últimos días hayas visto por primera vez los anillos de Júpiter gracias a las imágenes del telescopio espacial James Webb, que durante su etapa de calibración apuntó al planeta tomando un espectacular retrato en infrarrojo en el que estos son visibles, algo que llama poderosamente la atención, especialmente si comparamos esta imagen con otras similares tomadas por el Hubble, aunque en luz visible, en las que no hay rastro del anillo.

Imagen de Júpiter en el infrarrojo tomada por el JWST. Se aprecian sutilmente los anillos y a la izquierda, la “estrella” brillante es Europa, un satélite de Júpiter. Cortesía de NASA, ESA, CSA, B. Holler y J. Stansberry (STScI)

Pero vayamos al grano del asunto: ¿Por qué los anillos de Júpiter son tan diferentes a los de Saturno? Tenemos que ser conscientes que los mecanismos de formación de los anillos, así como los mecanismos que afectan a su longevidad -desconocemos con certeza si en todos los casos los sistemas de anillos son más o menos permanentes o si tienen una duración determinada por distintos factores- no se comprenden del todo y hay diferentes teorías que podrían explicarlos.

El caso es que nuevo artículo apunta a que, muy probablemente, los responsables de la escasa densidad de los anillos de Júpiter han sido sus satélites. Los científicos han realizado simulaciones físicas en las cuales la existencia de grandes satélites dificultaba la capacidad del planeta para mantener un gran sistema de anillos.

Esto nos hace pensar que Júpiter tuvo en el pasado unos anillos más densos, aunque quizás no en el sentido que lo son los de Saturno, pero la presencia de los satélites galileanos fue barriendo de sus órbitas las partículas de hielo y polvo que conformaban este sistema, ya fuese dándoles más velocidad y acabando por ser expulsadas del sistema joviano o atrayéndolas hacia los satélites, acabando sobre la superficie de estos.

Distribución de satélites por tamaño y distancia en Júpiter y Saturno. En gris, la región donde se encuentran los anillos en cada uno de los planetas. Cortesía de Kane et al (2022)

Saturno también tiene satélites, pero el papel de los satélites en su sistema de anillos es diferente por diversos factores: el primero, la masa de los satélites en el entorno e interior del sistema de anillos es mucho menor que en el sistema joviano, que tiene muy cerca de los anillos a los satélites galileanos, y, por otro, los pequeños satélites que hay dentro de los anillos de Saturno ayudan por el efecto de la gravedad que ejercen sobre las partículas del anillo, a mantenerlos estables.

Además, estos satélites incluso pueden contribuir a mantener la densidad de partículas de los anillos, ya que los impactos que sufren estas lunas pueden lanzar partículas a la órbita de Saturno y que acaben formando parte de estos.

El anillo E de Saturno está compuesto principalmente por partículas expulsadas de Encélado, una de las de mayor actividad geológica de nuestro Sistema Solar, contribuyendo a la longevidad del propio anillo, que va recibiendo un aporte continuo de material. Imagen cortesía de la NASA/JPL

¿Por qué son tan interesantes los anillos desde el punto de vista de la geología? Puesto que es muy difícil conocer el interior de los gigantes gaseosos debido a sus tremendas condiciones de presión, temperatura, vientos y gravedad, la oscilación de las partículas de los anillos nos puede ayudar a descubrir la distribución de las masas en el interior de los planetas.

Pero también pueden ser un reservorio de partículas primigenias de la formación de nuestro Sistema Solar, especialmente en algunas regiones que pueden haber sufrido menos perturbaciones gravitatorias por parte de los distintos satélites, y que nos servirían para muestrear su composición.

Incluso podrían servirnos para desentrañar la historia de la evolución dinámica de los mini sistemas “planetarios” que tienen, por norma general, a su alrededor los gigantes gaseosos, abriéndonos también una ventana a estudiar las causas de la actividad interna de algunos de estos satélites.

Así que tenemos que ver los anillos como algo más que un bonito adorno planetario y maravillarnos no solo con el reflejo de su luz y sus discontinuidades, sino como una verdadera fuente de información de la que podremos aprender detalles

Bibliografía:

Kane, S. R., & Li, Z. (2022). The Dynamical Viability of an Extended Jupiter Ring System (Version 2). arXiv. doi: 10.48550/ARXIV.2207.06434

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

El artículo ¿Por qué Júpiter no tiene unos anillos tan espectaculares como Saturno? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Ictidomys tridecemlineatus Fuente: Wikimedia Commons

Los mamíferos que viven en nuestra latitud y más al norte han de afrontar una situación difícil si permanecen activos durante el invierno. Por un lado, deben gastar mucha energía para contrarrestar la pérdida de calor que experimentan al bajar la temperatura ambiental. Por el otro, al haber poca comida, difícilmente pueden obtener del alimento la energía que necesitan gastar para producir el calor necesario que les permita mantener su temperatura corporal constante. Han de recurrir, para ello, a metabolizar las reservas almacenadas.

Por esa razón, unos cuantos mamíferos que habitan en zonas geográficas en las que en invierno hace mucho frío y hay poca comida, hibernan. Sortean esa situación, la esquivan. No se mantienen activos durante ese periodo. Suprimen la actividad física y reducen mucho la temperatura corporal; podría decirse que “renuncian” a mantenerla elevada. De esa manera su metabolismo sufre un descenso muy fuerte, gastan así mucha menos energía. La hibernación es, en definitiva, un mecanismo de ahorro. Pero es un mecanismo que esconde misterios. Uno de ellos es la forma en que se las arreglan los animales que la practican para evitar perder masa muscular durante los meses que pasan en letargo. Cuando un animal permanece inactivo durante un periodo largo de tiempo, lo normal es que pierda masa muscular.

Los animales reciclamos proteínas de manera permanente. Continuamente las degradamos para volver a sintetizarlas a continuación; están sometidas a  renovación sin pausa. Pero ese reciclaje no cursa con una eficiencia del 100%. Una pequeña parte del nitrógeno de las proteínas se pierde. Los mamíferos eliminamos ese nitrógeno en la orina mediante la molécula de urea.

Debido a la caída de la actividad metabólica, la velocidad a que se renuevan las proteínas disminuye mucho durante la hibernación, por lo que también baja mucho la cantidad de nitrógeno que se podría perder así. No obstante, a pesar de que esa gran bajada del metabolismo la minimiza, la pérdida de nitrógeno podría ser de tal magnitud que provocase una pérdida muscular considerable. Sorprendentemente, eso apenas ocurre; los pequeños mamíferos que hibernan apenas pierden musculatura. Tan es así que cuando recuperan su nivel de actividad normal a final de invierno o primavera, su masa muscular apenas ha disminuido y pueden desarrollar una vida normal.

Un hallazgo reciente ha arrojado luz sobre este misterio. En un estudio hecho con ardillas de la especie Ictidomys tridecemlineatus se ha descubierto que unas bacterias que viven en su intestino -en sus ciegos intestinales, para ser precisos- parecen tener un papel crucial en este asunto. Una parte, al menos, de la urea que resulta de la degradación de proteínas en el hígado es transportada por la sangre hasta los ciegos intestinales. Una vez allí, unas bacterias rompen las moléculas de urea y las transforman en moléculas de amonio -que es la forma disuelta del amoniaco- y de dióxido de carbono. Utilizan el amonio resultante para sintetizar aminoácidos que son absorbidos desde la luz intestinal de las ardillas a la sangre. Y de esa forma llegan a las células, donde son utilizados para sintetizar proteínas.

El proceso recuerda mucho a lo que ocurre en el sistema digestivo de los rumiantes, donde los microorganismos desempeñan, entre otras, esa misma función, recuperando el nitrógeno que se podría perder en forma de urea y utilizándolo para sintetizar sus propios aminoácidos que, tras ser absorbidos, son usados para sintetizar nuevas proteínas. Un mismo mecanismo, la conversión de la urea en aminoácidos por microorganismos simbiontes, sirve al ganado para optimizar el uso del nitrógeno y a los hibernantes para salvaguardar su masa muscular. Esos microorganismos son herramientas biológicas multiusos.

Fuente: M D Regan et al (2022): Nitrogen recycling via gut symbionts increases in ground squirrels over the hibernation season. Science 375 (6579): 460-463.

 

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

El artículo Herramientas biológicas multiusos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Bilbao volvió a acoger el pasado 20 de mayo de 2022 “Las pruebas de la educación”, una jornada que abordará diversas cuestiones educativas con la evidencia científica existente. Esta quinta edición está organizado por la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU y la Fundación Promaestro con la colaboración del Consejo Escolar de Euskadi, y se celebró en el Bizkaia Aretoa – UPV/EHU de la capital vizcaína.

La jornada consta de cinco ponencias de media hora de duración en la que se tratan temas como la problemática relacionada con los juegos de azar en el ámbito escolar, el impacto de la inmigración en el rendimiento del alumnado o el debate sobre la jornada escolar continua o partida, entre otras cuestiones. La dirección del seminario corrió de nuevo a cargo de Marta Ferrero profesora de la Facultad de Formación del Profesorado y Educación de la Universidad Autónoma de Madrid.

Para dar comienzo a la sesión, el profesor de la Universidad Complutense de Madrid Juan Francisco Navas aborda la problemática de los juegos de azar, actividad con un gran potencial adictivo, en el ámbito escolar y sobre cómo el ofrecer información al alumnado de las trampas y riesgos que conlleva esta actividad puede ser la base para que desarrollen las herramientas necesarias que les ayuden a no apostar.

 



 

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

El artículo Las pruebas de la educación: Juan Francisco Navas – El juego de azar en el ámbito escolar se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Fuente: UPV/EHU

La división de cáncer del grupo Signaling Lab de la Universidad del País Vasco, dirigida por Iker Badiola, profesor de la Facultad de Medicina y Enfermería de la UPV/EHU, en colaboración con el grupo de investigación del profesor Alejandro Sánchez de la Universidad de Santiago de Compostela, ha desarrollado una nanopartícula que ha demostrado su eficacia reduciendo la metástasis hepática en un 80% en pruebas con ratones. Al año se producen en el mundo alrededor de 1.500.000 de casos de metástasis hepática por cáncer de colon (800.000) y de cáncer de hígado (700.000).

La formulación fue presentada al programa de estudios preclínicos del Instituto Nacional del Cancer (National Cancer Institute, NCI) de los Estados Unidos, del Instituto Nacional de Salud (National Institute of Health, NIH) norteamericano, que la ha seleccionado para someterla a pruebas preclínicas en sus laboratorios homologados, tras superar un severo proceso de selección. En el programa de investigación también participa la agencia reguladora del medicamento estadounidense  (Food and Drug Administration, FDA).

Un revulsivo para su desarrollo a gran escala

Esta nanopartícula ha sido patentada por la Universidad del País Vasco y recibió el premio Ernesto Vieitez otorgado por la Real Academia de las Ciencias Gallegas en 2019. La formulación ha sido transferida para su desarrollo a la empresa Nanokide Therapeutics SL, una spin-off del grupo de investigación Signaling Lab creada en 2021 en Zitek, el programa de apoyo al emprendimiento del Campus de Bizkaia de la UPV/EHU.

La empresa Nanokide Therapeutics SL trabaja en el campo de las terapias avanzadas y desarrollo formulaciones basadas en nanosistemas para el tratamiento del cáncer combinando nanoestructuras con tecnología miRNA y mRNA.

El profesor Iker Badiola, uno de los creadores de la nanopartícula y socio fundador Nanokide Therapeutics SL ha destacado la importancia del logro tanto en su vertiente científica como empresarial: «Desde el punto de vista científico ha sido avalado por una de las entidades científicas más importantes del mundo y, desde el punto de vista empresarial, se trata de un certificado de calidad que puede impulsar la proyección de Nanokide Therapeutics SL». Badiola apunta a que «la presencia de entidades como la FDA en el programa, que realizan la labor de vigilancia tecnológica, son un aval de gran valor de cara a la consecución de financiación y socios estratégicos para Nanokide Therapeutics en el desarrollo a su aplicación clínica».

Para saber más:

Nanopartículas para reducir la metástasis hepática del cáncer de colon

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

El artículo Las nanopartículas para el tratamiento de la metástasis hepática dan el siguiente paso se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Esta es la pregunta que todo el mundo se hace cuando llegan estas fechas del año, ¿a dónde nos vamos de vacaciones? ¿Mar o montaña? Y muchas veces nos hemos respondido lo mismo: Ojalá fuera posible estar en los dos sitios a la vez. Pues os voy a contar un secreto. En realidad, se puede… gracias a la Geología.

Por supuesto, esto tiene truco. Es muy probable que, si habéis dado un paseo por el monte mirando hacia las rocas de vuestro alrededor, os hayáis topado con algunos fósiles de antiguos organismos marinos. Cefalópodos ya extintos, como los ammonites y belemnites, erizos de mar, corales, esponjas, bivalvos, crinoideos, trilobites y un largo etcétera pueden acompañarnos en nuestro recorrido por una montaña con más de mil metros de altura y situada a cientos de kilómetros de la playa más cercana. Así que, en estos casos, si miramos lo que nos rodea con ojos geológicos y dejamos volar un poco nuestra imaginación, nos encontraremos dando un paseo por la montaña a la vez que buceamos en un mar con varios millones de años de antigüedad.

Detalle del fósil de un coral de hace más de 100 millones de años preservado en las rocas del monte Ranero, Karrantza (Bizkaia). El dedo se incluye como referencia para el tamaño. Imagen de Iranzu Laura Guede.

La presencia de estos fósiles marinos en zonas tan alejadas del litoral actual ha sido objeto de debate durante milenios. Incluso, hasta no hace mucho tiempo, era una prueba irrefutable del Diluvio Universal. La única explicación posible era que el mar hubiera cubierto esas zonas tan elevadas y después descendiera el nivel del agua hasta donde lo encontramos en la actualidad.

Pero esa explicación no convencía a todo el mundo. Uno de los más reacios a creerla fue Leonardo da Vinci. Hace más de 500 años, Leonardo encontró un montón de fósiles marinos en las montañas del norte de Italia. Y lo que más le llamó la atención fue observar que muchos de los fósiles de conchas marinas conservaban juntas las dos valvas. Esto entraba en contradicción con una inundación rápida y catastrófica, porque la fuerza del agua habría separado, roto y fragmentado las valvas. Así que Leonardo le dio la vuelta a la tortilla y planteó que lo que hoy son montañas, hace mucho tiempo constituía el fondo marino y que, por algún motivo que él no podía explicar, este suelo oceánico se había elevado hasta formar las grandes cordilleras que vemos en la actualidad.

Durante los siglos posteriores, los padres de la Geología estuvieron dándole vueltas a la idea de Leonardo, hasta que a mediados del siglo XIX surgió una hipótesis que intentaba ser la explicación definitiva, la hipótesis de los geosinclinales. Se sustentaba en la base (que hoy sabemos errónea) de que la Tierra se ha ido enfriando desde su formación, lo que provoca que se vaya encogiendo de forma progresiva. Al encogerse, se debían formar grandes depresiones que actuaban como zonas de acumulación de sedimentos. Pero llegaría un momento en que se depositaría tanta cantidad de sedimento que provocaría que los márgenes de la depresión fuesen acercándose poco a poco y ese empuje de los bordes provocaría el plegamiento y ascenso vertical de los antiguos sedimentos, formando las montañas.

La hipótesis sonaba muy chula, pero tenía un pequeño problema, no podía explicar la formación de todas las cadenas montañosas. Pero la solución apareció a mediados del siglo pasado, cuando empezaron a investigarse en detalle los fondos oceánicos. Esto dio lugar a que, a finales de los años sesenta, se definiese la teoría que, por fin, puede explicar la formación de las montañas, la Tectónica de Placas.

De manera muy resumida, la capa más externa de nuestro planeta, la litosfera, es sólida y rígida y está dividida en trozos que se llaman placas tectónicas. Estos fragmentos se desplazan sobre la capa que tienen justo por debajo, la astenosfera, que es un semisólido plástico y viscoso. Para hacernos una idea, con nuestro planeta ocurre lo mismo que si ponemos una galleta (litosfera) sobre un bol con natillas (astenosfera), partimos la galleta en pedazos (placas tectónicas) y movemos el bol con movimientos continuos de muñeca (desplazamiento de las placas).

Cuando chocan entre sí dos placas tectónicas, parte de los materiales rocosos que se encuentran depositados en sus márgenes se comprimen y se apilan, engrosando la litosfera y dando lugar a una gran acumulación elevada de rocas plegadas y deformadas que denominamos cordilleras montañosas. Este es el proceso de formación de montañas y se llama orogenia (del griego “oros”, montaña, y “génesis”, origen).

Rocas calizas, formadas en un mar tropical poco profundo hace unos 120 millones de años, que hoy encontramos en la cima del monte Untzillatx, Parque Natural de Urkiola (Bizkaia). Imagen de Iranzu Laura Guede.

La última gran orogenia todavía continúa en la actualidad, pero tuvo su etapa más compresiva hace entre unos 80 y 20 millones de años aproximadamente, y la conocemos como Orogenia Alpina. Como su propio nombre indica, es la que ha dado lugar a la cordillera de los Alpes, pero también a otras cadenas montañosas más cercanas, como los Pirineos o las Béticas. En nuestro caso, comenzó cuando la placa Africana chocó contra la placa Euroasiática, encontrando a la microplaca Ibérica en medio y apachurrándola de norte a sur. Así, las rocas que se habían formado a partir de los sedimentos depositados en el fondo marino millones de años antes de la colisión de las placas tectónicas, se elevaron al apilarse unos sobre otros y hoy en día se encuentran en la cima de algunos de los cinturones montañosos de mayor altura de nuestra geografía.

Gracias a la dinámica litosférica y la tectónica de placas, cuando vamos a dar un paseo por algunas de las montañas que nos encontramos en la Cordillera Cantábrica, los Pirineos o las Béticas, en realidad estamos pisando rocas formadas hace millones de años en el fondo de mares tropicales llenos de vida. Así que podemos cerrar los ojos e imaginar que estamos buceando en alguna cala de aguas transparentes de las Bahamas. Ya no tenemos que elegir entre mar o montaña, la Geología nos lo ofrece todo a la vez.

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 ¿Mar o montaña? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Margherita Beloch Piazzolla tuvo una larga vida con la geometría como eje de estudio e investigación. Desde la matemática teórica a la aplicación de esta disciplina a la resolución de problemas cartográficos o médicos, sus aportaciones fueron notables e ingeniosas.

Margherita Beloch Piazzolla. Fuente: Enciclopedia delle donne.

 

Margherita Beloch Piazzolla nació el 12 de julio de 1879 en Frascati, en la provincia de Roma. Su madre, Bella Bailey, era estadounidense. Su padre era el historiador alemán Karl Julius Beloch. Su hermana pequeña, Dorotea, fue una compositora centrada fundamentalmente en la ópera.

Supervisada por el matemático Guido Castelnuovo (el padre de Emma Castelnuovo), Margherita se graduó en la Universidad de Roma La Sapienza en 1908, presentando una tesis sobre transformaciones birracionales en el espacio (Sulle trasformazioni birazionali nello spazio). Por su calidad, fue publicada al año siguiente en la revista Annali di Matematica Pura ed Applicata.

Comenzó a trabajar como asistente voluntaria de Castelnuovo en la Cátedra de Geometría Analítica y Proyectiva. Fue nombrada asistente de geometría descriptiva en la Universidad de Pavía en 1919. Al año siguiente ocupó el mismo cargo en la Universidad de Palermo; allí trabajó junto al especialista en geometría algebraica Michele De Franchis. En 1927 ganó una plaza de catedrática en la Universidad de Ferrara, encargándose de la enseñanza de geometría descriptiva, geometría superior, matemática complementaria y matemática superior. Permaneció en esta institución hasta su jubilación en 1955.

Margherita y la geometría algebraica

Después de su tesis, Beloch trabajó en la clasificación de superficies algebraicas, estudiando las configuraciones de curvas racionales que se encuentran en estas superficies. Demostró un importante resultado: “Las superficies hiperelípticas de rango 2 se caracterizan por contener 16 curvas racionales”.

Realizó también algunas contribuciones a la teoría de curvas algebraicas asimétricas. Continuó trabajando en las propiedades topológicas de curvas algebraicas planas o soportadas por superficies regladas o cúbicas durante la mayor parte de su vida, escribiendo numerosos artículos sobre estos temas.

Contribuciones a la papiroflexia

El primer libro que apunta a la papiroflexia como herramienta para construir pruebas geométricas es el famoso Geometric Exercises in Paper Folding publicado en Madrás en 1893 por el matemático T. Sundara Row. Este manual fue conocido en Europa gracias a una observación del especialista en geometría Felix Klein en su libro Vorträge über ausgewählte Fragen der Elementargeometrie (Problemas seleccionados sobre geometría elemental, 1895). En ese texto, Row afirmaba que no es posible construir la raíz cúbica de 2 utilizando la técnica del plegado de papel.

Beloch fue, además de matemática teórica, una pionera en el estudio de la papiroflexia como herramienta de construcción geométrica. En 1936 descubrió que, mediante el doblado de papel, es posible encontrar las tangentes comunes a dos parábolas, lo que permitía a su vez resolver ecuaciones cúbicas generales. Margherita adaptó el método visual de Lill, un procedimiento visual para encontrar las raíces reales de un polinomio de una variable de cualquier grado, en su construcción mediante origami. De esta manera, Beloch refutó la afirmación de Row. Publicó su hallazgo en Sul metodo del ripiegamento della carta per la risoluzione dei problemi geometrici (Periodico di Mathematiche Ser. 4, 16 (1936) 104-108), donde señalaba también la posibilidad de resolver ecuaciones de cuarto grado mediante ese método, ya que se pueden reducir a la resolución de ecuaciones de segundo y de tercer grado.

Este procedimiento se conoce hoy en día, en su honor, como el “pliegue Beloch”: dados dos puntos y dos rectas, se trata de trazar un pliegue de manera que se sitúe un punto sobre cada recta.

Pliegue Beloch. Fuente: EMOZ.

 

Contribuciones a la fotogrametría

Beloch también se interesó por la fotogrametría (la técnica que estudia la forma, las dimensiones y la posición en el espacio de un objeto usando esencialmente medidas realizadas a partir de fotografías de dicho objeto)​ y la aplicación de las matemáticas, en particular la geometría algebraica, a esta disciplina.

Uno de los problemas a los que se dedicó fue el de la reconstrucción cartográfica a través de fotografías aéreas.

También investigó sobre la aplicación de métodos de fotogrametría terrestre a la radiología con fines médicos. La cuestión fundamental era realizar mediciones exactas de imágenes de partes internas del cuerpo humano obtenidas mediante rayos X para proceder después a su reconstrucción fotogramétrica.

En el caso de órganos con movimientos involuntarios (como el corazón) la cuestión se complicaba a la hora de realizar los radiogramas. Para salvar este problema, Beloch construyó un equipo, el “medidor de precisión”, compuesto por dos dispositivos (de toma y de retorno), que permitía realizar dos radiografías simultáneamente, evitando que la radiación destinada a una de las placas sensibles incidiera en la otra. Además, llevaba automáticamente las imágenes radiológicas a las medidas de las distancias de los puntos del objeto fotografiado, sin necesidad de complicados dibujos o cálculos.

Presentado en 1938 en la Exposición de Invenciones «Leonardo da Vinci» de Milán, en la sección médica, fue galardonado con la Copa de Plata del Ministerio de Educación Nacional.

Margherita falleció en Roma el 28 de septiembre de 1976, a los 97 años. Una larga vida dedicada, con notable éxito, a la geometría.

Referencias

• MassimoKofler, Margherita Beloch Piazzolla, Enciclopedia Delle Donne

• Paola Magrone and Valerio Talamanca, Folding cubic roots: Margherita Piazzolla Beloch’s contribution to elementary geometric constructions, 16th Conference on Applied Mathematics APLIMATH 21, 2017

• Beloch Piazzolla Margherita, Scienza a due voci dell’Università di Bologna

• Margherita Piazzolla Beloch, Wikipedia (italiano e inglés)

 

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

El artículo Margherita Beloch Piazzolla, geómetra se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Philipp Eduard Anton von Lénárd ganó el premio Nobel de física de 1905 por sus trabajos con los rayos catódicos, pero hoy día se le recuerda más por su actividad política que por su ciencia. Se afilió al Partido Nazi en 1924 y se convirtió en un rabioso portavoz contra la “ciencia judía” en general y contra Einstein en particular. Llegó a ser asesor de Hitler y cabeza visible de la “física aria”.

Philipp Lénárd en 1942. Foto: Bundesarchiv

Lénárd comenzó su carrera estudiando los rayos catódicos, haces de electrones que viajan por un tubo de vacío en el que hay dos electrodos metálicos entre los que hay una diferencia de potencial (se llaman catódicos porque son emitidos por el electrodo negativo, el cátodo). El electrón había sido descubierto experimentalmente en 1897 por J.J. Thomson, y mucha de la investigación de Lénárd se centraba en intentar comprender la naturaleza de la electricidad. En 1899 Lénárd probó que los rayos catódicos se creaban también cuando la luz incidía sobre superficies metálicas, y pudo comprobar que la presencia de campos eléctricos y magnéticos afectaba a los rayos. No estaba nada claro cómo la luz y el metal podían producir electrones, o por qué se ralentizaban o cambiaban de dirección por la acción de distintos campos. Los mecanismos no se comprendieron hasta 1905, cuando Einstein publicó su artículo sobre el efecto fotoeléctrico: el concepto de que los cuantos de luz arrancaban electrones individuales del metal. Por tanto, los primeros trabajos de Lénárd están indisolublemente asociados al nombre de Einstein.

Al principio esto unió a los dos científicos. Einstein y Lénárd se escribieron cartas para seguir sus respectivas investigaciones en las que mostraban gran admiración el uno por el otro. En una carta Einstein llamaba a Lénárd “gran maestro” y un “genio”. Lénárd, a su vez, hizo campaña para nombrar a Einstein profesor en Heidelberg y lo describió una vez como un “pensador profundo y trascendental”. Pero su relación cambió radicalmente en cinco años.

La creciente aversión (puede que odio) hacia Einstein parece que surgió de una combinación de factores. Por un lado, Lénárd despreciaba la teoría de la relatividad de Einstein. Se aferraba a la teoría del éter, la idea de que había una sustancia física que llenaba el vacío del espacio. Einstein pensaba que la teoría del éter había sido desacreditada hacía ya bastante tiempo. De hecho la teoría de la relatividad parte de la base de que no hay éter. Einstein, además, no era tímido a la hora de expresar sus opiniones: en 1919 Lénárd dio una conferencia defendiendo el éter que Einstein describió como “infantil”.

Lénárd antiEinstein

En 1917, Lénárd afirmó que aceptaba la teoría especial de la relatividad, pero solo una parte de la teoría general (en poco tiempo cambiaría de nuevo de opinión con respecto a la especial). Ambos físicos se enfrentaron en una serie de publicaciones: Lénárd atacando la relatividad general y Einstein defendiéndola. Estas publicaciones se volvieron cada vez más personales debido, muy probablemente, a dos razones: simples celos (Einstein se había hecho un nombre, entre otras cosas, mejorando de forma notable un trabajo comenzado por Lénárd) y antisemitismo.

Lénárd obtuvo oficialmente su carné del Partido Nacional Socialista Obrero Alemán (popularmente Partido Nazi) en 1924, mucho antes de que fuese políticamente necesario o popular, pero desde muchos años antes ya se identificaba con las posiciones antisemitas que defendía. Empezó a hablar en contra de los científicos judíos en general, y de Einstein y Max Born en particular. Sus afirmaciones eran del siguiente tenor: “el judío carece notablemente de comprensión de la verdad, a diferencia del investigador ario con su seria y cuidadosa voluntad de verdad”. Lénárd fundó un grupo llamado la Liga Antirrelatividad, que daba conferencias sobre el “fraude judío” que, según ellos, suponía la teoría de la relatividad [*].

A la conferencia impartida el 24 de agosto de 1919 por este grupo asistió el propio Einstein y se le vio riéndose silenciosamente en su asiento, a pesar de los calificativos iracundos que se le lanzaban. La aparente indiferencia era solo eso, apariencia: Einstein respondió al grupo en una carta abierta publicada en el periódico Berliner Tageblatt. La carta no fue precisamente el mejor texto de Einstein. De hecho, la carta da de él una imagen vulgar y de estar a la defensiva no solo cuando habla de su teoría, sino también cuando recurre al ad hominem al acusar a Lénárd de ser un físico teórico de segunda categoría y, por añadidura, superficial.

Que Einstein merecía el premio Nobel estaba claro, por lo menos, desde 1910. Lénárd tiene el dudoso honor de haber sido el que movió los hilos, a base de influencias, tergiversaciones, restando importancia y reclamando la falta de pruebas, para crear tal confusión que el comité Nobel no se decidió a conceder el premio hasta que las posiciones quedaron claramente definidas. Y aun así, no se atrevió a concederlo por la relatividad, sino por el efecto fotoeléctrico.

Nota:

[*] Cien años después no faltan seguidores de esta corriente que buscan errores continuamente en las ideas de Eisntein de forma anticientífica: poniendo primero el resultado, el prejuicio ideológico, y buscando formas de sostenerlo. De hecho, la inmensa mayoría de comentarios en este Cuaderno (no publicados, obviamente) a esta serie y a Teoría de la invariancia, en la que se explican los conceptos básicos de la relatividad, son de este tipo de comentaristas.

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

Una versión anterior de este artículo se publicó en Experientia Docet el 11 de octubre de 2009.

El artículo Einstein y Philipp Lénárd se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

David Barrado Navascués

El Telescopio James Webb ha observado estrellas en su primeras y rápida etapa de formación, en la nebulosa Carina. Para una estrella individual, este período solo dura entre 50.000 y 100.000 años. Fuente: NASA, ESA, CSA y STScI

NASA, en colaboración con ESA y CSA, han distribuido las primeras imágenes científicas tomadas con el nuevo telescopio espacial James Webb. Un éxito de la colaboración internacional.

Son cinco imágenes y espectros de diversos objetos astrofísicos que cubren las diferentes capacidades técnicas del telescopio y de sus instrumentos. Una muestra pequeña pero magnífica de la revolución científica que se aproxima.

Una lupa cósmica que permite ver lo que hay detrás

La primera imagen, “filtrada” por el presidente de EE UU en una ceremonia muy medida, esencialmente para el público norteamericano, muestra una lente gravitacional: un cúmulo de galaxias funciona como una lente que magnifica lo que hay detrás y que de hecho permite observar otras galaxias cuando eran extremadamente jóvenes, situadas a 13 100 millones de años luz. Así, observamos miles de galaxias en una imagen tridimensional. Se podría decir que en esta imagen el tiempo se hace visible. Pura poesía hecha retrato.

La primera imagen presentada de James Webb apunta al cúmulo masivo de galaxias J SMACS, el punto más brillante en el centro. Fuente: NASA, ESA, CSA y STScILa huella de evidencia de agua, nubes y neblina en la atmósfera de un exoplaneta

Los datos correspondientes al exoplaneta WASP-96 b, uno de los ya más de 5 000 detectados en la Vía Láctea, contienen información esencial sobre su atmósfera con unos detalles sin precedentes. Es un espectro que nos permite detectar diferentes compuestos químicos y estudiar con detalle sus propiedades. Se ha detectado vapor de agua en una atmósfera extremadamente caliente en un planeta de masa similar a la de Júpiter pero situado a una distancia muy próxima a su estrella central. Un mundo exótico, una visión extremadamente sugestiva.

La firma distintiva del agua, junto con evidencia de nubes y neblina en el exoplaneta WASP-96 b. Fuente: NASA, ESA, CSA y STScIEl último aliento de una estrella moribunda en la nebulosa Anillo Sur

El Anillo Sur, o nebulosa de Ocho Ráfagas, es una nebulosa planetaria, una nube de gas en expansión expulsada por el astro, que rodea a una estrella moribunda. JWST ha observado el resultado de este óbito estelar: los restos de la muerte de un sistema de dos astros similares al Sol. Las nebulosas planetarias se encuentran posiblemente entre los objetos más bellos que pueden existir en el universo: los últimos suspiros al apagarse, una despedida fastuosa.

Dos imágenes de la Nebulosa del Anillo Sur y sus dos estrellas tomadas con distintos instrumentos del James Webb. NIRCam (L) y MIRI (R). La estrella moribunda, más tenue, está expulsando gas y polvo a través del cual Webb ve con un detalle sin precedentes. Fuente: NASA, ESA, CSA y STScIEl Quinteto de Stephan: galaxias atrapadas en la música de la gravedad

El Quinteto de Stephan es un conjunto de galaxias que están interactuando, posiblemente uno de los espectáculos más dramáticos de universo: una danza cosmológica que sigue la música de la gravedad, un lento vals que sigue sorprendiendo por la multiplicidad de los detalles que el telescopio James Webb está revelando. Además, el instrumento MIRI permite observar las proximidades de un agujero negro, el gas que podría ser devorado por él: Saturno devorando a sus hijos a escala extragaláctica.

Aunque se llama un ‘Quinteto de Stephan’, solo cuatro de las galaxias están realmente juntas y atrapadas en una danza cósmica. Fuente: NASA, ESA, CSA y STScIEl acantilado cósmico en el que nacen las estrellas

La gran finale la proporciona la nebulosa de Carina, una inmensa nube de polvo y gas donde se están formando miles de estrellas. Las más masivas emiten una sorprendente cantidad de energía que comprime el material en sus inmediaciones, creado una inmensa ola, un tsunami que barre los que se encuentra a su paso: caos y creación en el mismo proceso.

Este paisaje de ‘montañas’ y ‘valles’ es una joven región de formación de estrellas en la Nebulosa Carina. Capturada en luz infrarroja por el nuevo Telescopio Espacial James Webb de la NASA, esta imagen revela por primera vez áreas previamente invisibles de nacimiento de estrellas. Llamada Cosmic Cliffs, la imagen aparentemente tridimensional de Webb parece montañas escarpadas en una noche iluminada por la luna. Fuente: NASA, ESA, CSA y STScI

De este magnífico regalo que nos ha entregado el telescopio James Webb quiero destacar el espectro del planeta por la información tan detallada que nos proporciona de algo que en realidad es invisible, que queda oculto por la estrella del sistema. Solo una tecnología muy sofisticada y unas técnicas de análisis muy ingeniosas nos permiten inferir cómo es su atmósfera. Esta misma vía se usará eventualmente para observar planetas similares a la Tierra que se encuentren en sus zonas de habitabilidad. También quiero resaltar la belleza estética de la nebulosa de Carina, el drama galáctico y las respuestas que ya han dado estas imágenes a problemas que han estado presentes desde tiempos inmemoriales.

El Quinteto de Stephan, aunque también de magnífica belleza, tal vez podía haber sido mostrado aumentando la gama de colores para indicar las distintas poblaciones estelares, junto con el polvo y el gas. Aun así, maravilla la imagen por la complejidad de las interacciones que se aprecian.

El estupor del mundo

El telescopio James Webb es ya stupor mundi, el estupor del mundo. Las sorpresas no han hecho nada más que empezar.

Una vez más, y de forma espectacular, queda claro que la ciencia básica es una actividad que no solo produce conocimiento, sino también belleza y, mucho más importante, cooperación internacional. Más que nunca, y debido a los tremendos desafíos a los que la humanidad se enfrenta, ciencia, ciencia, ciencia.

Sobre el autor: David Barrado Navascués es Profesor de Investigación en el área de Astrofísica en el  Centro de Astrobiología (INTA-CSIC)

Para saber más:

El sucesor del Hubble: el telescopio espacial James Webb

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

El artículo Las cinco fotos del James Webb se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Es complicado que actualmente no nos inunden los bulos y las noticias falsas en redes sociales. Es tan común que, hay cuentas, colectivos y personas dedicadas a desmentirlos. Sin embargo, ¿es necesaria esa labor?

Hago esta pregunta mientras refresco por enésima vez cualquier red social cuya aplicación tenga en el teléfono móvil. ¿Cómo me voy a tragar yo un bulo por redes sociales? Tengo suficiente criterio como para comprobar si las fuentes son fiables y la información verídica. Además, mis contactos en redes sociales también tienen criterio como para no compartir noticias falsas. En cambio, sí pienso que otra gente puede creerse bulos con facilidad.

Entonces, ¿por qué otra gente sí, pero yo no? Vamos a preguntarle a la sociología.

Las personas creen poder diferenciar la información falsa de la veraz mejor de lo que podrían otros. Esta creencia es una forma de mantener un autoconcepto positivo de uno mismo. Y es también la hipótesis del “Efecto de la Tercera Persona”.

W. Phillips Davidson propuso esta hipótesis en 1983, haciendo referencia a los medios de comunicación tradicionales. En concreto, la hipótesis dice que ‘las personas tienden a pensar que los medios influencian más a otra gente que a sí mismos’.

El alcance de las noticias falsas en redes sociales influenciado por el Efecto de la Tercera Persona. Ilustració: Rosario García Hernández.

 

Conociendo el Efecto de la Tercera Persona (ETP, a partir de ahora) y el funcionamiento de las redes sociales, no sería descabellado pensar que el ETP ocurre con frecuencia entre los usuarios de las RRSS. Incluso, que las RRSS se aprovechan del ETP (viralización, cámaras de eco, polarización de opiniones, etc.)

También podría plantearse que, con un mayor ETP, las personas pudieran pedir un mayor control de la difusión y publicación de información en línea. Al igual que una mayor “alfabetización digital” de los usuarios de RRSS, es decir, la toma de medidas para enseñar a las personas a ser críticas con la información.

Algunas de estas suposiciones son las que se han planteado como hipótesis en el estudio realizado por S. Mo Jang y Joon K. Kim. El estudio se hizo para observar el ETP en las noticias falsas sobre política tras las elecciones de 2016 en EEUU.

Como resultados obtuvieron que sus dos primeras hipótesis se corroboraban: el ETP ocurre respecto a las noticias falsas, tanto en la percepción individual, como de grupo. Es decir, una persona pensará que ella y los miembros de su grupo se creen menos noticias falsas que los miembros del otro grupo.

Otro resultado interesante del estudio fue que los individuos con una mayor percepción del ETP no estaban a favor del control y la regularización de las noticias falsas. Sin embargo, la mayoría de los participantes del estudio estaban a favor de la educación para el análisis crítico de la información.

Otro estudio se centra más en la existencia del ETP sobre la información en línea. En este estudio se les preguntó a los participantes quién de entre ellos, sus amigos u otras personas se verían más influenciadas por la información en un sitio web. La mayoría de los participantes se consideraban a sí mismos como los que serían menos influenciados.

De estos dos estudios podemos concluir que, como habíamos planteado antes, el ETP se da entre los usuarios de las redes sociales y otros medios digitales. Por lo que, aparte de ser conscientes del ETP y plantearnos nuestro propio sesgo, quizás deberíamos aplicar la educación para el análisis crítico de la información como una forma de controlar la propagación y el daño de los bulos y las noticias falsas.

Referencias consultadas:

Antonopoulos, N., Veglis, A., Gardikiotis, A., Kotsakis, R., & Kalliris, G. (2015). Web third-person effect in structural aspects of the information on media websites. Computers in Human Behavior doi: 10.1016/j.chb.2014.11.022

Davison, W. P. (1983). The third person effect in communication. Public Opinion Quaterly, 47 (1), 1-15. doi:10.1086/268763.

Jan S. M., Kim J. K. (2017) Third person effects of fake news: Fake news regulation and media literacy interventions Computers in Human Behavior, doi:10.1016/j.chb.2017.11.034.

Para saber más:

Sócrates y el efecto Dunning-Kruger en redes sociales
Emociones al alza, racionalidad a la baja
Correcto es lo que hace la mayoría: el principio de la prueba social

 

Autore: Rosario García Hernández (@swallowdraws, IG: @rosiswallow), alumne del Postgrado de Ilustración Científica de la UPV/EHU – curso 2020/21

Artículo original: Fake news: the third-person effect. Martha Villabona, Mapping Ignorance, 16 de noviembre de 2020.

 

“Ilustrando ciencia” es uno de los proyectos integrados dentro de la asignatura Comunicación Científica del Postgrado de Ilustración Científica de la Universidad del País Vasco. Tomando como referencia un artículo de divulgación, los ilustradores confeccionan una nueva versión centrada en la propia ilustración

 

El artículo Redes sociales, noticias falsas y el Efecto de la Tercera Persona se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

¿Estamos realmente diseñados para conectar con los demás? Si es así, ¿por qué siguen existiendo los psicópatas? ¿Se pueden tratar trastornos delirantes como la paranoia desde el punto de vista de la evolución? O ¿cómo ha cambiado la atracción sexual desde la época de nuestros ‘abuelos’ homínidos hasta ahora?

A estas y otras cuestiones relativas a la evolución del comportamiento humano se trató de dar respuesta durante la IV Jornada Nacional de Evolución y Neurociencias, evento organizado por la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU y la Red de Salud Mental de Bizkaia, que tuvo lugar los días 28 y 29 de abril en el Bizkaia Aretoa – UPV/EHU de Bilbao.

Desde que en 2017 un grupo de psiquiatras de la Red de Salud Mental de Bizkaia organizara la primera edición de esta jornada, la cita se ha convertido en un punto de encuentro para profesionales de distintos ámbitos científicos como la psiquiatría, la psicología, la biología o la filosofía con un interés común: la conducta humana desde una perspectiva evolucionista y su divulgación científica en un formato accesible y ameno para todos los públicos, a la par que riguroso y actualizado.

Una de las principales funciones del encéfalo es controlar el cuerpo. Las funciones cognitivas son, evolutivamente, indisociables del movimiento. Sin embargo, los humanos las hemos intentado separar hasta domesticarnos a nosotros mismos. Marcos Vázquez nos explica cómo emplear el ejercicio para reconectar con nuestros «genes salvajes» y los beneficios que esto conlleva.



Para saber más:

IV Jornada Nacional de Evolución y Neurociencias: Fernando Valladares – Del ejercicio a la ecología y viceversa
Envejecer sanamente gracias al ejercicio físico

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

El artículo IV Jornada Nacional de Evolución y Neurociencias: Marcos Vázquez – Ejercicio para des-domesticarnos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Herrerillo común. Fuente: Wikimedia Commons

Un nuevo trabajo de investigación indica que el cambio climático estaría afectando a la coloración del plumaje del herrerillo común (Cyanistes caeruleus).

El trabajo, que se ha llevado a cabo durante 15 años (2005-2019) mediante una colaboración entre científicos de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) y el Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Évolutive de Montpellier (CEFE-CNRS), se centró en dos poblaciones de herrerillos del sur de Francia, una localizada en las cercanías de Montpellier y la otra en el noroeste de la isla de Córcega.

Cada año, entre 2005 y 2019, se capturaron los herrerillos reproductores de cada población. Como resultado se consiguieron más de 5.800 observaciones sobre la coloración y otras características de estas aves.

El herrerillo común se caracteriza por su llamativa coloración: posee una corona azul y el pecho es de color amarillo. Los resultados obtenidos en el estudio muestran una disminución en ambas poblaciones de la coloración azul y amarilla entre el 2005 y 2019. Esto es, a día de hoy, en estas dos poblaciones, las coronas azules y los pechos amarillos de los herrerillos son de media de colores menos intensos que en el momento en el que empezó la investigación.

“Nuestro trabajo sugiere que los cambios ambientales, y en concreto el cambio climático, podrían ser el motivo principal por el cual aves como el herrerillo están sufriendo un cambio en sus rasgos físicos, más concretamente en el brillo e intensidad de sus coloraciones”, señala David López-Idiáquez, investigador del departamento de Biología Vegetal y Ecología de la UPV/EHU.

Cambios en los patrones de emparejamiento del herrerillo

“Se ha podido observar como la tendencia en ambos sexos y poblaciones es negativa en cuanto a brillo e intensidad de la coloración de las plumas, aunque en Córcega este cambio está más asociado con el clima”, explica López. “El cambio del color del plumaje parece ser resultado de la combinación entre la subida de temperatura (de 1,23ºC) y la bajada de las precipitaciones (0,64 mm), por lo que el cambio climático sería el potencial causante de esta diferencia”, apunta.

Puede parecer que solo es un cambio puramente estético, pero es justo lo contrario, ya que este cambio en el plumaje puede tener efectos en los “patrones de emparejamiento” de la especie. “En estas aves rasgos como la coloración funcionan como señales para indicar a los otros individuos la calidad del espécimen, que son decisivos, por ejemplo, a la hora de reproducirse”, precisa David López.

Cambios en nuestro entorno

“Este estudio se pudo realizar gracias al seguimiento continuo de las dos poblaciones de herrerillo durante más de 15 años, lo que pone de relevancia la importancia de contar con estudios a largo plazo para comprender los efectos del cambio climático sobre los ecosistemas que nos rodean”, resalta.

Cuando se da una variación en el territorio, las poblaciones de animales tienen 4 opciones: La primera, sufrir un cambio genético; la segunda, sufrir un cambio plástico (modificación en las características físicas sin cambios genéticos); la tercera, emigrar; y, por último, desaparecer. “Es importante destacar que este cambio no es genético sino plástico, una de las formas de adaptarse a las nuevas condiciones ambientales”, revela.

Referencia:

David López-Idiáquez, Céline Teplitsky, Arnaud Grégoire, Amélie Fargevieille, María del Rey, Christophe de Franceschi, Anne Charmantier, and Claire Doutrelant (2022) Long-Term Decrease in Coloration: A Consequence of Climate Change? The American Naturalist DOI: doi: 10.1086/719655

Para saber más:

El rojo y los cambios climáticos
Los fantasmas de la evolución

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

El artículo El cambio climático y los colores del herrerillo se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

El tono de un diapasón se puede ajustar con una simple lima. Si desgastas ligeramente la punta de sus brazos, la masa disminuye y el tono se vuelve más agudo. Si, por el contrario, lijas la base (el punto donde los dos brazos se unen al mango), o calientas un poco el metal, su elasticidad cambia y el tono se vuelve más grave.

John Shore, el inventor del instrumento, probablemente conocía estos principios, aunque fuese de forma puramente experimental. Un siglo después de que el trompetista presentase al mundo su nueva invención, el diapasón ya había ocupado su lugar en la historia de la música como afinador universal. Y, de la mano de su popularidad, llegó la necesidad de afinarlos con una gran precisión, de forma rápida y estandarizada.

Esto se proponía Jules Lissajous, cuando en 1854 desarrolló un nuevo método para comparar la afinación de los diapasones. Su idea era sencilla, elegante y, por qué no decirlo, de una gran belleza. Consistía en visualizar las vibraciones de los brazos del instrumento por métodos ópticos. Hasta el momento, los diapasones se habían afinado simplemente “de oído”. Cada nuevo instrumento se comparaba con uno de referencia, ya afinado, y se pulían sus brazos hasta que la frecuencia del sonido coincidiera. En cambio, Lissajous recurrió a la luz de una vela para poder detectar de manera directa cualquier mínima diferencia entre estas frecuencias.

«Estudio óptico de los movimientos vibratorios por el método de M. Lissajous», ilustración que aparece en el libro El mundo físico: gravedad, gravitación, luz, calor, electricidad, magnetismo, etc. de A. Guillemin. Barcelona, Montaner y Simón, 1882. Fuente: Fondo Antiguo de la Universidad de Sevilla /flickr

 

Él mismo describe su montaje en un artículo de 18571:

Primero operé con diapasones, siendo este pequeño aparato de todos los cuerpos vibrantes el más cómodo de manejar […]. Para hacer visible el movimiento vibratorio de un diapasón, fijo el extremo de una de las ramas sobre la cara convexa de un pequeño espejo plano de metal. La otra rama lleva un contrapeso, de modo que la sobrecarga es igual en las dos ramas.

Haciendo que la llama de una vela se reflejase en este pequeño espejo, Lissajous consiguió convertir el leve movimiento del diapasón en luz, en un fenómeno visible. A continuación, colocó un segundo diapasón, con su propio espejo, en dirección perpendicular al primero. Es decir, si el primer instrumento se movía en horizontal, el segundo lo hacía en vertical, y viceversa. Haciendo que la luz de la vela rebotase en cada uno de ellos de manera sucesiva, podía hacer que su movimiento se combinase para dar lugar a una única figura, hermosamente geométrica: las conocidas como figuras de Lissajous.

Ilustración original de «Memoria sobre el estudio óptico de los movimientos vibratorios» de M. (monsieur) Lissajous (1857). Fuente: Jeremy Norman Collection of Images – Creative Commons

 

Recuerdo la primera vez que vi una de estas figuras en el laboratorio de la facultad de física. Usábamos un osciloscopio para sintonizar dos señales eléctricas y debíamos observar los dibujos que aparecían en la pantalla para calcular la proporción entre sus frecuencias y el posible desfase entre ellas. Era un espectáculo verlas danzar. Pero lo realmente bonito es que las figuras de Lissajous solo se cierran (y, por tanto, en apariencia, solo se quedan “quietas”) cuando las frecuencias de las dos señales coinciden a la perfección, o bien guardan una proporción armónica exacta (esto es, una proporción definida por números enteros). Si las dos ondas son iguales, dibujan un círculo. Si mantienen una proporción de 2:1, trazan algo parecido a una mariposa, cuando el ratio es 3:2, el resultado recuerda a una doble espiral2. A medida que los armónicos aumentan, el dibujo se va volviendo más complejo. Pero la condición para congelar la imagen es siempre la misma: la figura solo se cierra si las frecuencias que le dan forma encajan a la perfección. Se requiere una afinación perfecta.

En la segunda mitad del siglo XIX, el mundo de la ciencia se esforzó por crear un sistema de unidades realmente universal. Es la época en la que se fundó Oficina Internacional de Pesas y Medidas, se definieron el metro y el kilogramo, y se construyeron patrones que se han seguido usando como referencia hasta hace muy poco. También, en el mundo de la música, se intentó definir un la universal3, y para capturarlo, Lissajous fabricó un diapasón estándar cuidadosamente afinado. Vibraba a 435 Hz a una temperatura ambiente de 15 °C. Estaba llamado a convertirse en el afinador de afinadores, medidor universal de toda la música. Con su movimiento daría forma a la música que se escucharía en adelante en las salas de conciertos de todo el planeta.

O ese era el plan. Como ya vimos, su reinado duró bien poco, en realidad. Hoy en día, el estándar de afinación está fijado en 440 Hz, y ni siquiera se respeta siempre. En Europa, es común afinar a 442 Hz. Las figuras de Lissajous en cambio, tuvieron su propio legado cultural. Su forma sinuosa, bella e hipnótica a partes iguales, las ha convertido en todo un referente visual. Han aparecido en el cine, asociadas a menudo a escenarios futuristas o de ciencia ficción, marearon a los espectadores en los títulos de crédito de Vértigo, y hasta se sospecha que dan forma a un conocido logo comercial. A mí, sin embargo, me gusta recordar su origen sonoro y musical. Todas esas figuras tienen su propia armonía de dos notas asociada, y es un intervalo consonante, perfectamente afinado.

Notas y referencias:

1Lissajous, Jules A. 1857. “Mémoire sur l’Etude optique des mouvements vibratoires.” Annales de chimie et de physique 3 (51): 147-232..

2Estas relaciones de frecuencia corresponden a los intervalos musicales de octava (2:1) y quinta justa respectivamente (3:2).

3En 1858 el gobierno francés creó una comisión encargada de establecer dicho estándar. Lissajous fue miembro de este comité, que también contó con grandes compositores como Héctor Berlioz o Gioachino Rossini.

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

El artículo Lissajous, afinador de afinadores se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Como ya hemos comentado en anteriores entradas del Cuaderno de Cultura Científica, la geometría plana está repleta de interesantes y atractivos teoremas, que suelen venir acompañados de diagramas con mucho encanto, como el teorema de Napoleón (véase la entrada Variaciones artísticas del teorema de Napoleón), el teorema de van Aubel (véase la entrada Una pequeña joya geométrica: el teorema de van Aubel), el teorema de Marion (véase la entrada El teorema de Marion (Walter)), el teorema de la bandera británica (véase la entrada El teorema de la ikurriña), el teorema de Pick (véase la entrada Calcular el área contando puntos) o el mismísimo teorema de Pitágoras (véase la entrada Pitágoras sin palabras).

Hexágono místico de Pascal (1965), del dibujante e ilustrador infantil estadounidense Crockett Johnson (1906-1975). Esta pintura recoge el esquema del conocido teorema (del hexágono místico) de Pascal. Imagen de la página web de The National Museum of American History

 

Estos resultados geométricos suelen tener diferentes tipos de demostraciones, en función de las técnicas utilizadas, la originalidad de las ideas contenidas, la complejidad de la misma o la extensión que ocupa. Lo más importante a la hora de demostrar un resultado matemático es obtener una demostración para el mismo, no importa lo larga, “poco elegante” o “aburrida” que nos pueda parecer, después ya podrán obtenerse demostraciones más originales, sugerentes, “hermosas”, simples o cortas. En esta búsqueda de la belleza en las demostraciones matemáticas también juegan un papel interesante las llamadas “demostraciones sin palabras”.

En 1973, el gran divulgador de las matemáticas Martin Gardner (1914-2010), se refirió a las demostraciones sin palabras como diagramas “en un vistazo” y señaló que “en muchos casos, una demostración farragosa puede ser suplida por una geométrica análoga, tan simple y bella que la veracidad de un teorema es casi vista en una ojeada”. Como comenta el matemático Roger B. Nelsen, una de las personas que más ha hecho por la difusión de las demostraciones sin palabras y autor de la serie de libros Proofs without Words (MAA), las demostraciones sin palabras no son realmente demostraciones matemáticas en sí mismas, son más bien diagramas, esquemas o dibujos que nos ayudan a comprender por qué un teorema es cierto o que encierran la idea de la verdadera demostración matemática. Son sugerentes, atractivas y todo un ejercicio de estímulo del pensamiento.

Demostración sin palabras de que la media geométrica de dos números es menor o igual que la media aritmética, y que es igual cuando ambos números son iguales, realizada por Charles Gallant, publicada en Mathematics Magazine en 1977 y recogida en el libro Proofs without words

 

Con esta entrada iniciamos una pequeña serie estival de demostraciones sin palabras de interesantes y hermosos teoremas geométricos. Esta primera entrada de la serie está dedicada a un teorema clásico de la geometría del plano sobre triángulos equiláteros, el conocido teorema de Viviani. Este resultado geométrico debe su nombre al matemático italiano Vincenzo Viviani (1622-1703), que fue discípulo de Galileo Galilei (1564-1642) y Evangelista Torricelli (1608-1647) y que muchos conocemos por la llamada curva de Viviani, que es la curva intersección de un cilindro y una esfera.

Curva de Viviani. Imagen de “Ag2gaeh” en Wikimedia Commons

 

Pero vayamos con el resultado geométrico anunciado, el teorema de Viviani.

Teorema de Viviani: La suma de las distancias de un punto cualquiera en el interior de un triángulo equilátero (o en alguno de sus lados) a cada uno de sus lados es igual a la altura del mismo.

Este es un resultado geométrico que es fácil de probar, sin más que utilizar que el área de un triángulo es la mitad del producto de la base por la altura: área triángulo = (base x altura ) / 2.
La demostración sería la siguiente: el triángulo equilátero ABC (de base BC y altura h) puede descomponerse como unión de los tres triángulos PBC (de base BC y altura x), PAB (de base AB y altura y) y PCA (de base CA y altura z). Tomando áreas para los cuatro triángulos,

área (ABC) = área (PBC) + área (PAB) + área (PCA),

y teniendo en cuenta que los lados del triángulo equilátero ABC son iguales AB = BC = CA (a cuya longitud llamaremos l), se tiene que

de donde se obtiene la igualdad deseada

En el libro Proofs without words, de Roger B. Nelsen, se recoge una primera demostración sin palabras del teorema de Viviani, publicada por Samuel Wolf en Mathematics Magazine, en 1989.

 

Expliquemos el motivo por el cual este esquema explicaría el teorema de Viviani. Para dar la explicación hemos llamado PA, PB y PC a las proyecciones (ortogonales) del punto P sobre los lados BC, CA y AB (es decir, PPA = x, PPB = z, PPC = y, de forma que el teorema establece que la altura h es igual a PPA + PPB + PPC), como se muestra en la imagen siguiente. En primer lugar, se realiza una copia desplazada A’B’C’ del triángulo equilátero ABC, de forma que el punto P quede en el lado A’C’, y denotamos por Q la proyección (ortogonal) de A’ sobre la recta RP, paralela a BC, y L a la proyección (ortogonal) de P sobre la recta A’B’.

 

Entonces, tenemos las siguientes igualdades:

Luego el diagrama anterior es una demostración sin palabras del teorema de Viviani.

La segunda demostración sin palabras del teorema de Viviani la descubrí en el hermoso libro Charming Proofs, A Journey Into Elegant Mathematics de Claudi Alsina y Roger B. Nelsen. Es una demostración sin palabras de una gran sencillez y belleza, que publicó el matemático japonés Ken-ichiroh Kawasaki en Mathematics Magazine, en 2005.

Es una hermosa demostración que se explica por sí sola.

Para terminar esta entrada estival del Cuaderno de Cultura Científica os dejo un problema que puede resolverse con una sencilla prueba sin palabras.

Problema (El cuadrado dentro del cuadrado): Demuéstrese que si se trazan rectas que unen los vértices del cuadrado con los puntos medios de uno de los lados opuestos, como se muestra en la siguiente imagen, entonces el área del cuadrado central es un quinto del área del cuadrado original.

Bibliografía:

1.- David Wells, The Penguin Dictionary of Curious and Interesting Geometry, Penguin Books, 1991.

2.- Roger B. Nelsen, Proofs without Words: Exercises in Visual Thinking, Mathematical Association of America, 1997.

3.- Roger B. Nelsen, Proofs Without Words II: More Exercises in Visual Thinking, Mathematical Association of America, 2001.

4.- Tim Doyle, Lauren Kutler, Robin Miller, Albert Schueller, Proofs Without Words and Beyond, Convergence, MAA, 2014.

5.- Claudi Alsina y Roger B. Nelsen, Charming Proofs, A Journey Into Elegant Mathematics, Mathematical Association of America, 2010.

 

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 Teoremas geométricos sin palabras: Viviani se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

A Julius Robert Oppenheimer se le recuerda como al padre de la bomba atómica. Un físico brillante a la par que excelente tecnócrata, Oppenheimer organizó la parte científico-técnica del Proyecto Manhattan. Antes de eso, ya era conocido por sus trabajos en mecánica cuántica y astrofísica, aplicando las ecuaciones de Einstein a la evolución de las estrellas. Su última etapa profesional la pasó en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, en un despacho justo encima del de Einstein.

Fuente: US Govt. Defense Threat Reduction Agency

Einstein y Oppenheimer se cruzaron en multitud de ocasiones a lo largo de sus vidas, encontrándose en varias conferencias científicas, pero Oppenheimer era de una generación más joven de físicos (era 25 años menor que Einstein), una que ya fue educada después de la revolución de las teorías de la relatividad y la mecánica cuántica. Oppenheimer usó como si tal cosa ambas en su estudio del interior de las estrellas. No fue parte de los esfuerzos para descubrir las matemáticas tras las ideas como lo fue Einstein, por lo que, desde el punto de vista de Oppenheimer, Einstein era más una persona digna del mayor respeto, reconocimiento y consideración que alguien que pudiese contribuir activamente a la ciencia.

Oppenheimer nació en los Estados Unidos pero, tras estudiar en Harvard, se decidió por marcharse a Europa a completar su formación, primero a Cambridge y después a Gotinga, donde consiguió su doctorado bajo la dirección de Max Born. Regresó a Estados Unidos para ser profesor en la Universidad de California en Berkeley. Cuando comenzó la Segunda Guerra Mundial fue reclutado para dirigir el desarrollo de la bomba atómica, convirtiéndose en el director del Proyecto Manhattan. Después de la guerra, aterrizó en Princeton como director del Instituto de Estudios Avanzados, donde una guardia militar vigilaba permanentemente la caja fuerte de su despacho.

Cuando llegó de visita a Princeton en 1935, Oppenheimer, al igual que Einstein en su momento, se burló de la estirada ciudad universitaria y sus “lumbreras solipsistas brillando en una desolación separada e impotente”. Einstein, en el Instituto desde 1933, no escapó a las críticas: “Einstein está completamente chiflado”. En esa época, la comunidad de físicos se mostraba abiertamente desdeñosa con la obsesión de Einstein por encontrar una alternativa a la teoría cuántica, y Oppenheimer estaba de acuerdo. Einstein, por su parte, encontró que Oppenheimer era un “hombre de inusual capacidad con una educación amplísima”.

Oppenheimer, comunista

Durante la Segunda Guerra Mundial los dos físicos no habían tenido contacto entre sí, ya que Einstein no había formado parte del proyecto de construcción de la bomba; el F.B.I. había decidido que era un riesgo para la seguridad por sus posibles vínculos comunistas. Einstein nunca fue miembro del Partido Comunista, pero, irónicamente, Oppenheimer sí. En 2002, 35 años después de la muerte de Oppenheimer, se tuvo acceso a cartas que muestran que perteneció al Partido Comunista Americano a finales de los años 30 y hasta principios de los 40.

Su mujer también había sido abiertamente miembro del Partido Comunista y había suficientes dudas sobre Oppenheimer durante la Guerra Fría como para hacerle sujeto de los infames juicios de la caza de brujas. El senador McCarthy convocó al físico ante el comité del senado en 1954. Cuando Einstein oyó la noticia, se rió diciendo que lo único que Oppenheimer tenía que hacer era llegar a Washington, decirles a todos que eran idiotas y volverse. Obviamente, este era un consejo que no se podía seguir, y Einstein fue de los que unió su voz a la de otros científicos relevantes defendiendo la honorabilidad de Oppenheimer. A pesar del apoyo recibido, Oppenheimer perdió su autorización de seguridad de máximo nivel. De repente, no tenía permitido leer documentos sobre la bomba atómica que él mismo había redactado.

Su paso por el comité de McCarthy no afectó a su trabajo y continuó siendo director del Instituto donde, a pesar de sus continuas desavenencias en cuestiones de física moderna, Einstein y Oppenheimer mostraban el uno por el otro un profundo respeto. Diez años después de la muerte de Einstein, Oppenheimer escribió un texto en recuerdo suyo que publicaría la UNESCO en una colección de ensayos titulada “Ciencia y síntesis”. En este ensayo Oppenheimer destacaba tanto la contribución de Einstein a la ciencia como al desarrollo de la bomba y a su lucha contra ella:

“Su papel fue el de crear una revolución intelectual y descubrir más que cualquier otro científico de nuestro tiempo […] la suya fue una voz alzada con gran peso en contra de la violencia y la crueldad dondequiera que las viese y, tras la guerra, habló con profunda emoción, y yo creo que con gran influencia, acerca de la suprema violencia de estas armas atómicas”.

Para saber más:

Cómo la bomba atómica condicionó nuestra comprensión de la ciencia
La ciencia al servicio de la guerra

 

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

Una versión anterior de este artículo se publicó en Experientia Docet el 8 de noviembre de 2009.

 

El artículo Einstein y Julius Robert Oppenheimer se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Cuando miramos a nuestro único satélite natural, la Luna, a través de un telescopio -aunque sea uno modesto- saltan dos cosas a la vista y que son evidentes incluso con ese nivel de detalle: por un lado tenemos los mares lunares, esas grandes llanuras volcánicas de color gris oscuro que cubren una gran parte de la superficie de su cara visible y, por otro,  la cantidad de cráteres de todos los tamaños que podemos ver salpicando la superficie.

Recreación digital de la cara visible de la Luna que nos permite ver algunos de sus cráteres, especialmente cerca del límite entre el lado diurno y nocturno o terminador. También se aprecia perfectamente el contraste con los mares y como estos aparentan tener muchos menos cráteres que las zonas más claras. Cortesía del Scientific Visualization Studio de la NASA.

Tanto es así que podemos encontrar cráteres que van desde los 2500 kilómetros de diámetro, como es la cuenca de Aitken, situada en el polo sur lunar, como cráteres de tamaño microscópico formados sobre las rocas por el continuo impacto de partículas de pequeño tamaño a lo largo de 4500 millones de años de historia.

Cráteres a pequeña escala. En la imagen de la izquierda vemos una pequeña partícula de vidrio lunar con un cráter en su superficie y a la derecha una roca lunar, vista al microscopio electrónico, donde también se puede apreciar la marca de un pequeño impacto (el cráter tiene en torno a las 10 micras) e incluso la fracturación de la roca como consecuencia de este. Imágenes cortesía de la NASA.

En los primeros momentos de la formación de nuestro sistema planetario, especialmente entre hace 4400 y 3800 millones de años, los planetas sufrieron un elevado número de grandes impactos porque todavía existían muchos embriones planetarios que vagaban por el espacio sin llegar a formar cuerpos más grandes. Sin una órbita estable, cruzaban la trayectoria de los planetas, hasta que, poco a poco, debido a las colisiones, esta población fue reduciéndose notablemente y las colisiones se hicieron menos frecuentes.

Eso no quiere decir que hayamos dejado de recibir los impactos de otros cuerpos, solo que con el paso del tiempo la magnitud en tamaño y en cantidad de impactos, por lo general, ha ido disminuyendo gradualmente. En nuestro planeta cuesta mucho ver estas etapas tan convulsas, ya que tanto la tectónica de placas como los agentes externos (el agua, el viento o el hielo, entre otros) han conseguido borrar esa parte de nuestra historia.

Por eso la Luna es un laboratorio tan importante de cara a poder comprender mejor esas primeras etapas de formación del Sistema Solar, puesto que las ha preservado mucho mejor que la Tierra. Aunque no podemos olvidar que incluso la Luna, que nos parece un cuerpo que ha cambiado tan poco, ha seguido sufriendo tanto impactos, que han seguido alterando su superficie, como la formación de sus mares que, si bien a menor ritmo, ha continuado hasta hace unos 1500 millones de años.

a) Porosidad actual de la corteza lunar. b) Modelo de porosidad de la corteza lunar alrededor del momento de formación de la cuenca de impacto del Polo Sur-Aitken. Se aprecia claramente como los círculos negros, que corresponden con las cuencas de impacto más antiguas, muestran una correlación importante con la porosidad observada y modelada. Cortesía de Huei et al. (2022).La porosidad de la corteza lunar

Para poder conocer mejor esta turbulenta historia de colisiones, los científicos han empezado a estudiar la porosidad de la corteza lunar, es decir, la relación entre el volumen de la roca y los huecos o espacios que ocupan los poros… ¿pero qué tienen que ver estos poros con las colisiones?

Pues parece que las grandes colisiones afectaron tanto a la corteza lunar que la convirtieron en una zona altamente porosa y que probablemente esa porosidad se extendía decenas de kilómetros hacia las profundidades de la Luna y no se limitaba a las zonas más superficiales, casi transformándola en una esponja de roca a escala planetaria, llegando a alcanzar valores de porosidad del 20%.

Anteriormente, los científicos pensaban que la porosidad observada en la Luna se había desarrollado de una manera gradual a lo largo de toda su historia, pero ahora empezamos a ver detalles que nos hacen pensar que realmente ha ocurrido de otra manera. La porosidad que observamos fue generada a partir de los impactos más grandes, que eran capaces de afectar a grandes zonas de la Luna, pero los impactos cada vez más pequeños y el propio peso de las capas superiores fue compactando de nuevo la corteza lunar y reduciendo esa porosidad.

¿Para qué puede servir este descubrimiento? Este cambio en la porosidad puede ayudarnos a reconstruir la historia de los impactos, ya que sobre la superficie lunar se superponen impactos -algunos de los cuales ya no son apreciables- y quizás la única manera de reconocer sus efectos sea a través de como han afectado a la propia estructura de la corteza.

También pone de manifiesto que, si este modelo lunar es acertado, probablemente los planetas experimentaron una gran porosidad en sus cortezas durante su “infancia” planetaria, lo que nos puede ayudar a construir modelos geodinámicos que tengan en cuento este punto partida.

E, incluso, desde el punto de vista de la astrobiología puede resultar muy interesante, ya que las fracturas pueden permitir, por un lado, que el agua llegue a mayores profundidades, generando zonas de alteración y de intercambio de sustancias que puedan ser beneficiosas para el desarrollo y sustento de la vida, pero también por crear zonas donde la vida pueda protegerse de un ambiente externo más hostil.

Finalmente, también nos puede ayudar a encontrar las zonas más antiguas de la corteza de los planetas, abriéndonos una ventana a la búsqueda de rocas donde apoyarnos para seguir estudiando el origen del Sistema Solar.

Referencias

Huang, Y.H., Soderblom, J.M., Minton, D.A. et al. (2022) Bombardment history of the Moon constrained by crustal porosity. Nat. Geosci. (2022).  doi: 10.1038/s41561-022-00969-4

Para saber más:

¿Por qué las caras de la Luna son tan diferentes?

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

El artículo La porosidad de la corteza lunar se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Javier Fernández Panadero, autor

Fuente: Wikimedia Commons

 

“Q era un qbit que vivía en un subespacio de las afueras”

Así comienza esta novela corta de ciencia ficción, donde acompañaremos a Q en sus aventuras por el mundo microscópico.

Como toda la ciencia ficción, la historia de Q nos lleva a un mundo extraño para hablarnos de nosotros mismos pero, por la particular naturaleza del mundo al que nos lleva, seguro que aquellos con alguna experiencia o interés en los ordenadores, la inteligencia artificial o la filosofía, la disfrutarán en más profundidad.

Pero no crean que es un texto a leer con el ceño fruncido, confiamos en que se lea con la sonrisa con que se hizo: “Es bueno que nos riamos, no sé si querría llegar a una Verdad que no incluyese el humor… o los pedos” —dice un personaje, en cierto momento.

En otras ocasiones el humor viene derivado por las particularidades del mundo de Q.

“—No es fácil mantener la coherencia cuando interaccionas con otros… ¡Ni cuando tienes hijos!” dice el padre de Q en otro momento.

“Q subió al datagrama y pidió que le pusieran cerca de la cabecera, para poder mirar el paisaje (…) En ese momento pasó el revisor contando bits. Cuando llegó al final de la cadena dijo: «CRC listo. ¡Váaaamonos!»

Aunque tampoco se trata de una sucesión de “chistes de gremio”, como reflexión no escatima la profundidad de la indagación y me atrevería a decir que esconde alguna perla de uso macroscópico.

“Pero el Sistema es el Sistema por más que cada nueva generación de qbits haya querido derrocarlo. Te mide y te cambia.”

“—Mamá, ¿aprender duele?

—Solo si te resistes.“

Q se pregunta qué es la realidad, quién es él, si hay alguna diferencia entre ser y parecer, si es la conciencia algo más que una ilusión o cómo poder acceder a todas esas respuestas con garantías… Como veis, las mismas preguntas que nos hacemos desde que nos reuníamos en torno a una hoguera, o las mismas que nos devuelve la investigación sobre la inteligencia artificial o las prospecciones filosóficas.

La multitud de referencias, bromas, easter eggs, relacionados con la física y la computación, no son imprescindibles para seguir la trama pero le dan otros niveles de lectura que podéis disfrutar

Para ayudar a quien quiera acercarse a esos otros niveles y para aprovechar y divulgar un poco sobre esas cuestiones, el autor irá colgado en su canal de Youtube una suerte de “video apéndice” en el que se desgranan estos aspectos más técnicos.

En este enlace tenéis un par de capítulos libres para que conozcáis el mundo de Q antes de sumergiros en él, valiente acto este último, de cuyas consecuencias para vuestra mente seréis los únicos responsables…

Os animamos a que nos acompañéis, en la aventura de siempre, en la única aventura… vivida por este pequeño qbit, en su curioso mundo.

El libro se puede descargar en este enlace

Ficha:

Autor: Javier Fernández Panadero

Título: Q, un cuento cuántico

Año: 2022

Editorial: Autopublicado

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

El artículo Q, un cuento cuántico se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Foto: Duy Pham / Unsplash

Las relaciones de amistad son mutables; se fortalecen y debilitan con más facilidad de lo que suponemos. De hecho, no es difícil que se desvanezca la relación intensa que une a dos personas para pasar a ser meras conocidas. Aunque hay, no obstante, algunas excepciones a esa regla: las dos o tres amistades que surgen en la juventud temprana y que resisten los estragos que causa el paso del tiempo y la distancia.

Un estudio relativamente reciente, liderado por el británico Robin Dunbar, ha desentrañado algunos aspectos de las relaciones sociales de chicos y chicas, y los avatares que sufren durante un periodo de 18 meses que comprende el final de los estudios de bachillerato y el comienzo de los universitarios. El estudio reveló, por ejemplo, que el 40% de las personas de la red social de los y las estudiantes se renovó durante el tiempo en que se prolongó; ese porcentaje refleja la fluidez de las relaciones sociales en ese segmento de edad. Lo que sorprendió al equipo de investigación es que normalmente las nuevas relaciones venían a ocupar el lugar de las que se perdían dentro de la red social. Esto es, mantenían con las nuevas amistades la misma frecuencia de contactos que con las que habían sido sustituidas. Cada persona tenía, en ese sentido, una huella social característica.

Para la amistad, conversaciones y actividades

Por otro lado, lo que más contribuía a que las chicas mantuviesen las amistades anteriores a la universidad eran las conversaciones, cara a cara o por teléfono. En los chicos, sin embargo, las conversaciones no afectaban en medida alguna a la probabilidad de mantener una amistad. Lo que influía eran las actividades que se hacían con las otras personas, como ir de bares, practicar algún deporte, ir al monte u otras. No es que la práctica de estas actividades no ayudase también a las chicas a mantener sus relaciones; lo hacía, pero afectaban en menor medida. Otra diferencia entre chicos y chicas era el tiempo que duraban las llamadas de teléfono y su distribución a lo largo de las horas. Las de las chicas, en promedio, duraban 150 s por la mañana, pero llegaban a los 500 s hacia el final del día. Las de los chicos, sin embargo, eran del orden de 100 s y no había diferencia entre la mañana y la noche.

Aunque en el estudio observaron grandes diferencias en los hábitos horarios de las personas monitorizadas, resultó que esos hábitos no se modificaron durante los 18 meses del estudio. Quienes madrugaban al comienzo lo siguieron haciendo al final, y lo mismo ocurrió con quienes trasnochaban.  En un estudio diferente, hecho con 1000 estudiantes universitarios daneses, comprobaron que un 20% madrugaban, otro 20% trasnochaban y todos los demás no tenían una tendencia horaria marcada. También descubrieron que quienes madrugaban no tenían preferencia por amistades con sus mismos hábitos, aunque quienes trasnochaban sí tendían a tenerlas. Los trasnochadores tenían redes sociales más amplias que los madrugadores (35 vs. 28), aunque, quizás lógicamente, estos dedicaban más tiempo a cada llamada telefónica (112 s vs. 94s.). Las redes de los madrugadores eran más sólidas, de hecho, más estables.

A juicio de Dunbar, el dato más inesperado y revelador de la naturaleza de nuestras relaciones sociales fue el de la constancia en su estructura, a despecho, incluso, de la identidad concreta de quienes la conforman. Queremos que nuestras amistades sean personas agradables, en quienes poder confiar; queremos congeniar con ellas. Pero lo que de verdad importa no es tanto quiénes forman nuestro grupo de amigos, cuanto el simple hecho de tenerlos.

Fuente: Robin Dunbar (2021): Friendship-ology. New Scientist 249 (3324): 36-40.

Para saber más:

Nos relacionamos con ciento cincuenta personas
Familiares, amigos, amigas y personas conocidas

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

El artículo En la amistad no importa tanto quien sino que lo sea se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

¿Estamos realmente diseñados para conectar con los demás? Si es así, ¿por qué siguen existiendo los psicópatas? ¿Se pueden tratar trastornos delirantes como la paranoia desde el punto de vista de la evolución? O ¿cómo ha cambiado la atracción sexual desde la época de nuestros ‘abuelos’ homínidos hasta ahora?

A estas y otras cuestiones relativas a la evolución del comportamiento humano se trató de dar respuesta durante la IV Jornada Nacional de Evolución y Neurociencias, evento organizado por la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU y la Red de Salud Mental de Bizkaia, que tuvo lugar los días 28 y 29 de abril en el Bizkaia Aretoa – UPV/EHU de Bilbao.

Desde que en 2017 un grupo de psiquiatras de la Red de Salud Mental de Bizkaia organizara la primera edición de esta jornada, la cita se ha convertido en un punto de encuentro para profesionales de distintos ámbitos científicos como la psiquiatría, la psicología, la biología o la filosofía con un interés común: la conducta humana desde una perspectiva evolucionista y su divulgación científica en un formato accesible y ameno para todos los públicos, a la par que riguroso y actualizado.

La interrelación entre ejercicio, biología, encéfalo y ecología es un bucle que se retroalimenta. Fernando Valladares, biólogo y profesor de investigación del CSIC, donde dirige el grupo de Ecologia y Cambio Global en el Museo Nacional de Ciencias Naturales, nos lo explica magníficamente en esta charla. Muy recomendable su web.



Para saber más:

Envejecer sanamente gracias al ejercicio físico
Memoria y envejecimiento: los efectos beneficiosos del ejercicio físico son tremendamente volátiles
Respuesta de los sistemas respiratorio y cardiovascular al ejercicio físico

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

El artículo IV Jornada Nacional de Evolución y Neurociencias: Fernando Valladares – Del ejercicio a la ecología y viceversa se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Imagen de microscopia electrónica de transmisión de una bacteria magnetotáctica, Magnetovibrio blakemorei, con los nanoimanes que sintetiza en su interior. Foto: Grupo de Magnetismo y Materiales Magnéticos de la UPV/EHU

Imaginemos un vehículo diminuto, un nanocoche (de dimensiones un millón de veces inferiores al milímetro), dotado de una estructura magnética que permita controlarlo y dirigirlo mediante campos magnéticos. Imaginemos que introducimos ese coche en el cuerpo humano y lo llevamos hasta el lugar preciso en el que se necesite liberar un medicamento o eliminar células cancerosas. En esta audaz idea trabajan numerosos científicos repartidos por todo el mundo, entre ellos el grupo multidisciplinar Magnetismo y Materiales Magnéticos (GMMM) de la Universidad del País Vasco. Este equipo participa en una investigación para conseguir materializarla.

En concreto, este grupo, liderado por la profesora de la Facultad de Ciencia y Tecnología Maria Luisa Fernández-Gubieda, explora el uso de bacterias magnéticas, conocidas como bacterias magnetotácticas, en la lucha contra el cáncer. Estos microorganismos tienen la sorprendente habilidad de formar nanopartículas magnéticas de óxido de hierro dentro de sus células. Las partículas, con diámetros de unos 50 nanómetros (100 veces más pequeñas que las células de la sangre), se organizan, dentro de la bacteria, en forma de cadena, que actúa como una brújula magnética y orienta la bacteria en su conjunto en la dirección definida por un campo magnético. La idea sería utilizarlas para tratar el cáncer mediante hipertermia magnética o transporte de medicamentos: dirigirían las bacterias al lugar donde se localiza el tumor, y se calentarían por campos externos para conseguir quemar las células cancerosas y/o liberar fármacos mediante calor u otro estímulo externo.

“La bacteria es un excelente modelo magnético que nos ayuda a entender el comportamiento de las nanopartículas magnéticas y desarrollar modelos que transcienden a otros sistemas”, explica Mª Luisa Fernández-Gubieda.

Propiedades de las bacterias magnéticas

Ahora, en colaboración con un equipo del Helmholtz Zentrum Berlin, liderado por Sergio Valencia, han podido explorar más al detalle las propiedades magnéticas de estas bacterias. El grado de éxito de todas las posibles aplicaciones depende de las propiedades magnéticas de estas bacterias, y en concreto de cada uno de los nanoimanes que conforman sus cadenas. Sin embargo, la señal magnética de una única partícula es tan débil que, hasta ahora, era necesario estudiar la respuesta de promedios de cientos o miles de nanopartículas para obtener resultados significativos.

Contar solo con esos valores promediados restringía el diseño de aplicaciones personalizadas de nanoimanes. Y esto es lo que ahora ha cambiado. La física Lourdes Marcano, miembro de GMMMT, ha desarrollado un nuevo método. “Ahora podemos obtener información precisa sobre las propiedades magnéticas de varios nanoimanes individuales de manera simultánea», dice.

Anisotropía magnética

Efectivamente, el nuevo método permite medir las propiedades magnéticas de las nanoestructuras magnéticas individuales, incluso cuando están en el interior de entidades biológicas. En concreto, gracias a las imágenes magnéticas obtenidas en el microscopio de transmisión de rayos X del sincrotrón BESSY II (Helmholtz Zentrum Berlin), y con la ayuda de simulaciones teóricas, han conseguido información precisa sobre la anisotropía magnética de cada nanopartícula dentro del campo de visión del microscopio. La anisotropía magnética describe cómo reacciona una nanopartícula magnética a los campos magnéticos externos aplicados en una dirección arbitraria. Es, por tanto, un parámetro importante para controlar y dirigir las nanopartículas magnéticas.

De momento, obtener imágenes magnéticas de nanopartículas magnéticas dentro de una célula biológica con suficiente resolución solo es posible en grandes instalaciones de radiación sincrotrón, como la de del Helmholtz Zentrum Berlin. “Sin embargo, en el futuro, con el desarrollo de fuentes compactas de rayos X de plasma, este método podría convertirse en una técnica estándar de laboratorio», afirma Sergio Valencia.

Referencia:

Lourdes Marcano, Iñaki Orue, David Gandia, Lucía Gandarias, Markus Weigand, Radu Marius Abrudan, Ana García-Prieto, Alfredo García-Arribas, Alicia Muela, M. Luisa Fdez-Gubieda & Sergio Valencia (2022) Magnetic Anisotropy of Individual Nanomagnets Embedded in Biological Systems Determined by Axi-asymmetric X-ray Transmission Microscopy ACS Nano doi: 10.1021/acsnano.1c09559

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

El artículo Bacterias magnéticas para luchar contra los tumores se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Ya estamos en verano y, para todas aquellas personas que amamos la música en vivo, por fin regresan los conciertos y festivales. Podremos volver a relajarnos, o a soltar adrenalina, dependiendo del estilo de música que escuchemos, mientras vemos tocar a nuestros grupos favoritos. Pero, ¿podremos también aprender algo de Geología a la vez que disfrutamos de los conciertos? Pues la respuesta, como no podía ser de otra manera, es sí.

Existen muchísimos grupos musicales que apelan a las Ciencias de la Tierra, de una manera u otra, en las letras de sus canciones. Y aquí os voy a citar solo algunos ejemplos del estilo musical que más me gusta, el heavy metal. Como se suele decir, para gustos los colores y, en este caso, si me permitís la broma, a mí me gusta el negro.

A veces los detalles geológicos son muy sutiles y se esconden como una simple frase dentro de una estrofa en la que parece que no viene a cuento, como en la canción “Hard as Iron” de Judas Priest, donde dicen, de repente:

“Terremoto, rompe la escala de Richter”

Creo que nunca una frase de una canción ha dado para tantas acaloradas discusiones geológicas como esta mención a una escala de medida sísmica ya obsoleta.

En otras ocasiones hay que leer un poco entre líneas para detectar la información geológica contenida en una canción. Un ejemplo lo encontramos en una estrofa de la canción “Ice Queen” del grupo Within Temptation:

“Con sus alas frías ella se acerca

Será mejor que sigas corriendo

Por calor, pronto estarás rogando

Vamos, solo siéntelo

Ella cubre la tierra con su letal manto”

Sí, están hablando, de manera metafórica, de glaciaciones.

Aunque lo habitual es que los grupos y cantantes nos suelten la información geológica directamente, sin que tengamos que pararnos a pensar mucho en lo que nos están diciendo. Así, Marko Hietala tiene una canción titulada “Stones” en la que, lógicamente, habla de piedras. Fijaos en lo que dice el estribillo:

“¡Piedras! Cayendo del cielo

¡Más piedras! Creciendo en el suelo

¡Piedras! Viajando por las estrellas

¡Más piedras! Aburridas, ingratas, sin vida

Piedras…”

O como olvidar al grupo Siniestro Total con su mítico tema “Pueblos del mundo extinguíos”, que inician la primera estrofa con fuerza:

“Ya no hay trilobites en el mar

En Siberia no queda ni un mamut”

Por si nos habíamos quedado con ganas de más, en la segunda estrofa nos dejan claro que el patrimonio fósil debe conservarse y exponerse en los museos, aunque emplean su propio toque satírico:

“Sonríe cuando te vayas a fosilizar

Que no piensen luego que lo has pasado mal

Procura extinguirte con clase y dignidad

Piensa en el Museo de Historia Natural”

Si todavía no os he terminado de convencer del enorme papel didáctico en Ciencias de la Tierra del heavy metal, no os preocupéis, porque he dejado los platos fuertes para el final.

Versión más actualizada de la tabla cronoestratigráfica internacional con todas las divisiones de la escala de tiempos geológicos y las edades de sus límites. Imagen tomada de International Comission on Stratigraphy

Seguro que, si este artículo lo lee el profesorado o alumnado de Geología de cualquier nivel educativo y cito la tabla cronoestratigráfica, sabrán lo que es, ya que se la habrán tenido que aprender en algún momento. Para quien no se haya tenido que enfrentar con ella, la tabla cronoestratigráfica es la escala de tiempos geológicos que recoge toda la historia de nuestro planeta. Tiene como unidad básica el millón de años y presenta, de manera ordenada de más antiguo a más moderno, todos los eventos geológicos acontecidos en la Tierra. Tiene diferentes niveles y subdivisiones, siendo los más grandes los Eones, que incluyen varias Eras que se dividen, a su vez, en Periodos y así sucesivamente.

Portadas de los discos del grupo The Ocean “Precambrian”, “Phanerozoic I: Palaeozoic” y “Phanerozoic II: Mesozoic/Cenozoic”, este último con el material promocional asociado al mismo. Imágenes tomadas de Metalblade

Pues si queréis un truco para memorizarla, únicamente tenéis que aprenderos el título y el orden de las canciones de los álbumes “Precambrian”, “Phanerozoic I: Palaeozoic” y “Phanerozoic II: Mesozoic/Cenozoic” del grupo The Ocean, ya que se llaman como los Periodos geológicos en los que se subdividen estos Eones. Reconozco que las letras son demasiado crípticas y cuesta relacionarlas directamente con los eventos acontecidos en dichos Periodos, pero a veces son muy poco sutiles. Como ocurre en la canción titulada “Permian: The Great Dying”, en donde aluden a conceptos tales como Laurasia o Gondwana, citan al aumento del nivel del mar como comienzo de la Gran Mortandad, se preguntan si estaremos entre el 5% superviviente y ya avisan de que harán falta 30 millones de años para recuperarse.

Si os interesa más la Geología Planetaria y queréis saber las principales características definitorias de los planetas de nuestro Sistema Solar, el grupo Nanowar of Steel nos hace un fantástico resumen en su tema “Uranus”. Tendría que transcribiros la letra entera para hacerles justicia, porque es una delicia geológica que, además, mezclan con la historia del descubrimiento de este planeta, así que os animo a ver el videoclip oficial. Eso sí, os aviso de que este grupo es del estilo “heavy metal de broma”, por lo que os echaréis unas buenas risas.

Portada del disco “Endless forms most beautiful” del grupo Nightwish y parte de su material promocional. Imágenes tomadas de Nightwish

Pero si un grupo musical merece una atención especial, ese es Nightwish. En 2015 sacaron un disco titulado “Endless forms most beautiful” en homenaje a una frase escrita por Charles Darwin en su libro “On the Origin of Species”. Todas y cada de las canciones es pura geología, aunque algunas la tienen escondida detrás de metáforas y símiles. Pero aquí solo voy a aludir a dos de ellas.

La canción que da título al disco, “Endless forms most beautiful”, hace un pequeño recorrido por algunos de los eventos evolutivos más importantes de la historia de nuestro planeta, incluyendo palabras tales como Panthalassa, Tiktaalik o eucariota. Pero si la letra es una delicia geológica, el videoclip oficial es una fantástica metáfora alusiva al motor que mueve la evolución biológica desde el origen de la vida en la Tierra. Pero… tiene una pequeña licencia artística y es que hace pequeños saltos en el tiempo, no continúa la historia de manera lineal desde más antiguo a más moderno.

Aunque este problemilla lo solventan en la canción “The Greatest Show on Earth”. Se trata de un tema de más de 20 minutos de duración que recoge los 4600 millones de años de historia de nuestro planeta dividida en tres actos, con dos partes adicionales en las que el biólogo evolutivo Richard Dawkins cita un pasaje de su libro “The Greatest Show on Earth: The Evidence for Evolution” y el párrafo de “On the Origin of Species” que da título al álbum. Aquí viajamos a un horizonte arcaico, vemos aparecer a LUCA, pasan los Eones hasta que todo termina, dando lugar a un nuevo comienzo en donde Lucy empieza un viaje fuera de África. En esta ocasión, lo que tenéis que ver es el videoclip del concierto que dieron en Wembley en 2015 y fijaros en toda la puesta en escena: asientos, pies de los micrófonos, carteles y vídeos de fondo, además de la letra, claro.

Espero que ahora escuchéis música de otra manera, prestando atención a estos pequeños detalles que nos llenan de cultura geológica sin darnos cuenta. Y también espero que miréis al hard rock y al heavy metal con otros ojos, concretamente con los ojos de la Geología. Obviamente no podía faltar esta analogía en dos estos estilos que, literalmente, se llaman “roca dura” y “metal pesado”, ¿verdad?

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

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¡Música, matemática!

El artículo Heavy metal muy geológico se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.