lunes, 18 de febrero del 2019 Fecha
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¿Terraformar Marte?

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Marte    ~    Comentarios Comments (3)

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ASTROFÍSICA

La atmósfera de Marte lograría un nuevo equilibrio similar al de la Tierra

La NASA propone un campo magnético para que Marte recupere sus mares

 

 

Imágenes de la superficie de Marte NASA/JPL-CALTECH/UNIV. DE ARIZONA

Científicos de la NASA han propuesto, nada menos, que el despliegue de un escudo magnético que podría mejorar la atmósfera de Marte y facilitar las misiones tripuladas allí en el futuro.

Durante el Planetary Science Vision 2050 Workshop, organizado esta semana por la División de Ciencia Planetaria de la NASA, su director, Jim Green explicó esta ambiciosa idea durante una charla sobre El futuro medio ambiente marciano para la ciencia y la exploración.

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              Así era Marte cuando tenía un océano y quieren recuperarlo

El consenso científico actual es que, como la Tierra, Marte alguna vez tuvo un campo magnético que protegía su atmósfera. Hace aproximadamente 4,2 mil millones de años, el campo magnético de este planeta desapareció repentinamente, lo que causó que la atmósfera de Marte se perdiera lentamente en el espacio. En 500 millones de años, Marte pasó de ser un ambiente más cálido y húmedo al frío e inhabitable lugar que hoy conocemos.

Para superar el problema que esto representa para la colonización de Marte, Green y un panel de investigadores sugieren que mediante la colocación de un escudo de dipolo magnético en el punto Mars L1 Lagrange, se podría formar una magnetosfera artificial que abarcaría todo el planeta, protegiéndolo así del viento solar y la radiación.

Imagen relacionada

Curvas de potencial en un sistema de dos cuerpos (aquí el Sol y la Tierra), mostrando los cinco puntos de Lagrange. Las flechas indican pendientes alrededor de los puntos L – acercándose o alejándose de ellos. Contra la intuición, los puntos L4 y L5 son máximos.

En su exposición, reconocieron que la idea podría sonar un poco “fantástica”. Sin embargo, enfatizaron cómo la nueva investigación en magnetosferas en miniatura, para la protección de tripulaciones y naves espaciales, apoya este concepto: “esta nueva investigación se está produciendo debido a la aplicación de los códigos completos de física de plasma y experimentos de laboratorio.

En el futuro es muy posible que una o varias estructuras inflables puedan generar un campo de dipolo magnético a un nivel tal vez de 1 ó 2 Tesla (o 10.000 a 20.000 Gauss) como escudo activo contra el viento solar”, ha explicado Green según informa Universe Today.

Además, el posicionamiento de este escudo magnético aseguraría que las dos regiones donde se pierda la mayor parte de la atmósfera de Marte estarían protegidas. En el transcurso de la presentación, Green y el panel indicaron que los principales canales de escape están localizados “sobre la capa polar norte con material ionosférico de mayor energía, y en la zona ecuatorial con un componente estacional de baja energía con un escape de iones de oxígeno de 0,1 kilos por segundo”.

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                                Terraformar Marte sería una empresa descomunal

Para probar esta idea, el equipo de investigación -que incluyó a científicos del centro de investigación de Ames, del centro del vuelo espacial de Goddard, de la universidad de Colorado, de la universidad de Princeton, y del laboratorio de Rutherford Appleton- condujo una serie de simulaciones usando su magnetosfera artificial propuesta, para ver cuál sería el efecto neto.

Lo que encontraron fue que un campo dipolar situado en el Punto de Lagrange L1 de Marte sería capaz de contrarrestar el viento solar, de modo que la atmósfera de Marte lograría un nuevo equilibrio. En la actualidad, la pérdida atmosférica en Marte es equilibrada en cierto grado por el saliente volcánico desde el interior y la corteza de Marte. Esto contribuye a una atmósfera superficial que es de aproximadamente 6 milibares en la presión del aire (menos del 1% que a nivel del mar en la Tierra).

Imagen relacionada

                                            Dotar de atmósfera a Marte

Como resultado, la atmósfera de Marte naturalmente se espesaría con el tiempo, lo que conduciría a muchas nuevas posibilidades para la exploración y colonización humanas. Según Green y sus colegas, estos dipolos incluirían un aumento promedio de alrededor de cuatro grados centígrados, lo que sería suficiente para derretir el hielo de dióxido de carbono en la capa de hielo polar del norte. Esto provocaría un efecto invernadero, calentando aún más la atmósfera y haciendo que el hielo de agua en las capas polares se derrita.

Según sus cálculos, Green y sus colegas estimaron que esto podría llevar a que se restablezca una séptima parte de los océanos que cubrieron Marte hace miles de millones de años, un sistema que culmina en la terraformación.

D-Branas, dimensiones extra… ¡Cómo somos!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Imaginación    ~    Comentarios Comments (1)

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Howard Phillips Lovecraft

 

“El hombre que conoce la verdad está más allá del y del mal. El hombre que conoce la verdad ha comprendido que la ilusión es la realidad única y que la sustancia es la gran impostora”.

 

“Que no está muerto lo que duerme eternamente; y en el paso de los eones, aún la misma Muerte morir.”

 

“A mi parecer, no hay nada más misericordioso en el mundo que la incapacidad del cerebro humano de correlacionar todos sus contenidos. Vivimos en una plácida isla de ignorancia en medio de mares negros e infinitos, pero no fue concebido que debiéramos llegar muy lejos. Hasta el momento las ciencias, una orientada en su propia dirección, nos han causado poco daño; pero algún día, la reconstrucción de conocimientos dispersos nos dará a conocer tan terribles panorámicas de la realidad, y lo terrorífico del lugar que ocupamos en ella, que sólo podremos enloquecer como consecuencia de tal revelación, o huir de la mortífera luz hacia la paz y seguridad de una nueva era de tinieblas.”

“¿Quién conoce el fin? Lo que ha emergido puede hundirse y lo que se ha hundido puede emerger.”

 

 

http://3.bp.blogspot.com/_iOUWsYnNbmo/TFU_RqKxOEI/AAAAAAAAJY4/I4xDZWHN3bY/s1600/univer.jpg 

El Big Bang es una de las teorías astrofísicas que más ha dado que hablar, de ese hipotético suceso se han escrito miles de libros y artículos, entrevistas y conferencias y, al menos hasta el momento, parece que no hemos encontrado una teoría mejor para que pueda explicar de dónde surgió nuestro Universo. Sin embargo, nada es eterno y tampoco teoría lo es, se han hecho estudios y se llevan a cabo proyectos que buscan otras explicaciones al origen de todo esto pero, nuestro intelecto no llega a poder profundizar tanto como para haber podido hallar una explicación mejor. Y, mientras tanto, seguimos imaginando. ¿Llegaremos algún día a comprender, como nos decía Lovecraft:

“… El hombre que conoce la verdad ha comprendido que la ilusión es la realidad única y que la sustancia es la gran impostora”.

 

¿Estaría en lo cierto?

 

 

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El físico y astrónomo inglés sir James Jeans  escribió sobre la muerte final del universo, que él denominó “muerte térmica”, a comienzos del siglo XX : “La segunda ley de la termodinámica predice que sólo puede haber un final para el universo, una “muerte térmica” en la que la temperatura es tan baja que hace la vida imposible”. Toda la energía tenderá a acabar en la forma más degradada, la energía térmica; en un de total equilibrio termodinámico  y a una temperatura cercana al cero absoluto, que impedirán cualquier posibilidad de extracción de energía útil. Será el desorden más absoluto (la máxima entropía) del que ya no se podrá extraer orden (baja entropía).

No podemos olvidarnos de que en el transcurso de muchos eones, nuestro Universo podría morir.  Estamos obligados a buscar la manera (si existe), de escapar de ese destino fatal. Si el Universo, finalmente, se convierte en una singularidad que es una región donde (según las leyes de la relatividad general) la curvatura del espacio-tiempo se infinitamente grande, y el espacio-tiempo deja de existir, toda vez que, la singularidad es una región de gravedad de marea infinita, es decir, una región donde la gravedad ejerce un tirón infinito sobre todos los objetos a lo largo de algunas direcciones y una compresión infinita a lo largo de otras, o, el otro modelo más probable que el anterior según todos los indicios, será el de la “muerte térmica”, la Entropía será la dueña absoluta, nada se moverá en la reinante temperatura del cero absoluto.

Pero,  ¿que ocurriría en el primer caso del Big Crung, es decir, un final en un universo cerrado donde la densidad excede a ña Densidad Crítica?

Después de crear un horizonte de agujero negro a su alrededor, dicen las ecuaciones que describen fenómeno, la materia toda que compone nuestro Universo, continuará implosionando, inexorablemente, hasta alcanzar densidad infinita y volumen cero, creándose así la singularidad que estará fundida con el espacio-tiempo.

Si eso llegara a suceder, seguramente, de esa “nada” que se ha formado, más pronto o más tarde surgirá, mediante una enorme explosión, un nuevo Universo que, no sabemos si será igual, con las mismas fuerzas y las mismas leyes que el que tenemos.

Así que, si todo esto resulta ser así, y si es cierto que pueden existir otros universos, si para cuando todo eso llegue aún nuestra especie hubiera sobrevivido (que no es probable) a la evoluciòn lógica de la vida… ¿No sería una irresponsabilidad, el no hacer nada? Tratar de saber, de desvelar los secretos que el Universo esconde para poder, en su caso, escapar de este universo nuestro para instalarnos en algún otro que, como ahora este, nos de cobijo.

Tenemos que , cada uno en la medida de sus posibilidades, procurando avanzar hacía un futuro de profundos conocimientos que nos permitan, algún día lejano, muy lejano situado en eso que llamamos futuro, escapar de ese escenario de destrucción.

Si llega la muerte térmica, los átomos se paralizan, las estrellas dejan de brillar… ¿qué nos queda?

Si por el contrario, el final del Universo, no es el Big Crunch, y resulta que estamos viviendo en un Universo plano con expansión eterna, tampoco parece que el panorama sea más alentador, sólo varía que, en lugar de terminar con una enorme bola de fuego a miles de millones de grados, el alejamiento paulatino de las galaxias por la expansión imparable del Universo, nos traerá el frío del cero absoluto, -273 ºC, con lo cual, de la misma manera, el final sería igual de triste nosotros: ¡La desaparición de la Humanidad! El Universo, sin estrellas que brillen sería en toda su extensión una terrible oscuridad, sin energía y sin vida. Claro, eso si es que la Humanidad, para entonces, anda aún por aquí. De hecho, es muy improbable que duremos tanto.

Como nos queda aún mucho tiempo para llegar a ese hipotético final, retomemos mejor, otras cuestiones futuras , más cercanas.

       Fluctuaciones de vacío, dimensiones extra, ¿un universo en la sombra?

¿Qué son las D-branas? ¿Por qué las requiere la teoría de cuerdas? La respuesta básica a la segunda pregunta es que dan sentido a las cuerdas abiertas que intervienen en la teoría I: cada uno de los dos extremos de una cuerda abierta debe residir en una D-brana. Así lo han deducido las matemáticas imaginadas por nuestras mentes.

Los dos extremos de la cuerda abierta residen en un subespacio (q+l)-dimensional de género tiempo llamado una D-brana, o D-q-brana que es una entidad esencialmente clásica (aunque posee propiedades de súpersimetría), que representa una solución de la teoría de la supergravedad 11 dimensional.

En respuesta a la primera pregunta, una D-Brana es una estructura de genero tiempo, más arriba indico, 1+q dimensiones espaciotemporales. (Invocando una de las dualidades de la teoría M, alternativamente podemos considerar una D-Brana como una solución de las ecuaciones de alguna otra versión de la teoría M de cuerdas.)

Las D-branas aparecen en muchas discusiones modernas relacionadas con las cuerdas (por ejemplo, en la entropía de los agujeros negros).  Suelen tratarse como si fueran objetos clásicos que yacen dentro del espaciotiempo completo 1+9 (° 1+10) dimensiones.  La “D” viene de “Dirichlet”, por analogía con el tipo de problema de valor de frontera conocido como un problema de Dirichlet, en el que hay una frontera de género tiempo sobre la que se especifican (según Meter G. Lejeune Dirichlet, un eminente matemático francés que vivió entre 1805 y 1859.)

Con la introducción de tales “D-branas” varios teóricos han expresado una “filosofía de cuerdas” que parece representar un profundo cambio respecto a lo anterior.  En efecto, se afirma con cierta frecuencia que podríamos “vivir en” o esa D-brana, lo que significa que nuestro espaciotiempo percibido podría yacer realmente dentro de  una D-brana, de modo que la razón de que no se perciban ciertas “dimensiones extra” se explicaría por el hecho de que “nuestra” D-brana no se extiende a esas dimensiones extra.

La última posibilidad sería la postura más económica, por supuesto, de modo que “nuestra” D-brana (una D-3 brana) sería de 1+3 dimensiones.  Esto no elimina los grados de libertad en las dimensiones extra, los reduce drásticamente.  ¿Por qué es así? Nuestra perspectiva ahora es que somos “conscientes” de los grados de libertad que están implicados en el interior profundo del espacio de mayores dimensiones entre los D-branas, y es en esto donde se está dejando sentir la excesiva libertad funcional.

Solo vamos a ser conscientes de dimensiones extra allí donde inciden directamente sobre las D-brana en la que “vivimos”.  Más que una imagen de “espacio cociente” que evoca la analogía de Kaluza-Klein original:

d-brana

El gráfico anterior representa un Modelo de manguera de un espaciotiempo de dimensiones más altas de tipo Kaluza-Klein, donde la longitud o mejor la dimensión a lo largo de la longitud de la manguera representa al u-espaciotiempo normal y la dimensión alrededor de la manguera representa la dimensión extra “pequeños” (quizá a escala de Planck). Imaginemos un “ser” que habite en este mundo, que rebasa estas dimensiones extra “pequeñas”, y por ello no es realmente consciente de ellas.

Así, nuestro espaciotiempo observado aparece como un subespacio 4-dimensional del espacio real de dimensiones más altas. Con algo de imaginación, lo podemos visualizar en nuestra mente. Yo por más que me esfuerzo no consigo imaginar nuestro universo con más dimensiones de las que podemos constatar, mi intleecto no llega para poder llegar tan lejos.

¿Cuánta libertad funcional esperamos ahora? La situación es ahora algo parecida a la imagen geométrica que hemos adoptado en el gráfico para obtener una perspectiva más convencional con respecto a la “supergeometría”.  Puesto que ahora estamos interesados solo en el comportamiento en la D-brana (que suponemos que es geométricamente una (1+3)-superficie ordinaria), podemos imaginar que nuestra libertad funcional se ha convertido en una aceptable.  Sin embargo, incluso esto supone que la restricción de la dinámica en el 10-espacio (u 11-espacio) completo nos proporciona ecuaciones dinámicas dentro de “nuestra” D-brana 4-dimensional que son del tipo convencional, de modo que bastará los iniciales en una 3-superficie para determinar el comportamiento en todo el 4-espacio.

¡El problema no ha desaparecido todavía! Tal actitud las D-branas se ha utilizado para intentar resolver el “problema de la jerarquía”

Según cierta perspectiva de “gran unificación”, las constantes de acoplamiento de las interacciones fuerte, débil y electromagnética, tratadas constantes de acoplamiento móviles, deberían alcanzar exactamente el mismo valor a temperaturas suficientemente  grandes, aproximadamente 1028k, que habrían dado alrededor de 10.000 instantes de Planck después del big bang (»10-39s). Se ha visto que la súpersimetría es necesaria resolver que los tres valores coincidan exactamente.

En concreto, es la cuestión de por qué las interacciones gravitatorias son tan minúsculas comparadas con las demás fuerzas importantes de la naturaleza o, de manera equivalente, por qué es la masa de Planck tan enormemente mayor que las masas de las partículas elementales de la naturaleza (en un factor de aproximadamente 1020).  La aproximación de la D-brana a este problema parece requerir la existencia de más de una D-brana, una de las cuales es “grande” y la otra “pequeña”.  Hay un factor exponencial involucrado en cómo se estira la geometría una D-brana hasta la otra, y esto es considera una ayuda para abordar la discrepancia en 1040, más o menos, las intensidades de la fuerza gravitatoria y las otras fuerzas.

 

Es posible que en el Universo estén presentes dimensiones que no podemos percibir. Sin embargo, las estamos buscando.

Se puede decir que este tipo de imagen de espaciotiempo de dimensiones más altas, que se estira la frontera de una D-brana hasta la otra, es uno de los tipos de geometría sugeridos por las teorías 11 dimensionales, tales como la teoría M, donde la undécima dimensión tiene la de un segmento abierto, y la geometría de cada frontera tiene la forma topológica (por ejemplo, MxV) de los 10 espacios considerados antes.  En otros modelos, la undécima dimensión es topológicamente S1.

¿Qué harán de todo esto los físicos con respecto al estatus de la teoría de cuerdas como una teoría física el futuro?

Como hemos referido en otras ocasiones,  la mayoría de las versiones de la teoría de cuerdas implican dos tipos de cuerda: cuerdas abiertas con puntos finales desligados y cuerdas cerradas  que forman lazos cerrados. Explorando las consecuencias de la acción Nambu-Goto, queda claro que la energía fluir a lo largo de una cuerda, deslizándose hasta el punto final y desapareciendo. Esto plantea un problema: la conservación de la energía  establece que la energía no debe desaparecer del sistema. Por lo tanto, una teoría consistente de cuerdas debe incluir lugares en los cuales la energía pueda fluir cuando deja una cuerda; estos objetos se llaman D-branas. Cualquier versión de la teoría de cuerdas que permite cuerdas abiertas debe incorporar necesariamente D-branas, y todas las cuerdas abiertas debe tener sus puntos finales unidos a estas branas. Para un teórico de cuerdas, las D-branas son objetos físicos tan “reales” las cuerdas y no sólo entes matemáticos que reflejan un valor.

Se espera que todas las partículas elementales  sean estados vibratorios de las cuerdas cuánticas, y es natural preguntarse si las D-branas están hechas de alguna modo con las cuerdas mismas. En un sentido, esto resulta ser verdad: el espectro  de las partículas que las vibraciones de la cuerda permiten, encontramos un tipo conocido como taquión, que tiene algunas propiedades raras, como masa  imaginaria. Las D-branas se pueden imaginar como colecciones grandes de taquiones coherentes, de un modo parecido a los fotones  de un rayo láser.

Todo esto tiene implicaciones en la cosmología,  porque la teoría de cuerdas implica que el universo tienen más dimensiones que lo esperado (26 las teorías de cuerdas bosónicas  y 10 para las teorías de supercuerdas) tenemos que encontrar una razón por la cual las dimensiones adicionales no son evidentes. Una posibilidad sería que el universo visible es una D-brana muy grande que se extiende sobre tres dimensiones espaciales. Los objetos materiales, conformados de cuerdas abiertas, están ligados a la D-brana, y no pueden moverse “transversalmente” para explorar el universo fuera de la brana. Este panorama se llama una Cosmología de branas. La fuerza de la Gravedad no se debe a las cuerdas abiertas; los gravitones que llevan las fuerzas gravitacionales son estados vibratorios de cuerdas cerradas. Ya que las cuerdas cerradas no tienen porque estar unidas a D-branas, los efectos gravitacionales podrían depender de las dimensiones adicionales perpendiculares a la brana.

Los dos extremos de la cuerda abierta residen en un subespacio (q+l)- dimensional de género tiempo llamado una D-brana, o D-q-brana que es una entidad esencialmente clásica (aunque posee propiedades de súpersimetría=, que representa una solución de la teoría de la supergravedad 11 dimensional.

Resultado de imagen de Las teorías de dimensiones extra nos permite transitar  otros caminos

Las teorías de dimensiones extra permiten transitar por otros caminos que, el mundo tetradimensional prohibe. No cabe duda de que la física ha desarrollado un “mundo” fantástico e imaginativo en el que existe un “universo” desconocido. Sin embargo, es una lástima que no podamos comprobar toda esa riqueza imaginativa a la que nos llevan las difíciles ecuaciones donde la topología es la reina del “baile” y, la complejidad su “compañera”.

De todas las maneras…

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Muchas cosas han pasado que se formó la Tierra hasta llegar a nuestros días

“Nosotros, los humanos, llegamos muchísimo más tarde, cuando los materiales que formaron la Tierra estaban más fríos y se formaron los océanos, cuando había ya una atmósfera y, lo cierto es que, los materiales que hicieron posible nuestra presencia aquí, estaban en aquella nebulosa que se esparcía en el esapcio interestelar que hoy ocupa nuestro Sistema solar, una supernova hace miles de millones de años, fue el pistoletazo de salida. Después, el Tiempo, aliado con la materia y la fuerza de gravedad, hicieron posible que surgiera el Sol y, a su alrededor, los planetas y lunas de nuestro entorno, y, con la ayuda de lo que hemos llamado evolución y los ingredientes precisos de atmósfera, agua, radioactividad y otros parámetros necesarios, surgío aquella primera célula replicante que lo comenzó todo, es decir, la aventura de la Vida.”

 

 

La especulación sobre el origen del Universo es una vieja y destacada actividad humana. Vieja por el simple hecho de que la especie humana, no tiene ningún certificado de nacimiento y, tal desconocimiento de sus orígenes, les hace ser curiosos, deseosos de saber el por qué están aquí y pudo suceder su venida. Estamos obligados a investigar nuestros orígenes nosotros sólos, sin la ayuda de nadie, es el caso que, ningún ser inteligente nos puede contar lo que pasó y, siendo así, nos vemos abocados a tener que hurgar en el pasado y valernos de mil ingeniosos sistemas para tratar de saber. Así que, si investigamos sobre el mundo del que formamos , esas pesquisas terminarán por decirnos más, sobre nosotros mismos que sobre el universo que pretendemos describir. En realidad, todos esos pensamientos, que no pocas veces mezclan lo imaginario con la realidad, todo eso, en cierta medida, son proyecciones psicológicas, esquemas proyectados por nuestras mentes sobre el cielo, sombras danzantes de un fuego fatuo que no siempre nos transmite algún mensaje.

Nuestros ancestros miraban asombrados la puesta y la salida del Sol, la terrorífica oscuridad y la seguridad del día. Ellos no sabían el por qué de todos aqurellos cambios que se producían a su alrededor: el calor y el frío, la lluvia y el granizo, las nubes de la tormenta y los rayos… El Tiempo ha transcurrido inexorable y, ahora, hablamos de cuestiones tan complejas que, no siempre llegamos a comprender, imaginamos “mundos” de D-branas y creamos teorías que quieren explicar la naturaleza de las cosas. Sostenemos nuestros conocimientos actuales sobre dos poderosas teorías (la cuántica y la relativista) que, en realidad, son insuficientes para explicar todo lo que desconocemos, y, presentimos que hay mucho más.

¿Dónde encontrar lo que nos falta para conocer y despojarnos de este gran peso que sostenemos al que llamamos ignorancia?

emilio silvera

El “universo” de lo muy pequeño. ¡Resulta fasciante!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física    ~    Comentarios Comments (1)

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Hablemos   ahora del  “universo” de lo muy pequeño, ese  “mundo” fascinante.

                  ¿Os acordais? ¿Cuántos niños no habrán soñado con escenas como estas?

Cuando hablo de lo muy pequeño, puedo llegar a entender muy bien lo que es, lo que son, “licencias literarias” el papel de nada se queja y el lápiz puede escribir lo que quiera y piense el que lo sostiene, según le dicte su imaginación. Claro que, cuando comparamos ese mundo de ilusiones e imaginación con el mundo real, todo el edificio se viene abajo. ¡Lástima!

Todos los niños pequños juegan con pequeños muñecos que son soldados, guerreros o seres de otras galaxias con poderes mágicos y, ellos, en su inocente mundo sin maldad, los dirigen con sus manitas gordezuelas al desarrollo de luchas y aventuras sin fin. Jonathan Swift, nos deleitó con aquellas aventuras de Gulliver, un aventurero que llegó a las tierras de Lilliput: Allí, todo era muy pequeño, la naturaleza, las plantas, los habitantes del lugar y sus casas y palacios, embarcaciones y todos los animales.

Gulliver era allí un gigante de proporciones inmensas: Incluso llegó a extinguir un fuego con una simple chorrada (es decir, hizo pipí) y acabó de inmediato con el (para ellos) enorme fuego.

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Su tamaño podía, sin dificultad alguna, decidir el resultado de una guerra entre aquellos pequeñísimos seres que, ante un gigante como él, no tenían defensa alguna y, sus armas, resultaban ridículas para poder causarle algún daño. Dormido lo tuvieron que coger para poder atarlo.

Durante otro viaje, las fuerzas ignotas del destino llevaron a Gulliver a un pais llamado  Brobdingnag, donde la gente y todos los seres animados e inanimados eran mucho más grandes que él. Allí era un enano, mimado por una niña pequeña llamada Glumdalclitch. Al final, Gulliver es recogido en una jaula por un águila que lo deja caer en el mar de donde lo rescataron unos marineros a los que, al contarles esas historias, pusieron incrédulas caras de asombro.

Claro que, cuando nos trasladamos al mundo real, las cosas no suelen ser de esa manera. Poco importa lo fascinantes que las historias de este tipo nos puedan resultar. Las cosas no funcionan de esa manera. Todos sabemos, por ejemplo que la llama de una vela pequeña y la de una vela grande, son aproximadamente del mismo tamaño. ¿De qué tamaño serían las llamas de las velas de Lilliput? Y, desde luego, si pensamos un poco, más cuestiones nos surgen: ¿Cómo serían las gotas de lluvia en Lilliput y en Brobdingnag?, ¿eran las leyes físicas para el agua diferentes allí que en nuestro propio mundo? Y, finalmente, los físicos se preguntarían: ¿De qué tamaño eran los átomos en esos lugares?, ¿qué clase de reacciones químicas podrían tener lugar con los átomos del cuerpo de Gulliver?

Claro que, con esas preguntas esas historias fallan. La verdadera razón por la que los mundos de Los Viajes de Gulliver no pueden existir es que las leyes de la Naturaleza no permanecen exactamente iguales cuando se cambian las escalas. A veces, esto es evidente en las películas de desastres, donde quizá se ha construído una maqueta a escala para simular una gran ola o un rascacielos en llamas.

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El ojo experto puede, sin problemas, distinguir entre la maqueta y la realidad. Los mejores resultados se obtienen cuando el factor de escala para el tiempo se elige igual a la raíz cuadrada de la escala espacial. Así, si el rascacielos de turno se construye a escala 1:9, hay que rodar la película a un 1/3 de su velocidad real. Pero incluso así, como antes señalo, el ojo entrenado distingue la diferencia entre lo que sucede en la película y lo que se observaría en el mundo real.

En resumen, las leyes que gobiernan el mundo físico tienen dos características importantes: muchas leyes de la Naturaleza permanecen inalterables, no se alteran cuando cambia la escala, pero hay otros fenómenos, tales como una vela encendida o las gotas de agua, que no cambian del mismo modo. La implicación final es que el mundo de los objetos muy pequeños será completamente diferente del mundo ordinario.

Justamente en el mundo de los seres vivos la escala crea importantes diferencias. En muchos aspectos, la anatomía de un ratón se podría considerar (más o menos y, guardando las distancias) como una copia de la de un elefante, pero mientras que un ratón puede trepar por una pared de piedra prácticamente vertical sin mucha dificultad (incluso se puede caer desde una altura varias veces mayor que su tamaño sin hacerse gran daño), un elefante sería incapaz de realizar tal hazaña. Así llegamos a comprender que la Gravedad, se deja sentir en menor grado a medida que los objetos disminuyen de tamaño.

Cuando llegamos a los seres unicelulares, se ve que para ellos no hay distinción entre arriba y abajo. Para ellos, la tensión superficial del agua es mucho más importante que la fuerza de gravedad. Basta observar que la tensión superficial es la fuerza que da forma a una gota de agua y comparar el tamaño de esa gota con los seres unicelulares, muchísimo menores, para que sea evidente que la tensión superficial es muy importante a esta escala.

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La tensión superficial es una consecuencia de que todas las moléculas y los átomos se atraen unos a otros con una fuerza que nosotros llamamos fuerza de Van der Vaalls. esta fuerza tiene un alcance muy corto. para ser más precisos, diremos que la intensidad de esta fuerza a una distancia r es aproximadamente proporcional a 1/r7. Esto significa  que si se reduce la distancia entre dos átomos a la mitad, la fuerza de Van der Vaalls con la que se atraen uno a otro se hace 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 = 128 veces más intensa. Cuando los átomos y las moléculas se acercan mucho unos a otros quedan unidos muy fuertemente a través de esta fuerza.

Ahora tendríamos que hablar algo de la mecánica cuántica y, en ese ámbito, las reglas de la mecánica cuántica funcionan tan bien que resultaría realmente difícil refutarlas.

Acordaos de los trucos ingeniosos descubiertos por Werner Hesinberg, Paul Dirac, o, Schrödinger que vinieron a mejorar y completar  las reglas generales. Sin embargo, algunos de aquellos pioneros (Einstein y el mismo Schrödinger), sin embargo, presentaron serias objeciones a dicha interpretación de la naturaleza de lo muy pequeño.

Podríamos formular una simple pregunta que pondría en un brete a más de uno: ¿Dónde está realmente el electrón, en el punto x o en el punto y? En pocas palabras, ¿dónde está en realidad? Si prestamos atención a Bohr, no tiene ningún sentido buscar tal realidad. Las reglas de la mecánica cuántica, por sí mismas, y las observaciones realizadas con detectores serían las únicas realidades a las que deberíamos prestar atención y de las que podemos hablar.

Muchas veces me sorprende oír a muchos “científicos” que hablan con una seguridad de lo que dicen como si, de una verdad inamovible se tratara. Ellos (en realidad) creen que saben y, no llegan a darse cuenta de que están hablando de un Modelo que ha sido construído matemáticamente hablando, para poder explicar eso que, nosotros, los humanos, creemos que es la realidad del mundo. Sin embargo, más de una vez hemos tenido que cambiar esos modelos y rectificar esa “realidad” por otra que, resultó ser “más real”.

¡Sabemos tan poco!

emilio silvera

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Investigadores del Departamento de Física Aplicada de la UPC, en España, junto con un equipo de la California State University de los Estados Unidos, han demostrado por primera vez que la transición en la alternancia cardiaca, una arritmia potencialmente mortal, comparte características con el ordenamiento ferromagnético de los metales. La investigación ayuda a entender mejor cómo se origina la muerte súbita y abre la puerta a diseñar nuevos fármacos para evitarla.

Las muertes súbitas cardíacas representan aproximadamente el 10% de los casos de muerte natural y la mayoría se deben a la fibrilación ventricular. En los Estados Unidos esto representa unas 300.000 muertes al año y en España, unas 20.000. Investigadores del Departamento de Física Aplicada de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), junto con científicos de la California State University han demostrado, por primera vez, que la transición a la alternancia cardiaca, una arritmia relacionada con un mayor riesgo de muerte súbita, comparte características comunes con el ordenamiento ferromagnético de los metales. Esta nueva medida física permite entender mejor las causas de la muerte súbita y permitirá avanzar en el diseño de fármacos que puedan evitarlo. El artículo, titulado Calcium Alternans is Due to an Order-Disorder Phase Transition in Cardiac Cells, ha sido publicado en la revista científica Physical Review Letters.

 

Hoy en día, las enfermedades cardíacas suponen una de las principales causas de muerte en los países desarrollados. De particular relevancia es la muerte súbita cardiaca, donde se produce una pérdida brusca de la función cardiaca. En situaciones normales, el corazón actúa como una bomba donde el orden de contraerse y bombear sangre se origina por pequeños cambios en las propiedades eléctricas de las células miocárdicas. Una parte importante de los casos de muerte súbita se deben a problemas en la sincronización de esta orden eléctrica, dando lugar a una contracción desordenada del corazón conocida como fibrilación ventricular. En este estadio, el corazón no es capaz de bombear la sangre y la muerte ocurre en pocos minutos, a menos que se administre un choque desfibrilador.

Resultado de imagen de administre un choque desfibrilador.

Uno de los posibles desencadenantes de la fibrilación ventricular es una arritmia conocida como alternancia cardiaca, donde la contracción del corazón se produce de manera coordinada en cada latido, pero su intensidad varía dando lugar a una contracción fuerte y débil en latidos alternativos. Para entender el origen de esta arritmia es necesario estudiar cómo se produce la contracción dentro de la célula, donde existen cientos de pequeñas subunidades compuestas por agrupaciones de canales que liberan iones de calcio cuando reciben la orden eléctrica. Esto es lo que marca la intensidad de la contracción: si liberan más calcio, la contracción es más fuerte; en cambio, si casi no liberan, hay poca contracción.

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Blas Echebarria, del Departamento de Física Aplicada de la Universitat Politècnica de Catalunya. (Foto: UPC)

Los científicos Enric Álvarez-Lacalle y Blas Echebarria, del Departamento de Física Aplicada de la UPC, junto con investigadores de la California State University, han demostrado, mediante modelos de simulación, que la alternancia se produce debido a un tipo de transición que ha intrigado a los físicos desde hace décadas, una transición de desorden en el orden estudiada originalmente para entender la pérdida de las características ferromagnéticas al aumentar la temperatura por encima de un umbral límite.

Un material ferromagnético está formado por pequeños imanes que pueden enfocarse en una dirección o en otra. Si cada uno de estos imanes apunta en una dirección diferente, es decir, si el sistema está desordenado, su efecto magnético se anula. En cambio, por debajo de una cierta temperatura, todos los pequeños imanes comienzan a enfocarse hacia la misma dirección y el sistema se ordena. Esto hace que todo el conjunto se comporte como un gran imán.

En el caso del corazón, cada subunidad dentro de la célula encargada de liberar calcio puede decidir hacerlo o no. Cuando esto sucede de una manera desordenada, hay tantas células que liberan como que no, y el calcio total liberado es siempre el mismo, no varía. En cambio, en algunas situaciones se da una transición hacia un estado ordenado, como ocurre en los materiales ferromagnéticos. En este estado, todas las células deciden liberar o no liberar calcio al mismo tiempo, dando lugar a una secuencia de contracciones fuertes y débiles y, en último caso, a una transición hacia la fibrilación ventricular. La conclusión parece ser que el orden, en algunos casos, mata.

Según los científicos, entender bien cómo se produce la transición que causa la muerte súbita puede ayudar a diseñar fármacos que la eviten. Los resultados obtenidos de la investigación abren la puerta a estudiar posibles aplicaciones.

Sobre el siguiente paso de la investigación, Blas Echebarria explica que “actualmente estamos estudiando si el mismo efecto se observa en las células auriculares. Esto supondría un paso para entender la fibrilación auricular que, a pesar de no provocar la muerte súbita como la ventricular, conlleva un elevado riesgo de embolia y presenta una prevalencia muy alta, sobre todo en personas mayores de 60 años, disminuyendo su calidad de vida “. Para ello cuentan con el apoyo de científicos del Instituto de Ciencias Cardiovasculares de Cataluña (ICCC-CSIC), los experimentos de los que intentan modelizar. (Fuente: UPC)

Publica: emilio silvera