En la cabina de una lanzadera de RENFE

A mi vuelta de un fantástico fin de semana en Córdoba, subo a la cada vez más popular lanzadera de AVE. Me han asignado el vagón 4, que es el último y por tanto el contiguo a la cabina del tren. Así que suelto las maletas y cuando me siento me doy inmediatamente cuenta de que la puerta de la cabina está abierta de par en par. No me lo pienso dos veces, y me acerco hasta la mismísima puerta para echar un vistazo. Dentro de la cabina a derecha e izquierda hay varios muebles con tomas de corriente de cada uno de los departamentos del tren, así como de partes de la cafetería, los servicios, etc. Todos los paneles van dentro de estos armarios que tienen una puerta entera de cristal, para que puedas ver el estado de cada toma, sin necesidad de abrir la puertecilla. Al fondo de la cabina el piloto miraba el infinito, inmóvil, sin haber reparado en mi presencia hasta que suelto un “Hola, que maravilla es esto”. De un salto se da la vuelta y me dice “¡Hombre! ¡Qué tal! Pasa, pasa, no te quedes ahí. Me llamo A., encantado”. Entro y me cuenta que en dirección les permiten tener viajeros de vez en cuando para ver cómo funciona todo. El panel de mandos rodea al piloto. A mano izquierda, tiene la aceleración, punto muerto, y algo semejante al freno motor en un manguito de sólo 3 posiciones. En la mano derecha tiene un mango semejante que le permite de una forma muy humanizada controlar la frenada del tren. Justo en el centro de la mesa de mandos hay sitio para sus papeles y sus cosas. “¿Fumas?” Me pregunta. “Este es el único lugar del tren en el que se permite fumar”. Me invita a sentarme junto a los controles de Aire Acondicionado, pero prefiero quedarme de pie. Las puertas del tren se cierran a su hora, y no veo que haya tocado nada. Entonces salta un pilotito blanco y me dice “Ese es el operario que ha comprobado que todos los pasajeros están dentro y las puertas están bien cerradas”. La señal llegó por radio. Adiós al jefe de estación y su banderita.
Salimos, y el primer tramo es manual y a una velocidad de 30km/h. “Mira, en esta pantalla indico la velocidad máxima que quiero alcanzar”. Lo pone a 180km/h y deja el mando de aceleración puesto para que el tren vaya alcanzando suavemente esa velocidad. Salimos de la ciudad, y se activa la navegación informatizada. Me cuenta cómo puede llevar el tren de 4 maneras diferentes si se van estropeando las más avanzadas, claro que cada vez a velocidades menores. Pasado el túnel del castillo pasa a una velocidad de crucero de 250km/h. Cada cambio de velocidad lo anticipa un sistema de navegación que te muestra una cuenta atrás de los kilómetros que quedan hasta cambiar de zona. Todo calculadísimo, todo anticipado.
“¿Y si soltaran una piedra desde uno de esos puentes?”, le pregunto. “Hombre, si la sueltan justo cuando pasamos, nos la tragamos, pero en general saltan los sistemas de detección de caída vertical, y se para automáticamente cualquier tren que esté en trayectoria de colisión. Además el vallado impide cualquier manera de acercarse a la vía sin ser detectado, como ya ocurrió con los del 11 de Marzo que después intentaron reventar la vía del AVE”. Hablamos de política y de hipotecas, y luego volvemos al tren. “Lo que la gente no entiende es que cuando vendemos puntualidad, en realidad les vendemos la protección de todo el trayecto, y que llegarán seguros y a tiempo a su destino, y eso requiere una infraestructura de seguridad muy avanzada”.
En esa misma línea le pregunto, “Ha sido muy fácil para mi entrar aquí. ¿Y si sacara un cuchillo y le matara en pleno trayecto?”. Me contesta, “Bueno, a mi me puedes matar, pero el ordenador de a bordo detecta automáticamente que yo no respondo, y desde control pararían el tren en muy poco tiempo. Ni siquiera yo podría llegar lejos si decido hacer alguna barbaridad.”
Con la misma suavidad que salimos, inició la entrada en Sevilla. Le pregunto, “¿Es verdad que frenan los trenes para ofrecer más velocidad dentro de unos años?”. Me mira extrañado, “De ninguna manera, aunque conforme se generalice la alta velocidad, podremos ofrecer más velocidad en trayectos con mejor infraestructura, alcanzando hasta 350km/h. Los jóvenes viviréis el gustazo de cruzar el país en sólo 5 horas”.

Más agua, por favor

Estamos ya bien metidos en el verano y las reservas de agua se van agotando a un ritmo preocupante. Los últimos informes del Ministerio de Medio Ambiente hablan de una caída del 1.3% cada semana si promediamos el nivel de todos los embalses del país. Esto nos sitúa en el 53%, que es un 20% menos que el año pasado por las mismas fechas. La situación es especialmente seria en las cuencas del Segura (15%), la del Júcar (27.4%) y la del Sur (39%). La prensa habla de la polémica del trasvase Tajo-Segura. Imposible que todos queden contentos.
Un sistema tan dependiente de la infraestructura y la climatología acabará dándonos alguna época de crisis antes o después. Máxime en un periodo en el que el calentamiento global nos aleja del equilibrio climatológico cuasiperiódico que el planeta ha venido disfrutando hasta la intervención industrial del hombre.
Necesitamos agua de donde sea. El 67% de la superficie terrestre son océanos y mares. Este agua representa el 97% de toda la del planeta. Luego sólo el 3% es agua dulce. De este 3%, las dos terceras partes es agua helada de los glaciares. Así que nos queda aproximadamente el 1% del agua para uso propio, y la tenemos que tomar de ríos, lagos, aguas subterráneas... que dicho sea de paso, la necesitan para mantener la riqueza de los valles que riegan.
El escritor e inventor Alberto Vázquez Figueroa, presentaba en uno de los cursos que organiza la fundación Rey Juan Carlos en Aranjuez el pasado 7 de Julio un sistema de desaladora de agua de mar por ósmosis inversa muy original. Le ha llevado 6 años diseñar el sistema, montar la empresa y pagar las correspondientes patentes. El sistema se sirve de energía eléctrica residual para elevar agua de mar hasta más de 600 metros de altura, en las montañas más cercanas a la costa. El agua se deposita en balsas, y se vuelve a dejar caer por tuberías que la ponen a unas 6 atmósferas de presión. En este estado consiguen que el 45% del agua quede desalinizada, frente al otro 55% sobresalinizado. Y de paso se aprovecha la bajada para producir parte de la energía eléctrica que se utilizó para subir el agua en primer lugar.
El sistema de Vázquez Figueroa ya se está montando en Almería, e Israel ha comprado la patente. Los países en vías de desarrollo podrán acceder al invento sin tener que pagar los derechos correspondientes. El gobierno español lleva ya varios años proyectando desaladoras por ósmosis inversa, que no son las de Vázquez Figueroa, en las zonas de mayor necesidad del país.
En líneas generales la desalación por ósmosis inversa sigue los siguientes pasos: Se drena el agua para quitar las hojas, algas y objetos más grandes. Un tratamiento de cloro desinfecta el agua y evita que vuelvan a crecer las algas. Esto también previene que los filtros que vendrán a continuación queden obstruidos. Se usan filtros de arena para eliminar sólidos, y se aplican coagulantes que precipiten las partículas que quedan suspendidas. Finalmente nos ayudamos de la gravedad para pasar el agua por un filtro de carbón poroso, y la tratamos con ácido para regular su pH. La ósmosis inversa se lleva acabo en una membrana semipermeable sobre la que se presiona el agua a más de 20 atmósferas. El agua pasa, mientras que el cloruro de sodio se queda en el camino.
Las expectativas actuales para la desalación del agua como recurso están en la línea de que sirvan de paliativo. Se puede decir que a medio plazo no serán la solución de una sequía seria, pero podrían aliviarla un poco. Lo mejor de ella, claro está, es que podemos considerar que la materia prima es prácticamente ilimitada. Veremos a dónde nos lleva esta tecnología.

El eclipse del año

Supongo que a partir de septiembre le darán mucho bombo a este tema, así que voy a contarlo antes de tiempo para que no suene como más de lo mismo. El próximo 3 de octubre un eclipse solar atravesará la Península Ibérica, dándonos una oportunidad única de ponernos a su sombra y ser testigos del espectáculo.
La trayectoria de este eclipse se originará en el Atlántico Norte a las 8:41UT. En el primer momento será una sombra alargada de unos 222km de ancho. Diez minutos más tarde alcanzará el noroeste de la Península Ibérica. Para entonces la sombra tendrá una forma elíptica de 195km de ancho. Vigo y Santiago de Compostela serán las primeras capitales en divisar el fenómeno. Luego llegará a Orense, Zamora, Salamanca, Valladolid, Segovia, Madrid, Toledo, Guadalajara, Albacete, Valencia y Alicante. Parte de Ibiza cae también dentro de la trayectoria, aunque cerca de su borde superior. Pero de todas las capitales de provincia, la más privilegiada será sin duda Madrid. Y particularmente la zona norte de la ciudad, que estará en pleno centro del eclipse. Allí el eclipse durará 4 minutos y 11 segundos en los que serán testigos de un oscurecimiento del 90% del Sol. Valencia, por su parte, tendrá 3 minutos y 38 segundos de fase anular, a una elevación sobre el horizonte de 32º. El eclipse tardará unos 5 minutos en recorrer el tramo Vigo-Madrid, y algo menos para el tramo Madrid-Valencia.
Una vez en el Mediterráneo, el eclipse se dirigirá a Argelia. Luego atravesará Túnez por su parte central, y recorrerá Libia hasta su límite sur oriental. Será entonces cuando el eclipse alcance su mejor momento: A medio camino en su viaje por Sudán, el eclipse total será de 4 minutos y 31 segundos, con el Sol situado a 71º sobre el horizonte de un precioso paraje desértico. La sombra rozará Etiopía por su frontera sur, y Kenia por el norte. Finalmente saldrá de África por las playas de Somalia, para acabar desapareciendo de nuevo en el Océano Índico.
Durante su viaje de 3 horas y 41 minutos, la sombra de la luna recorrerá 14100km y cubrirá un 0.57% de la superficie terrestre. La mayor parte de Europa occidental y el norte de África podrán ver al menos un eclipse parcial, que también merece la pena.
Los eclipses solares son un fenómeno mucho más común de lo que la gente piensa, sólo que normalmente tardan bastante tiempo en ocurrir dos veces en el mismo sitio. Desde el año 1000, la España peninsular ha disfrutado de 23 eclipses totales y 16 anulares. Ha habido siglos en los que no se ha visto ninguno, y siglos en los que se han llegado a ver hasta 5. En algunas ocasiones han sucedido muy seguidos en el tiempo, como ocurrió en 1406, 1408, 1411(anular) y 1415; o bien una serie de tres eclipses totales como la de 1600, 1605 y 1614. Con este eclipse de 2005, termina un periodo de 87 años en el que no hemos tenido ninguno; al menos tres generaciones españolas que no han conocido el fenómeno.
En el futuro inmediato nos esperan 3 eclipses muy seguidos (2026, 2027 y 2028), aunque las condiciones de observación no serán las mejores en ninguno de ellos. En promedio, tendremos un eclipse en España cada 25 años, ya sea total o anular.
Desde 1999 hasta el año 4000 tenemos calculados 14263 eclipses en toda la Tierra. No podemos ir mucho más allá debido a las imprecisiones en el cálculo producidas por las sutiles variaciones de la velocidad de rotación de nuestro planeta.
De momento nos quedamos pendientes del eclipse del próximo octubre. Es un lunes, y muy temprano. Pero sin duda es un fenómeno por el que merece la pena hacer la escapada.

Vida en la burbuja

Un adecuado cuidado de las mascotas que tengamos en casa comienza por una atención específica a sus necesidades vitales, así como atender a los pormenores de su psique y su higiene. Deberíamos elegir la raza de perro adecuada al tamaño de la casa en la que va a vivir, y en función de las veces que lo podamos sacar y del tiempo que podemos estar en compañía de ellos. Los gatos, ya se sabe, se las suelen apañar bien, aunque también hay características que hacen a unos más idóneos que a otros. Los peces y pájaros tienen una enorme sensibilidad a la luz y la temperatura. Más delicados son los peces, que requieren un mantenimiento exquisito de la pecera. Mucha gente todavía no se informa bien antes de llevar un animal de compañía a su casa.
Hay sin embargo un experimento de la NASA que ha evolucionado hasta llegar a ponerse a la venta para el público en general. Se trata de las llamadas ecoesferas. El propósito inicial de la NASA era encontrar maneras de transportar sistemas cerrados de vida que duraran el tiempo suficiente para llegar, digamos, a Marte, y que una vez allí pudieran servir para proporcionar agua, alimento y aire a los humanos colonizadores del planeta. Toda una empresa.
Para ello se propusieron ecosistemas sencillitos que fueran capaces de durar como poco un par de años encerrados en una burbuja de cristal hermética. La luz sería la única aportación exterior al ecosistema. Agua de mar adecuadamente filtrada llena estas burbujas hasta algo menos de dos tercios de su capacidad. Un selecto baño de microorganismos se extiende por todo el agua. Un tipo de alga oscura parte desde unos cimientos de piedrecitas al fondo de la burbuja, hasta incluso salir por encima de la superficie del agua. Y por último se encuentran los que tal vez tengan más protagonismo en todo el sistema: unos cuantos camarones, que se sabe muy rara vez muestran una conducta agresiva entre ellos.
El ciclo está cerrado y bien cerrado. La luz junto con el dióxido de carbono del agua sirve para que las algas produzcan oxígeno. Este oxígeno es respirado por los camarones, que a su vez comen algas y microorganismos. Cuando la vida de algún camarón toca a su fin, son los microorganismos los que se encargan de procesar los restos mortales y convertirlos en alimento para las algas. Y de esta manera se cierra este pequeño círculo de vida, tan sumamente delicado.
Como se puede ver, la burbuja y sus habitantes casi no necesitan de nuestra atención y cuidados. Sólo hay una cosa muy importante que debemos tener en cuenta: La cantidad de luz que reciba la burbuja no debe ser ni mucha ni poca. Un periodo de más de 60 horas de oscuridad acabaría completamente con la vida del sistema, empezando por una degradación de las algas, que a su vez no aportarían los nutrientes necesarios para los camarones. En cambio, si la burbuja recibiera más de 12 horas diarias de luz, el excesivo crecimiento de las algas consumiría rápidamente los recursos disponibles, acabando todo en un desastre parecido. Nunca, nunca debe dejarse una ecoesfera expuesta a la luz directa del sol. Siempre deben de estar lejos de las ventanas. La temperatura ideal está entre los 15 y los 30ºC, aunque los efectos negativos de no respetar estos márgenes pueden tardar más en manifestarse.
Las ecoesferas se venden por Internet en www.ecosferas.com y a pesar de ser un poquito caras, son toda una lección sobre el equilibrio de la vida y la complejidad de los sistemas autosostenidos. El experimento ideal para hacer un diario en la clase de ciencias. Si les gustan este tipo de cosas, no se lo pierdan.

Mensajeros de las estrellas

Hablábamos la semana pasada de las dos sondas Voyager, que se encuentran en las fronteras de nuestro sistema solar rumbo a lo desconocido. Cuando se agote toda la energía de sus reactores, simplemente se dejarán llevar por su propia inercia, que es mucha gracias a la enorme velocidad que han alcanzado.
Pero aunque dejen de comunicarse con nosotros, todavía tienen una misión muy especial que cumplir: llevar un mensaje a cualquier forma de vida inteligente que encuentren en su camino.
Y no son las dos primeras en hacerlo, de hecho son la tercera y la cuarta, ya que antes de las sondas Voyager I y II, se lanzaron las Pioneer 10 y 11, que llevaban una pequeña placa donde se identificaban entre otras cosas, el tiempo y el espacio en el que nos encontramos nosotros (ver imagen). Un hombre saluda junto a una mujer, y en la parte de abajo aparece esquemáticamente nuestro Sistema Solar, con la trayectoria de escape de las sondas. Todo está hecho de manera simbólica en un lenguaje lo más simplificado posible, pensado especialmente para que pueda ser procesado con relativa facilidad.
Para las sondas Voyager se preparó un mensaje mucho más elaborado. Tomaron un disco fonográfico de cobre de 30 centímetros chapado en oro y serigrafiado bajo el título “Sonidos de la Tierra”. En él grabaron una selección de 115 imágenes de nuestro mundo, además de una variedad de sonidos tales como las olas, el viento, pájaros, ballenas, monos, perros, grillos, ranas, volcanes, terremotos, burbujas, y demás sonidos característicos. Luego pusieron 95 minutos de música de distintas épocas y culturas, y saludos en 55 idiomas que van desde el Akkadian, que fue hablado hace 6000 años, hasta el Wu, que es un dialecto moderno del Chino. A esto le sigue un mensaje del Presidente de los Estados Unidos (que era Carter en el momento en el que se lanzaron las sondas) y otro del entonces Secretario General de Naciones Unidas. Finalmente grabaron una hora con impulsos eléctricos de los pensamientos, latidos del corazón de un ser humano, y el movimiento de los ojos y los músculos, para que nuestros vecinos estelares pudieran saber cómo nos sentimos. Probablemente esta sea la parte que menos entiendan, o incluso que no entiendan en absoluto, porque está recogida como una acumulación de golpes sonoros sin orden aparente. De todas maneras se pensó que el intento merecía la pena, por si están capacitados para distinguir el fondo orgánico de todos estos sonidos.
El disco va en una funda de aluminio y acompañado de todo lo que hace falta para poder reproducirlo, manual de instrucciones incluido. De nuevo, todo está en un lenguaje simbólico que explica también el origen de la nave de un modo parecido a como lo hacían las placas de las Pioneer.
A la velocidad que van, se estima que pasarán unos 2 millones de años hasta que lleguen a las primeras estrellas que hay en sus caminos. Si es que llegan. Y si llegan después de tanto viaje, puede que encima no encuentren a nadie esperando. Pero por baja que sea la probabilidad de éxito de las viajeras y las pioneras, ilusiona pensar en el caso de que ocurra el milagro, y lleguen a manos de nuevos amigos.

El Viajero en la Frontera Final

Es noticia que la Voyager I ha alcanzado en estos días lo que conocemos como el límite de nuestro Sistema Solar. Veintisiete años ha tardado desde que el verano de 1977 partiera de Cabo Cañaveral. Del mismo sitio partía también entonces la Voyager II, con diferentes objetivos. Aunque les asignaron distintos planetas para explorar, las dos comparten un destino final parecido. Tal y como muestra el esquema de la imagen, la Voyager I se aleja hacia el norte con respecto al plano planetario a una velocidad que supera el millón y medio de kilómetros al día. Para hacerse a una idea de lo que esto significa, podríamos decir que en este momento la Voyager I completaría el tramo Madrid-Moscú en menos de 4 minutos. Por su parte, la Voyager II se aleja por el semiplano sur, y está todavía un 20% más cerca de la Tierra que la Voyager I. Su velocidad de crucero también es algo menor, y por eso todavía no ha alcanzado la frontera del Sistema Solar.
Podría pensarse que la órbita del planeta más alejado del Sol sería el límite más razonable para la frontera del sistema, pero se proponen otros límites bastante adecuados. La llamada Fase Shock de Terminación (Termination Shock) delimita la zona a partir de la cual el viento solar pierde su fuerza y comienzan a producirse cambios en el comportamiento de las partículas cargadas. Los sensores de la Voyager I ya han dado testimonio de esto, y por ello se piensa que justo ahora se encuentra en esa zona. A partir de este punto, las placas solares de ambas Voyagers irán perdiendo utilidad, por la extrema distancia con el Sol. En previsión de esta situación, les instalaron 3 reactores nucleares para que puedan seguir emitiendo toda la información sobre lo que les está pasando en cada momento.
De esta manera, la Voyager pasará a explorar la llamada Heliosfera (Heliosphere), en la que se espera que encontremos vientos solares cambiantes, así como grandes perturbaciones caóticas e inesperadas. La zona de la Heliosfera que se encuentra en la trayectoria del Sol, se llama Heliocubierta o Heliocapa (Heliosheath). En efecto, el Sol también tiene una dirección determinada en su paseo particular por nuestra galaxia, de modo que deforma la Heliosfera retirando a su paso multitud de perturbaciones y tormentas. Estas perturbaciones acumuladas forman lo que la imagen muestra como Arco de Shock (Bow Shock), que nos encontramos a partir de la llamada Heliopausa (Heliopause). Desde ese punto, esperamos que el campo magnético del sol tenga influencia casi despreciable, y por tanto la Voyager quedará expuesta a durísimas tormentas magnéticas, y a los vientos interestelares.
Se preguntará el lector a qué viene tanto Helio-esto y Helio-aquello. Se trata de una ocasión muy especial para demostrar que la física tal y como la entendemos tiene consistencia. Porque todas esas capas y zonas, de momento no son más que predicciones que hemos hecho, pero está por ver si nuestras elucubraciones coinciden con lo que las Voyagers se encontrarán allí. Estos resultados son extremadamente importantes para seguir muchas líneas de investigación en lo que a cosmología se refiere.
Los reactores nucleares de ambas Voyagers dejarán de rendir allá por 2020, aunque esperamos que para entonces hayan tenido aventuras suficientes. Sin embargo todavía les queda una misión muy especial por cumplir. Aunque de esa hablaré en el artículo de la semana que viene.

La rebelión de las máquinas

Todos nos hemos imaginado alguna vez un futuro en el que los robots llenen una parte importante de nuestras vidas. Tarde más o menos, ya se espera el momento en el que nos limpien la casa, paseen al perro y nos lleven al trabajo. Equipados con un buen “cerebro”, pueden llegar a conocer y reconocer su entorno. Pero en previsión del momento en el que sus “procesos mentales” sean suficientemente complicados, Isaac Asimov estableció en sus novelas las famosas Leyes de la Robótica:
1. Un robot no puede hacer daño a un ser humano o, por inacción, permitir que un ser humano sufra daño.
2. Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los seres humanos, excepto si estas órdenes entrasen en conflicto con la Primera Ley.
3. Un robot debe proteger su propia existencia en la medida en que esta protección no entre en conflicto con la Primera o la Segunda Ley.
Implícita en estas leyes está la prevención de que algún día los ordenadores y, por extensión física, las máquinas tomen conciencia de sí mismas. Este descubrimiento de uno mismo como ser pensante y libre, es en realidad algo muy complejo de definir y acotar, pero para el propósito de este texto, creo que se entiende con facilidad. Las leyes de la robótica pretenden evitar que algún día las máquinas se desquicien, y se vuelvan peligrosas. Y no es una idea demasiado peregrina, si tenemos en cuenta que pretendemos hacerlas a nuestra imagen y semejanza... y nosotros bajo cierto punto de vista ya estamos bastante desquiciados.
De todas formas el problema hoy en día es otro, ya que los avances realizados en lo que a crear conciencia de uno mismo se refiere son nulos. Nada de nada. A fecha de hoy las máquinas pueden ver, oír, tocar... incluso oler y gustar. Y además pueden responder a todos estos estímulos de una forma coherente. ¿Pero coherente con qué? Únicamente con lo que nosotros les digamos que es coherente. Sobre esta misma base pueden darnos su opinión, que claro está, ni es opinión ni nada porque nosotros establecemos los márgenes de lo aconsejable y lo desaconsejable.
Lo más interesante podría ser en todo caso, que las máquinas ya pueden aprender. Tras varios intentos de hacer una misma cosa son capaces de ajustar ciertas variables internas y lograr a hacer lo que se proponían con un margen de error muy pequeño. En otras palabras: aprenden y se adaptan. De todo lo dicho, sólo esto último se conoce como Inteligencia Artificial; la conciencia de las máquinas pertenece enteramente al mundo de la ficción.
Por tanto, ¿qué clase de rebelión de las máquinas podría darse en las condiciones actuales? A mí se me ocurren dos:
La primera podría ser algo que ocurre de forma natural en los sistemas demasiado complicados. Si llegáramos a desarrollar un ordenador que procese un entendimiento de nuestro mundo demasiado enrevesado, podría aparecer lo que en sistemas complejos se llama un “fenómeno emergente”. Dicho mal y pronto, sería algo así como que al ordenador “se le iría la olla”. Esto ya lo hemos visto en otras situaciones de la física, y no sería extraño que ocurriera aquí.
La segunda queda reflejada de forma muy clara en el final de la película “Yo, Robot”. Crean este ordenador gigantesco y le dan la tarea de calcular la manera más viable de proteger al mundo. Y, para sorpresa de pocos, el ordenador calcula que un mundo sin humanos tiene un futuro más próspero. Así que se pone manos a la obra con el exterminio. Pero al fin y al cabo, todo son cuentas y algoritmos. Del mundo interior de los conscientes no se han hecho matemáticas... Tal vez sea mejor así.


Imagen tomada de la película "Yo, Robot".

Mar de luz

No se han navegado ya todos los mares, y no se conocen todos los vientos. La NASA empieza a publicar sus primeros éxitos en lo que a velas solares se refiere. Pero no velas como candiles, sino las de los navíos. Y navíos que tampoco son los del mar, sino que cruzan el océano estelar.
Me explicaré un poco mejor. Un nazareno pasea una tarde de Agosto por la tranquila Calle Real. En medio de la calma, el viandante se encuentra sometido a varias presiones exteriores. La más evidente es ese aire caluroso que a veces viene de abajo y a veces corre por las calles, golpeándole en la cara. Menos evidente es la presión atmosférica: una columna de aire que se eleva por encima de él, y que descansa sobre su cabeza y sus hombros. Pero la presión más insignificante, y no por ello inexistente, es aquella que le viene directamente del sol. Nuestro cuerpo no solo se calienta y se pone moreno, sino que es levemente empujado por cualquier fuente de luz a la que se interponga. En efecto, la luz tiene un comportamiento de partícula cuando colisiona con cualquier cuerpo. De modo que la luz literalmente desplaza el cuerpo con el que colisiona, como hace el viento con las velas de los barcos.
Este fenómeno, conocido en lo relativo a viajes espaciales como viento solar, es significativo según cada caso en particular. Una comparación tosca, pero aproximada, sería por ejemplo que la presión luminosa que puede ejercer el sol sobre mi brazo es 10000 veces menos intensa que la presión que puede ejercer una hoja cayendo de un árbol y rozándome.
Algo mucho más importante sucede con la estela de los cometas que se acercan al Sol. Sus partículas son tan pequeñas que el viento solar puede empujarlas fácilmente, y coloca la estela en dirección contraria al Sol, cuando el cometa está muy cerca, al contrario de lo que podría intuirse. El viento solar vence claramente a la gravedad ejercida por el sol, que no es decir poco. El cometa hace así las veces de veleta del viento solar.
Con todo este conjunto de evidencias, no podía tardar mucho en encenderse la bombilla de los soñadores de viajes espaciales a bajo combustible. La idea es clara: Lanzamos un módulo al espacio que tenga únicamente el combustible necesario para escapar de la atracción terrestre. Una vez allí arriba, desplegamos las velas, y a navegar.
La dificultad está, por tanto, en construir velas que pesen tan poco como para no tener problemas para ser empujadas de forma eficaz por el viento solar. La última prueba de la NASA se hizo con una vela que tenía un grosor 30 veces más fino que un cabello humano. Ya pueden imaginarse lo tremendamente delicado que es desplegar esa vela, y manipularla sin que se rompa. Además, se calcula que la vela debe tener un tamaño de entre 80 y 200 metros para que dé resultados aceptables. La tela, además de fina, es especular, es decir, como un espejo. En definitiva, se trata de llevar al espacio una enorme mantilla de papel de plata y utilizarla para propulsarnos. Los estudios más optimistas hablan de que puede acelerar una nave hasta los 64 kilómetros por segundo, lo cual no está nada mal.
Una última cuestión que dejo en el aire: ¿Cómo hacemos para volver a casa? En el espacio no funciona el rumbo de Ceñida, como en el agua. Pero ya se han inventado formas de servirnos de la vela para navegar contra el viento solar. Mejor que contarlas, las dejo en el aire para los que les gusta pensar en estas cosas.

El arte de inventar mundos

La Red Andaluza de Sistemas Complejos se reunió el pasado 5 de mayo en la Facultad de Física de la Universidad de Sevilla. Miembros de los grupos de Granada, Málaga y Sevilla expusieron todo un abanico de trabajos y proyectos. Entre los estudios que han estado realizando los últimos meses encontramos temas de lo más dispares:
-Un método para conseguir que la catalización llevada a cabo en los motores de los vehículos produzca menos polución.
-Un estudio para reorganizar la logística de distribución de alimentos en caso de que algún país de la UE decida cerrar fronteras para protegerse de la extensión de alguna peste.
-Una breve explicación sobre el gran atasco de hace dos fines de semana, que dejó a mucha gente cerca de 11 horas en las salidas de las grandes ciudades. Y además, una explicación sobre porqué no eran necesarias las medidas de prevención que se tomaron para la vuelta del puente.
-Un estudio que presenta algunas características propias de la selección griega de fútbol, y que le hicieron más idóneo para ganar la última Eurocopa.
-Un proyecto del ejército español para mejorar el movimiento de tropas en el campo de batalla.
-Un sistema para anticipar el crecimiento de las ciudades, y proponer soluciones para una ciudad autosostenible.
En la misma línea se estudian cosas tales como razones por las que desapareció la civilización maya, sin mediar un conflicto bélico, o motivos para que se pueda producir la cuarta glaciación.
Y aunque se hace evidente que estos temas no tienen nada que ver entre sí, todos ellos tienen algo en común para su estudio: el ordenador. Gracias a la enorme capacidad de cálculo de los ordenadores, y a la posibilidad de hacer las cuentas con muchos ordenadores a la vez, podemos “inventarnos” situaciones de todo tipo y dejarlas evolucionar, para ver qué pasa.
Por ejemplo, supongamos que planteamos el problema de la logística de redistribución de alimentos, suponiendo que hay vacas locas en Francia, y hemos cerrado las fronteras. Podemos contratar al mejor responsable de logística. Pero también podemos ir al ordenador e inventarnos muchos responsables de logística. ¿Cómo los inventamos? Creamos una cadena con todas las posibles decisiones que podrían tomar ante cada situación, y hacemos que cada uno adquiera aleatoriamente un grupo determinado de decisiones. Entonces los ponemos a cada uno por separado a dirigir la logística, y vemos qué tal lo hacen. A los que nos dan peores resultados, los despedimos (cosa fácil en nuestro mundo imaginado). Más tarde cogemos las decisiones de los mejores, las combinamos para hacer nuevos jefes de logística, y volvemos a repetir el juego. Con este método evolutivo vamos teniendo cada vez mejores responsables de logística, hasta dar con un sistema de redistribución de alimentos más que satisfactorio, que puede venderse a las empresas de alimentación como un valioso producto.
Este sistema de inventar pequeños mundos en el ordenador y dejar que evolucionen “a ver qué pasa” se llama heurística, y consigue darnos soluciones muy buenas a problemas casi imposibles de tratar con papel y lápiz. De nuevo, los límites vienen impuestos únicamente por la velocidad de nuestros ordenadores, y nuestra imaginación. El futuro para estos métodos de trabajo promete ser largo y llenos de excelentes resultados.

Viviendo a la sombra de un volcán

Catania celebra elecciones locales los días 15 y 16 de mayo. Las fotos llenan las paredes de la ciudad con los nombres en letras bien grandes de centenares de candidatos que aspiran a alcalde, concejal o responsable de barrio. El pasado viernes 29 de Abril, el partido de izquierdas “Sindaco Bianco” presentaba sus candidatos cerca de la Plaza Duomo, en el corazón de la ciudad. Terminado el acto, el partido “Forza Italia” de Berlusconi, montó un impresionante escenario con casetas llenas de productos típicos de Sicilia, y toda una puesta en escena. Hablaron de cambio, de más trabajo en la ciudad, mejores infraestructuras… en fin, de todo. Pero ni una sola palabra del Volcán Etna, omnipresente desde cualquier punto de la ciudad.
Con 3350 metros de altura y 210 km de perímetro, el Etna es el volcán activo más alto de Europa, y por tanto toda una atracción para turistas y vulcanólogos. Claro que esta altura varía de erupción en erupción, según sea la deformación resultante del cráter. Casi se tarda más en contar las ocasiones en las que está activo que las ocasiones en las que duerme. El peor de los despertares del Etna se registró en 1669 cuando la lava arrasó una docena de poblaciones, e incluso llegó a la parte occidental de Catania, y poco después al mar. En 18 días hizo la lava este recorrido. Esta ocasión fue también famosa porque fue la primera vez en la historia que se intentaron cavar zanjas y canales para desviar la lava de un volcán. Hasta 1992 no fue posible mostrar la verdadera eficacia de la canalización de la lava del Etna, con grandes obras de ingeniería de por medio. Gracias a estas prevenciones, la lava debería tardar entre 5 y 6 meses para llegar a las puertas de Catania.
La mayor parte del volcán es parque natural, y si bien puedes acercarte mucho, en general no está permito asomarse al cráter o los conos de chimenea. La razón es clara; tiene pequeñas erupciones con demasiada frecuencia. Ya en 1979 se cobró la vida de 9 personas que se encontraban demasiado cerca en el momento de una de sus súbitas explosiones.
Ocurren con tanta frecuencia que casi no son noticia. En los tres últimos años ha habido varias, aunque todas ellas con poca salida de lava. En 2002 sin embargo hubo una erupción de mayor importancia, y todavía están las tiendas de souvenirs llenas de postales preciosas con los ríos de lava bajando por la ladera. A cualquiera que viene de fuera esto le puede causar impresión, pero los lugareños llaman al Etna, el volcán amistoso. Lo que tiene de buena gente este gigante es que sus pendientes son muy poco pronunciadas, y por tanto la lava avanza en general a un ritmo que da a las poblaciones vecinas tiempo suficiente para una evacuación ordenada.
La última vez que hubo un poco de alarma fue entre 1999 y 2000, cuando el volcán se pasó meses humeando densamente hasta el punto de llegar a cubrir Catania y los alrededores con ceniza volcánica. Fue necesario repartir mascarillas entre la población y limpiar la ciudad. Pero lo que más preocupaba es que este humo era ya bien conocido por ser el preludio de una erupción importante, que afortunadamente no se llegó a producir.
Sobre el fondo celeste de Catania, que es segunda ciudad más poblada de Sicilia, el Etna cubre siempre el horizonte hacia el norte. Pero es en lugares como este donde vuelves a recordar que no existen los llamados “desastres naturales”, sino más bien es el hombre el que debe vivir consciente del suelo que pisa. A 1 de mayo de 2005, el Etna echa un hilo de humo blanco, que no anuncia papas, pero recuerda que él es un habitante más de la preciosa Sicilia oriental.


Vista del Etna desde Catania

Una misión de cine

El primer gran espectáculo celestial de este verano de 2005 viene de manos de la NASA. La misión tiene nombre de película: Deep Impact (Impacto profundo). El filme en cuestión al que hace alusión este proyecto de la agencia espacial americana es una superproducción de Hollywood de 1998. Un grupo de héroes estadounidenses dan su vida por salvar a la Tierra del impacto de un meteorito que habría acabado con todas las formas de vida, tal y como ocurrió con los dinosaurios en su momento. Salvando los espectaculares efectos especiales, la película tiene un guión bastante simplón y unos argumentos científicos más que discutibles.
En cambio la misión Deep Impact de la NASA es rica tanto en espectáculo como para la investigación. El pasado 12 de enero la lanzaban desde Cabo Cañaveral al espacio. Se trata de un módulo de 1 metro de diámetro y 372 kilogramos de peso que tiene como destino el cometa Tempel I. El módulo se compone de dos partes. Por un lado está el cuerpo central que dispone de dos telescopios de alta precisión, un panel solar, y un propulsor para el periodo inicial. Por otro tenemos una sonda, de la que hablaremos en los siguientes párrafos.
El primer mes en el espacio se dedicó a ajustar la trayectoria y calibrar los elementos de observación. Para ello utilizaron la Luna y Júpiter, que en ese momento se encontraban alineados con la Deep Impact. Los siguientes 4 meses, que incluyen el momento presente, pertenecen a la llamada fase de crucero, en la que la Deep Impact toma rumbo hacia el cometa Tempel I. Este cometa completa una órbita elíptica alrededor del Sol cada 5 años y medio. La penúltima fase de la misión tendrá lugar cuando el cometa se encuentre más cerca del Sol y visible desde la tierra. En este periodo la Deep Impact se dedicará a observar con todo lujo de detalle al Tempel I. Esta fase comenzará a principios de mayo, y terminará el 30 de junio. Sin embargo, los últimos cinco días de la misión (desde el 30 de junio hasta el 4 de julio) serán los más interesantes. La Deep Impact estará en ruta de colisión con el cometa. Esto quiere decir que si no hiciera nada, acabaría chocando con él. Durante estos 5 días se dedicará a ajustar bien la trayectoria para lanzar contra el cometa la sonda antes mencionada. El objetivo de la sonda es hacer un buen cráter en el cometa. Se espera que el cráter tenga desde 10 hasta 200 metros de diámetro, y desde 4, hasta 30 metros de profundidad.
En el mismo instante en que la sonda sea lanzada, el módulo comenzará a modificar su trayectoria para no acabar chocando con el cometa, tal y como se pretende que haga la sonda. Durante el mes de julio, se dedicará a observar el estropicio que haya provocado la sonda. Según sea el tamaño del cráter, y la forma de la nube de partículas que salgan despedidas, se podrá conocer la composición, densidad, porosidad y resistencia de los materiales del cráter. Así mismo se espera que el núcleo del cometa quede en parte al descubierto para su estudio. Todo esto será observado por el módulo, que estará a unos 700 kilómetros de distancia. Los telescopios Hubble y Chandra, que orbitan la tierra, también participarán en la observación.
El patriótico 4 de julio será el día en el que la sonda impacte con el cometa. Ese día el Tempel I será visible desde la Tierra, y si los destrozos son suficientes tal vez sea visible el propio impacto. En un día tradicionalmente de fuegos artificiales en todas las ciudades de Estados Unidos, asistiremos también a los primeros fuegos artificiales fuera de la Tierra. La NASA nos trae un espectáculo que seguro merece la pena no perderse.


Deep Impact

Si hay que ir, se va

Los habitantes del planeta Malacandra (Marte) se sorprendían cuando el británico Ramson les explicaba la importancia que tienen los medios de transporte en la Tierra. Claro que el planeta marciano que nos relata C.S. Lewis en su novela “Lejos del planeta silencioso” tiene todo tipo de recursos a disposición de sus habitantes, y por tanto acaba con la necesidad de transportar nada. Los humanos somos siempre un poco más complicados que cualquier cosa.
No hace falta decir que la historia del transporte es tan antigua como la invención de la rueda. El objetivo desde entonces ha sido encontrar formas de llegar a cualquier lugar lo antes posible y de una forma económica y segura. No estaremos tranquilos hasta que llevemos al límite las posibilidades del transporte. El caso extremo es lo que la ciencia-ficción bautizó como teletransporte, es decir, una especie de artilugio que te haría desaparecer de un lugar e instantáneamente aparecer en cualquier otro. Esta idea es bien antigua en la literatura, pero se hizo muy conocida a partir de la serie de televisión “Star Trek” de finales de los 60.
En 1993, el teletransporte abandonó el ámbito de la ficción para pasar a ser ciencia teórica, de manos del físico Charles Bennett y un grupo de investigación de la IBM, que confirmaron la posibilidad del llamado teletransporte cuántico. La noticia se publicó primero en la reunión anual de la American Physical Society celebrada en marzo de dicho año, y llevada poco después a los cánones de la ciencia por su publicación en el Physical Review Letters.
Finalmente en 1998, físicos de California Institute of Technology (Caltech) en colaboración con dos grupos de investigación europeos, consiguieron llevar a la práctica lo publicado en 1993, y teletransportaron un fotón. Sí, es poca cosa, pero por algo había que empezar. Tal y como Bennett publicaba, existe una condición indispensable para poder efectuar este teletransporte: Para obtener el fotón que queremos en el lugar de llegada, es imprescindible destruir aquel que teníamos en el lugar de partida. Y efectivamente esto se consiguió así. Un fotón llega al puerto de salida y es destruido para generar un impulso electromagnético (otro fotón) que conserva las características propias del primer fotón. Este impulso se propaga por un cable coaxial, y cuando alcanza el puerto de llegada, genera un fotón idéntico al original. Todo esto se consigue haciendo verdaderas piruetas que “sortean” en cierto modo el Principio de Indeterminación de Heisemberg. Pero eso es largo de contar.
Más tarde físicos de la National Australian University consiguieron teletransportar un haz de luz coherente (un láser). Ya se complica un poco más la cosa. Aunque dicho mal y pronto, es algo así como poner en fila los fotones para repetir el mismo proceso de antes.
Lo que de verdad sería de extrema complejidad es teletransportar por ejemplo algún ser vivo. Usemos, como en otras ocasiones, un pobre ratoncito. Sería necesario teletransportar uno a uno sus 10^26 átomos, y colocarlos de forma ordenada, tal y como estaban en el ratón original. Olvidémonos de la poca gracia que le hará al ratón el ser destruido en un sitio para después ser creado en otro. El problema más importante es tratar con suficiente rapidez esos 10^26 átomos. Estamos hablando de trillones de trillones de átomos. No sólo necesitamos un sistema de procesado superpotente, que teletransporte átomos (que ya es mucho más que fotones), sino también un medio de destruir el ratón inicial de una forma rápida, coherente, y que no afecte a su estructura conforme se realiza el proceso. Vamos, que de momento sólo cabe pensar en una carnicería. No hemos hecho más que empezar con este tipo de temas tan espectaculares.

Límites a nuestra imaginación

En el presente 2005, Año Mundial de la Física, es tiempo de replantearse las formas y los fondos de nuestras teorías fundamentales. Para ello, historiadores de la ciencia, físicos y filósofos de todo el mundo se reunieron a mediados del pasado mes de marzo en La Orotava (Tenerife). Mucho se dijo y más queda por decir sobre cómo vemos a posteriori la evolución de las teorías más importantes de la física.
Es cierto que nuestra imaginación no tiene límites, pero también hemos podido observar que la inventiva se desarrolla a veces lenta y torpemente. Claro que esto es fácil de decir mirando atrás. Pero bien podemos y debemos aprender de ello. Por lo tanto buscamos nuevas formas de imaginar, y también seleccionamos aquellas que es mejor ir olvidando.
Demócrito, filósofo atomista de la antigua Grecia, mira una piedra mientras toma el sol en la plaza-foro de Mileto (evidentemente, fantaseo tal y como se hizo con Newton y la manzana). Ayudándose de otra piedra, parte la primera en dos trozos. Piensa: “Llegará un momento en el que no podré romper la piedra en más trocitos”. Y llama átomos a esos trocitos minúsculos e indivisibles. ¿Cómo se imaginaría entonces que eran esos átomos? Tal vez con forma de bolitas, o parecido… A principios del siglo XX ya estaba bien establecida la idea del átomo como un mazacote duro y más o menos esférico. Hoy nos lo imaginamos como un apiñamiento de protones y neutrones, entre los que la física de partículas ha postulado todavía más partículas. Pensamos que puede haber en el núcleo de los átomos algo parecido a un fenómeno de mareas, como la tierra con la luna. ¿Cuál es la forma de los electrones, protones y neutrones? ¿Son esféricos o de otra manera? ¿Por qué son, por ejemplo, iguales todos los neutrones? Seguimos descubriendo nuevas partículas y sus propiedades, ¿pero qué da sentido al conjunto? La estructura interna del electrón, por ejemplo, es un elemento clave para unir la electrodinámica con la teoría de partículas. Hay toda una revolución a la vista.
Otro tema. Acostumbrados a que las ondas se propaguen por un medio material (sonido en el aire, ondas por la superficie de líquidos…), era impensable que la luz pudiera ser una onda que se propagara por el vacío. Hasta tal punto era inconcebible, que Michelson murió pensando que había fracasado en demostrar la existencia de un medio “especial” llamado éter, por el que se propagaba la luz. Casi treinta años quebrándose la cabeza con este éter que al final Einstein tiraba por tierra de una forma (a posteriori) sorprendentemente sencilla. La luz se propaga en el vacío, y ahora nos parece lo más evidente del mundo. Incluso hemos llegado a manipular el campo electromagnético, que es el dominio en el que se propaga la luz, de todas las formas posibles. Lo usamos para comunicarnos (radio, televisión, telefonía móvil, satélites…), lo hacemos seguir el camino que queremos (fibra óptica), lo anulamos, lo llenamos de ruido… Pero Einstein postuló otro campo a base de ondas que se propagan en el vacío (Imaginado el primero es fácil imaginarse todos los demás). Nos referimos al campo gravitatorio. Claro que, si podemos detectar ondas electromagnéticas (fotones), ¿cómo es que no detectamos ondas gravitatorias (gravitones)? La cuarta parte del presupuesto de Fundación Nacional de la Ciencia de EE.UU. está dedicada a aparatos que detecten estas partículas. Michelson murió con una idea fija: “Las ondas nunca se propagan en el vacío”. No encontró el éter que buscaba. ¿Se estará repitiendo la historia? Tal vez sea demasiado fija la idea de un campo gravitatorio con propiedades semejantes a las del electromagnético. Y tal vez nos vayamos a la tumba decepcionados por no encontrar ese gravitón en el que siempre creímos. Una nueva naturaleza del campo gravitatorio la propone la teoría de cuerdas. Pero si no llega a funcionar, haremos borrón y cuenta nueva las veces que sea necesario.

Pilas para todo

Justo en el año 1800 publicaba Volta los primeros resultados sobre su pila eléctrica. Desde entonces hasta hoy, las baterías han alcanzado calidades excelentes como la todavía reciente batería de iones de litio, que hoy tienen casi todos los teléfonos móviles. A pesar de lo cara que es, su rendimiento hace que de sobra merezca la pena. Pero hay un uso de las baterías que hasta finales del siglo XX había quedado desechado: el de fuente de energía potente y limpia.
Me explico: los usos que hemos dado a las baterías, de momento, son principalmente para aparatos de baja potencia; pequeños dispositivos eléctricos que tienen por lo general un bajo consumo como relojes, teléfonos, marcapasos, ordenadores… ¿Pero podrían usarse baterías para llevar lejos y con suficiente velocidad a un coche? ¿Podrían servir para levantar aviones? Entiéndase por suficiente velocidad aquella que no haga desesperar al viajero. En esta línea de investigación nos encontramos con las llamadas células de combustible, que son como las pilas que todos conocemos, pero con características muy especiales.
Una batería convencional tiene productos químicos en su interior que a su vez tienen un cierto potencial químico entre sí. Cuando entran en contacto por mediación de cierto tipo de conductores, la corriente eléctrica circula de uno al otro, hasta que sus potenciales quedan igualados. Entonces tenemos dos posibilidades: tiramos la batería (en un punto verde a ser posible), o la recargamos (en caso de que el tipo de batería lo permita).
Con las células de combustible no sucede lo mismo. Los productos químicos entran continuamente en ellas, de forma que nunca se consumen. Siempre que haya entrada de los productos necesarios, habrá salida de corriente eléctrica. Para que todo esto sirva de algo, los productos en cuestión deben hallarse abundantemente en nuestro entorno. Así, la mayoría de las células de combustible usan hidrógeno como combustible y oxígeno como comburente. En 1899, Nernst observa una elevada conductividad de oxígeno de la zircona dopada con ytria. En 1937, Bauer y Preiss obtienen de este sistema una reacción de combustión con una peculiaridad: no tiene llama. Sin embargo el rendimiento es mucho mayor que aquel que proporcionaba el motor de combustión interna. En esta línea de desarrollo, las células de combustible prometen ser a la vez sustitutas de turbinas, plantas de potencia que alimentan ciudades, y baterías para coches, ordenadores etc… Pilas para todo.
Sin embargo, todavía tenemos varios problemas por resolver antes de disponer de forma generalizada de las células de combustible. Es fácil imaginar que el oxígeno es fácil de obtener, simplemente bombeando aire en la cámara del cátodo. ¿Pero de donde sacamos el hidrógeno? No suele haber tubos de hidrógeno con extensiones a nuestras casas, o a las gasolineras. Nos servimos de un aparato suplementario que se llama reformador, que se sirve de hidrocarburos o alcoholes para obtener el necesitado hidrógeno. Pero claro está, esto tiene un coste. Los reformadores pueden llegar a calentar excesivamente la célula de combustible, si se encuentra suficientemente cerca. Pero todavía es más grave que por disociar este hidrógeno, pasemos a emitir otro tipo de productos no deseados.
El 80% del hidrógeno es aprovechado como energía eléctrica. Ahora bien, si este hidrógeno es obtenido por mediación de un reformador, el rendimiento cae hasta el 40% en el mejor de los casos. Luego, el motor eléctrico con inversor (que rinde al 80%), hace que el rendimiento final sea como mucho del 32%. Mucha energía perdida en el camino desde la reacción química hasta el movimiento de nuestro coche. Evitar este gasto es precisamente el camino que nos queda por andar. No es una quimera, sólo cuestión de tiempo.

Digestión de neuronas

Un hombre está caminando. Salvo una alternancia de músculos en brazos y piernas, y el siempre inquieto movimiento ocular, se puede decir que está relajado. Pero todos sus sentidos están alerta. Como puntos de luz, los impulsos nerviosos parten del tronco y las extremidades para arremolinarse en su columna vertebral. Suben por ella como un chorro violento de paquetes de información. Se tumba y cierra los ojos. Su actividad es todavía intensa, la sensación del lecho y el calor se hacen predominantes. Los músculos se relajan y cesa el tráfico neuronal motriz. Poco a poco se apaga el sistema. Las señales que parten hacia el cerebro se distinguen en su ascensión por las vértebras como las luces de un tren que atraviesa un largo puente. De una en una…El hombre está durmiendo.
Según pensaba Nietzsche, los hombres de la antigüedad creían estar descubriendo un mundo alternativo cuando soñaban dormidos. Sobre esta tesis, decía que se fundaban los orígenes de la metafísica, y creencias sobre la separación de cuerpo y alma de los primeros filósofos. Separarse del cuerpo para dar un paseo por el cosmos; sin duda es lo más parecido a lo que todos consideraríamos un sueño.
A día de hoy se han hecho innumerables estudios sobre las razones y las formas de los sueños. Parece en principio que el cerebro aparta ese tiempo del día para “reordenarse”, de tal manera que pueda dedicarse a tareas de respuesta inmediata cuando estamos despiertos. El sueño se puede entender por tanto como una digestión eléctrica que pone a punto nuestro órgano central. Los estudios sobre el sueño se han centrado principalmente en dos áreas: la estimulación fisiológica de conexiones neuronales y la necesidad psicológica de una reorganización de ideas.
La primera rama se basa en la idea de que los sueños nos permiten ejercitar determinadas conexiones neuronales que tendrán después relación directa con ciertos tipos de aprendizaje. Coloquialmente hablando es comprobar que los cables funcionan para cuando haga falta usarlos. La segunda rama es la más conocida por el público en general. Se centra en la capacidad que desarrollamos para dar estructura de uso a nuestras ideas durante el sueño, pero sobre todo, para desechar aquello que no necesitamos. La estructura de uso consiste simplemente en un fácil acceso a la información para cuando haga falta en el periodo de estar despierto. Por eso nos sabemos mejor la lección si hemos dormido lo suficiente, y tocamos mejor un instrumento musical si dejamos que una buena cabezadita nos refuerce la llamada memoria muscular.
La primera teoría del sueño desarrollada en profundidad fue la de Sigmund Freud. El centro de su argumento es que los sueños son el lugar perfecto para liberar los deseos reprimidos en la vida real. A Freud le tocó vivir en la época victoriana, lo que explica en parte que su enfoque sobre la represión se centrara en el sexo. Su asociación directa de situaciones y objetos con el sexo en todas sus vertientes es lo que más se ha difundido en la cultura general.
En 1973, Hobson y McCarley dieron una nueva interpretación a lo que ocurría en nuestro cerebro. Impulsos eléctricos aleatorios desembocaban en nuestra memoria dando así lectura mental a trozos de experiencias pasadas. Esto por sí mismo no generaba las historias, sino que la parte activa de nuestro cerebro, en un esfuerzo por dar sentido a estos pedacitos de realidad sensitiva recordada, compone las historias que en último término nosotros reconocemos como sueño. El cerebro quiere, por tanto, dar sentido a todas las sensaciones que le llegan, ya sean de fuera o de dentro.


Digestión de neuronas

La química del amor

Independientemente de si podemos llegar al fondo de la cuestión o no, es fácil ver que el sentimiento de amor romántico es un motor primitivo y universal del ser humano que nos impulsa a la vez que cambia nuestra visión de ciertas cosas. Sin este sentimiento, nuestro mundo sería completamente diferente, sin excepción de cultura y costumbres. Los fenómenos electroquímicos que sufre nuestro cerebro en este periodo se ajustan a una serie de finalidades de tipo evolutivas, siendo la principal de ellas la conservación de nuestra especie. Esta dinámica cerebral vuelve a reestructurarse cuando tenemos hijos, y nos vemos impulsados a mantenerlos junto a nosotros hasta que crezcan y se valgan por sí mismos en este mundo para, en última instancia, volver a repetir todo el ciclo.
El factor más evidente que nos mueve a fijarnos en alguien es su apariencia. Hay estudios de todo tipo mostrando que tenemos una inclinación clara a vernos atraídos por aquellas personas que se parecen a nuestros padres. También se ha demostrado como habitual que nos gusten las personas que se parecen a nosotros mismos. El psicólogo David Perrett fotografiaba a sus pacientes en un estudio, luego alteraba la foto para que pareciera la misma persona pero cambiada de sexo. Al mostrar la foto alterada entre otras más, el paciente con frecuencia se elegía a sí mismo como la persona que más le atraía físicamente. Ni siquiera se daban cuenta de que se trataba de ellos mismos.
Una característica sexual secundaria no química, es la personalidad de la persona que nos atrae. Nos referimos también con esto a sus gustos, su sentido del humor y cosas por el estilo. De nuevo la marca que dejan nuestros padres es evidente. Buscamos personas que tengan dejes y maneras de ser que hemos visto en casa desde que éramos pequeños.
Pero sin duda la característica sexual más conocida son las feromonas. Etimológicamente la palabra significa “el que lleva la excitación/agitación”. No se ha podido determinar el peso específico que tiene esta sustancia, pero conocemos bien como funciona. Se encuentran principalmente en la orina o el sudor, y son inodoras. Para detectarlas nuestra nariz dispone del órgano vomeronasal, que algunos identificarían con un sexto sentido. A partir de esta percepción, el cerebro puede discernir si la persona que tenemos delante tiene un sistema inmunológico parecido o distinto al nuestro. Cuanto más diferentes sean los sistemas inmunológicos de las dos personas, mayor será la atracción. De esta manera la recombinación de genes es mucho más rica, y se aumentan las probabilidades de tener un vástago más sano.
El Ministerio de Agricultura norteamericano ha llegado a afirmar que los efectos de los llamados alimentos afrodisíacos están basados en tradición popular y no en hechos. Sin embargo el peso de esta creencia hace que todavía queden cosas por comprobar en este sentido. La revista Discovery Health lista entre los afrodisíacos más populares a los espárragos (por su vitamina E), los pimientos rojos (por las endorfinas), el chocolate (por la feniletilamina que también segrega nuestro cuerpo cuando estamos enamorados) o las ostras (por su alto contenido en Zinc) entre otros. El efecto placebo, y el deseo a priori de tomar estos alimentos con la intención de gustar a alguien distorsionan la medida y todavía dejan temas por aclarar.
Gracias a las imágenes obtenidas por resonancia magnética funcional hemos podido aprender mucho del recorrido de diferentes hormonas en nuestro cerebro, desde el estrógeno y la testosterona en nuestra pubertad, hasta las oxitocinas y endorfinas más propias de una relación estable. Que por todo esto el amor sea sólo cuestión de química es algo que queda de momento abierto a la opinión de cada uno. Esta visión sería tan extrema como aquella que no reconoce efecto hormonal alguno en el proceso. El que lee, entienda.


La química del amor

Triste historia del movimiento perpetuo

Lo más increíble de la historia del móvil perpetuo es, precisamente, que tenga historia. Porque de lo que no cabe ningún tipo de duda es de que ni existe, ni existirá. Ya son más de 9 siglos los que dan testimonio de miles de intentos, y de sus correspondientes fracasos. La segunda cosa que sorprende es que esta historia no se haya terminado de una vez, y para siempre. Todavía hoy te encuentras con quien dice que conoce a alguien que tiene un móvil perpetuo funcionando en el salón de su casa. Aunque por supuesto, cuando llega la hora de las demostraciones y las cosas claras, todo son problemas para hacer una comprobación rigurosa. La existencia del movimiento perpetuo implicaría la obtención de una energía limpia e ilimitada. Esto revolucionaría de tal manera nuestro mundo, que podríamos considerar como un salvador a aquel que invente semejante artefacto.
No se sabe con exactitud quién fue el primer ingeniero casero que compuso en su cabeza un aparato que, según se esperaba, nunca dejaría de moverse. El primer boceto en papel que conservamos de un móvil perpetuo lo diseñó sobre el año 1150 un indio llamado Bhaskara. Se trataba de un sistema de tubos con líquidos (Imagen 1) que a pesar de ser el primero, superaba en ingenio a la mayoría de los móviles perpetuos que posteriormente se diseñarían en la Europa de la baja edad media y el renacimiento. Más tarde el arquitecto D’Honnecourt propuso la típica rueda que siempre tenía más pesas a un lado que a otro, y que por tanto, nunca pararía de girar. Este es el típico sistema que a muchos se les ocurre como posible. Tras el diseño de D’Honnecourt, la rueda con pesas se fue perfeccionando hasta niveles excelentes (Imagen 2), pero nunca funcionó. Leonardo da Vinci cuenta con un boceto de móvil perpetuo entre sus dibujos. Se trata de un sencillo sistema de tornillos de agua y es tal su genialidad, que si se diseñara de la mejor manera posible, estaría al borde de ser un móvil perpetuo. Afortunadamente dedicó la mayor parte de su tiempo a cosas mucho más productivas. Más tarde vinieron los móviles perpetuos magnéticos y los hidráulicos. Era difícil resistir la tentación de pensar que la fuerza de un imán puede mover una rueda de imanes sin parar. Los móviles perpetuos hidráulicos, por su parte, pretendían aprovechar el efecto sifón de tubos comunicantes. Todos, absolutamente todos ellos fueron un fracaso.
Pero la mezcla de buenas intenciones y sueños de grandeza han llegado a confundir a muchísima gente. Un ejemplo que es digno de película de humor es el de Orfireus, que llegó a seducir a buena parte de la nobleza europea, e incluso al mismísimo zar de Rusia con una “máquina maravillosa” (Imagen 3), y un “secreto inconfesable”. Consiguió mantener su engaño durante varios años gracias a que guardaba su máquina en un cuarto sellado en un castillo, y los que entraban solo podían echar un vistazo desde la puerta, y de esa forma ver que siempre se movía. La realidad era que había una falsa pared y detrás estaban los sirvientes empujando una rueda. Al final se descubrió el pastel por que su sirvienta se fue de la lengua. Esta historia, aunque aquí esta resumida, no tiene desperdicio cuando se lee en detalle. Otro famoso farsante fue Kili con sus motores americanos de finales del siglo XIX, que por supuesto tuvo un final semejante.
Ya en el siglo XX, los móviles perpetuos se fueron haciendo mucho mas complejos y difíciles de discutir. Las leyes que pretendían violar son mucho mas complicadas de explicar, y aprovechando esa confusión no han perdido fuerza. Todavía hoy se registran decenas de patentes de móviles perpetuos en todo el mundo. Aunque por supuesto, ninguna sirva para nada. Y parece que la historia continuará. No deja de sorprender que esto no sea sólo cosa de gente sin estudios, sino también de gente muy preparada y con amplios conocimientos en ciencias físicas. La Academia de las Ciencias de París decidió rechazar todos los móviles perpetuos en 1775. ¿Cuánto habrá que esperar para que una decisión tan buena eche raíces en nuestra cultura general?


Móvil perpetuo de Bhaskara


Móvil perpetuo de Alejandro Capra


El confuso bosquejo del móvil perpetuo de Orfireus

Nos hablan desde el cielo

El pasado 26 de junio de 2004 la entonces vicepresidenta de la Comisión Europea, Loyola de Palacio, firmaba con Colin Powell un acuerdo por el que la UE y EEUU compartían sus sistemas de posicionamiento global por satélite para utilizarlos de forma conjunta y complementaria. El sistema americano es el conocido GPS. El europeo se llama Galileo.
El sistema GPS (Global Positioning System) fue desarrollado como tal entre 1974 y 1979 por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos. En principio servía únicamente para propósitos militares, y su diseño incluía tecnologías claramente orientadas en este sentido. Por ejemplo los satélites GPS lanzados desde 1980 incorporaban sensores llamados NUDET que detectaban explosiones nucleares y evaluaban el daño de la zona afectada. Hay que tener en cuenta los tiempos que corrían por entonces. Pero la principal cualidad del GPS era y es facilitar la localización en tierra de cualquier cosa y en cualquier lugar, con una precisión de unos pocos metros. Hoy en día podemos comprar un aparatito GPS en cualquier parte. A estas alturas prácticamente todos los medios de transporte, públicos o de carga, llevan uno. Va uno por la carretera con esa cajita mágica y una pantalla te va indicando lo que le queda por delante, e incluso te dice que gires en la próxima salida y esas cosas. Así da gusto viajar.
Pero, ¿cómo funciona este sistema? Tenemos el dispositivo GPS en tierra, y los satélites orbitando. ¿Cómo pueden los 25 satélites GPS comunicarse con miles de aparatitos en tierra a la vez, y decirle a cada uno su posición particular? Lo que sucede es lo siguiente: Todos los satélites tienen un reloj de alta precisión. Además disponen de un sistema de emisión de impulsos de alta frecuencia y baja intensidad. Al estar sincronizados, todos emiten estos impulsos exactamente en el mismo momento. Un dispositivo GPS colocado en tierra va recibiendo los impulsos de los distintos satélites, y como está más lejos de unos satélites que de otros, unos impulsos le llegan un poquito más tarde que otros. Cuanto más lejos esté el satélite, mayor es ese pequeño retraso. Utilizando los valores de los retrasos entre señal y señal, el dispositivo puede calcular por sí mismo la posición exacta en cualquier parte del planeta. Así cada satélite se limita a anunciar su posición particular; va orbitando mientras dice “estoy aquí”, y un poco más tarde “ahora estoy aquí”, según se va moviendo en su órbita.
Si el dispositivo GPS en tierra recibe correctamente la señal de al menos 3 de los 25 satélites, tendrá la localización que busca. ¿Por qué 3? La razón es puramente geométrica: Cada satélite emite su señal en todas direcciones, luego la señal es como una esfera que va creciendo desde cada satélite. Podemos decir que todas las esferas van creciendo y en cierto momento chocan con el dispositivo GPS que está localizado en un punto del espacio. Luego se trata de un simple problema de intersección de esferas, de esos que hacíamos en secundaria: La intersección de dos esferas es una circunferencia. Si esa circunferencia la intersectamos con una tercera esfera, obtenemos 2 puntos. Y si esos dos puntos los intersectamos con una cuarta esfera, obtenemos el punto que buscábamos. Pero, un momento, habíamos dicho 3 satélites, luego 3 esferas. ¿Cuál es la cuarta esfera que hemos usado? Pues en nuestro caso es el propio planeta Tierra. Resumiendo, definimos cualquier punto de la superficie terrestre con la intersección de tres señales de radio en dicho punto.
Si sólo hacen falta 3, ¿para qué tenemos 25 satélites GPS en órbita? En primer lugar, para ir sobrados. Y después para dar cobertura al mayor número de lugares posibles. A estos 25 se le sumarán los 27 de Galileo, que la UE pondrá en órbita desde finales de este año. Ambos darán cobertura conjunta y cooperativa al 98% de los dispositivos de posicionamiento. Podrán ser desactivados si se detecta que se usan con fines terroristas, pero por lo demás serán un servicio público y global. Un gran acuerdo para un excelente sistema.

El código de la vida

En 1953 James Watson y Francis Crick descubren la estructura del ADN, que hoy en día todos hemos visto en imágenes, y que tiene esa elegante y misteriosa forma de doble hélice. Poco después se descubre que esta estructura genética se extiende no sólo a los humanos o a los animales, sino a todos los seres vivos. A partir de entonces comienza la aventura de leer letra a letra el código de la vida, y descifrar qué hay detrás de él. Todo el código genético se puede expresar mediante 4 letras que representan los 4 tipos de bases nitrogenadas que se suceden a lo largo de la cadena. Estas 4 letras son A (Adenina), T (Timina), C (Citosina), G (Guanina). Básicamente se trata de un lenguaje cuyo alfabeto tiene sólo 4 letras, o si lo prefieren, como un código numérico que sólo tuviera 4 posibles cifras (código cuaternario).
El código es más o menos largo según la especie. Y no existe una relación directa entre la longitud del código y la complejidad del ser vivo que codifica. Por ejemplo, la levadura del pan tiene un ADN de tan solo 12 millones de bases. El pez globo tiene 400 millones de bases. Pero curiosamente, la planta del arroz tiene 450 millones de bases (menos complejo, pero más ADN). Ahora, el ejemplo más claro lo tenemos aquí: los humanos tenemos entre 2800 y 3500 millones de bases en nuestro código genético, mientras que la ameba tiene más de 686000 millones. Tanta información para tan poco bicho.
Si dispusiéramos en una línea recta el ADN de una célula humana, tendría unos dos metros de largo. Cada célula de nuestro cuerpo enrolla de una forma muy elaborada esos dos metros de línea para que quepan cómodamente dentro del núcleo de la célula. Básicamente la van enrollando, y luego enrollan los rollos y los rollos de los rollos… de ahí el nombre de superenrrollamiento. El resultado del último enrrollamiento da la forma a los conocidos cromosomas. Los humanos tenemos 23 pares de ellos.
De toda esta línea de información, aproximadamente el 97% se considera completamente inútil. ¿Cómo sabemos que ese trozo tan grande no tiene ninguna información de interés? Pues bien, resulta que su estructura está repetida miles de veces. Es como si yo llegara y dijera “Hola hola hola hola hola hola hola hola, ¿que tal?”. La única información interesante que se puede sacar de ahí es “Hola, ¿qué tal?”.
El 3% restante es información útil normalmente dispuesta en zonas separadas a lo largo del código. De ella extraemos secuencias de centenares e incluso millares de bases que son las que llamamos genes, y que en último término se podrán identificar con características del ser vivo que generen. Claro que esta selección de trozos grandes se hace sobre la base de que en seres con cierta característica, el gen viene a repetirse siempre. Por ejemplo, diferentes personas que comparten un determinado color de pelo, tienen también en común varios trozos de cientos o miles de bases. Y por eso identificamos esos trozos de código como genes que caracterizan el color del pelo. Siguiendo este criterio de selección, tendremos más o menos genes según la opinión del que interpreta. Así llegamos a que deben existir entre 30000 y 120000 genes según el punto de vista de cada genetista.
A pesar de la información que nos aporta, este tipo de procedimiento de comparación entre características y genes no llega a ser suficientemente riguroso. La principal razón de esto es que en general los genes no se encuentran localizados en una zona determinada, sino que son lecturas aparentemente aleatorias de distintos puntos del código genético. También se ha podido explicar a un nivel básico (los primeros días de la gestación), lo que ocurre en la especialización de las células (para tejidos, músculos, huesos…) pero la genética tendrá mucho que decir sobre la regeneración y especialización a un nivel más complejo. Por todo esto es muy importante que la genética del siglo XXI esté también en manos de gente con buenas herramientas matemáticas. Herramientas que en su mayor parte todavía no hemos inventado. Tenemos el listón muy alto si queremos algún día desglosar el código de la vida.


Esquema de la distribución de bases nitrogenadas

Los últimos años del Hubble

La semana pasada fue noticia la sentencia de muerte del telescopio Hubble. Se trata sin duda del telescopio que más ha aportado al conocimiento de nuestro universo desde que por primera vez Galileo apuntara sus lentes a las lunas de Saturno y a las misteriosas manchas de Júpiter. El Hubble lleva ya 15 años en órbita a tan solo 600km de la superficie terrestre. Se lanzó en 1990, y por aquel entonces nadie le daba más de 5 años de vida. Pero para sorpresa de todos, el telescopio resistió más allá de todas las expectativas. La estrategia de la NASA cambió y decidieron que sería más barato reparar el Hubble aumentando su longevidad en otros 10 o 15 años, en lugar de destruirlo y mandar otro telescopio, partiendo una vez más desde cero.
Los planes quedan aparcados cuando el 1 de febrero de 2003 se desintegra el transbordador Columbia con 7 tripulantes a bordo, y la tragedia supone la cancelación de todos los vuelos espaciales. La NASA no ha salido precisamente airosa del informe posterior al accidente, y por eso extrema las precauciones en los futuros viajes tripulados. Asuntos como la reparación del Hubble se van atrasando hasta que en septiembre de 2004, la NASA anuncia la cancelación de todos los servicios y reparaciones del telescopio. Desde ese momento comienzan a surgir entre románticos y economistas una serie de proyectos que prometen una reparación suficiente del Hubble, a costes muy bajos. Dicha puesta a punto no requeriría un viaje tripulado, sino que se plantea enviando un robot que en el momento de la reparación pueda ser manejado desde la Tierra. Otras voces sugieren que ese tipo de misión tiene una alta probabilidad de fracaso. En noviembre de 2004 la NASA se desdice y anuncia un intento de salvar el Hubble. Pero a la vez se extendía el rumor de que la NASA únicamente buscaba el mejor momento para anunciar una cancelación definitiva.
Hace tan solo 2 semanas todavía podíamos encontrar propuestas serias de reparación del telescopio a muy bajo coste. El punto final a este cuento de nunca acabar lo puso el presidente Bush al presentar el pasado 8 de febrero el presupuesto que incluía las asignaciones en materia de investigación espacial. Y no es que se haya quedado corto en dar dinero. Muy al contrario, la NASA percibirá en el periodo fiscal 2005-2006 un 2.4% más que en el periodo anterior. Para el Hubble el dinero está contadísimo, y más del 80% servirá para desviarlo de su actual órbita y dejarlo desintegrarse mientras cae hacia uno de nuestros océanos. Como mucho esperarán a 2008 ó 2009 cuando sus baterías se habrán acabado completamente.
El telescopio Hubble es sin duda una maravilla de su tiempo en lo que a exploración espacial se refiere. En cada una de sus mejoras se le fueron instalando equipos preparados para abarcar una gran parte del espectro luminoso. Primero tenía la cámara para objetos tenues, con la que consiguió unas preciosas imágenes de estrellas como la supergigante roja llamada Betelgeuse. Los sensores de guía fina nos permitieron seguir los astros de forma que no se emborronaran las fotos. Con el espectrógrafo conocimos la composición química de multitud de cuerpos celestes. Con la cámara de frecuencias cercanas al infrarrojo medíamos la temperatura de las estrellas. Con la gran angular se tomaron fotos de nebulosas como la de la imagen… una maravilla. Y finalmente hace dos años se le instaló una cámara sofisticadísima para estudiar el clima en planetas del sistema solar, la manera en que se distribuyen las galaxias, y penetrar todavía más en los confines del universo conocido. Con esta breve enumeración de momentos “estelares” rindo tributo al que probablemente es el telescopio más famoso de nuestro tiempo. Vendrán muchos más y mejores, pero este quedará como padre de todos ellos, cargado del romanticismo de ser el primero en salir ahí fuera para enseñarnos cosas que jamás habríamos imaginado.


La Nebulosa Cono

Baile de cifras

Una disciplina que saca resultados a diario, y que la prensa utiliza casi de forma continua es la estadística. En muchas ocasiones se ha visto desprestigiada, bien por error de uso, o por mala intención de sus usuarios. No siendo en general culpables los estadistas, que trabajan con instrumentos muy elaborados y precisos.
Todavía tenemos recientes los primeros informes de la pasada huelga de grúas, que esta vez, se ha extendido a casi todo el país. A 22 de Enero las empresas de grúas informaban que el 81% de sus trabajadores secundaban la huelga. El mismo día, las aseguradoras decían que el 80% de las llamadas de asegurados tirados en carretera estaban siendo atendidas. Esto sólo es viable de dos maneras: O bien hay tantos operarios de grúas que el 20% cubre el 80% de la necesidad (raro), o bien coincide que la gente tiene últimamente a punto los coches, y no había exceso de demanda de grúas en estos días (menos raro, pero raro). Todo esto es, por supuesto, asumiendo que todo el mundo dice la verdad. Un caso imposible de digerir es el de la huelga general del 20 de Junio de 2002. UGT cifraba la participación en el 94.43%, y CC.OO. en un aplastante 98%. Las patronales en cambio daban cifras en el otro extremo: APCE decía que sólo el 36.5% de sus obreros hicieron huelga, mientras que SEOPAN, por poner un caso límite, reportó un 10% de participación. Ante estos datos sólo cabe preguntarse quién es el que nos toma por tontos. Recomiendo a los que disfruten de estas pesquisas que lean “Cómo mentir con la estadística” de Darrell Huff, para desentrañar los trucos más típicos de este arte.
Salvando las manipulaciones de cifras, hay quienes utilizan las estadísticas para sacar conclusiones falsas o confusas. Un ejemplo muy divertido fue el del Rh negativo de los vascos. Es decir, el predominio de ausencia de la proteína Rh en la sangre de los vascos. El tema saltaba a la prensa en Noviembre de 2000. El portavoz del PNV, Joseba Egibar, parafraseaba a un periodista en una entrevista con Arzalluz diciendo: “y la cuestión a la que usted se refiere, del Rh negativo, esto confirma sólo que este pueblo [el vasco] es antiguo, que tiene sus propias raíces identificables en la prehistoria, como sostienen investigaciones de famosos genetistas”. Genetistas que, por cierto, no tienen nombre ni apellido, porque la comunidad científica los habría criticado muy duramente. El alto porcentaje de Rh negativo de los vascos sólo puede demostrar un alto índice de endogamia dentro de esa comunidad. Es decir, que los vascos se unen principalmente con vascos para tener hijos. Y cuidado, ni siquiera eso está fuera de toda cuestión. La propagación del gen del Rh es un tema mucho más complejo que todo esto, y sin duda está a un nivel de estudio superior que el de un simple porcentaje, o resultado estadístico lineal.
Una estadística bien definida, conoce bien los márgenes que abarcan sus predicciones. Pero todavía existen situaciones muy especiales que tienen mucho que enseñarnos. Un claro ejemplo lo tuvimos en las elecciones del pasado 14 de Marzo. El PP había ido descendiendo en intención de voto a lo largo de la campaña electoral, mientras que el PSOE subía en las encuestas. Todavía se vaticinaba una victoria por mayoría relativa para el PP. Y entonces vino el 11 de Marzo. A partir de ese momento muchas nuevas variables entraron en juego. A mucha gente le pareció importante conocer la autoría de los atentados antes de ir a votar. Nuestra sociedad sufrió una conmoción que sesgó todas las estadísticas. El día de las elecciones preguntaban a un chico en las noticias que a quién iba a votar. El contestaba: “Mi cabeza me dice una cosa, y mi corazón otra”. El PP confiaba en el “voto silencioso” de aquellos que tal vez no dijeron la verdad en las encuestas a pie de urna, o evitaron ser encuestados. El PSOE confiaba en el “voto útil” de aquellos que iban a votar a terceros partidos. El resultado fue que de las tres principales cadenas de televisión, sólo una acertó (más o menos) en sus predicciones. Todavía se sigue estudiando un fenómeno tan excepcional.

Prevención de terremotos y maremotos

Como suceden en espacios de tiempo lo suficientemente separados, y en lugares tan diferentes, parece que nos olvidemos de una vez a la siguiente de la importancia de los fenómenos sísmicos en la vida de muchas personas. Las dos últimas navidades se han visto marcadas por dos desastres sísmicos sin precedentes para nuestra generación. En diciembre de 2003 se derrumba Bam, una preciosa ciudad fortificada en Irán, tras sufrir un terremoto de 6.7 grados en la escala de Richter. Más de 40000 personas perdieron la vida bajo los escombros de sus casas de barro. Este año la noticia por todos conocida es el maremoto del sureste asiático que todavía no nos ha dado un balance final de víctimas.
Las zonas que sufren movimientos sísmicos con mayor frecuencia son aquellas próximas a los bordes de las placas tectónicas. Estas placas se solapan unas a otras para cubrir la superficie terrestre dejando bajo ellas el magma incandescente. Como norma general, se puede decir que las placas oceánicas solidifican magma en las zonas más profundas del océano, desplazando lateralmente las placas hasta que acaban por volver a deslizarse hacia el magma cuando fuerzan su entrada por debajo de las placas terrestres. Este forcejeo entre placas es el que produce de forma local un terremoto. Una teoría que llegara a la esencia del asunto necesitaría conocer cómo resisten el empuje y se deforman capas que ocupan medio océano, cómo rozan con otras capas y cuándo alcanzan el límite de tensión antes de desplomarse. Todavía estamos lejos de saber todo esto. Al mirar un mapa histórico de los distintos terremotos de una zona, nos parece que el fenómeno sea aleatorio. Lo mismo sucede con las erupciones volcánicas. A lo largo del tiempo aparece una aquí, otra allí… como si fuera al antojo del Creador. Se cree que hay más que azar detrás de estos fenómenos, pero todavía no ha cuajado una teoría que aunque no nos avise del momento exacto, al menos nos indique la probabilidad de que suceda en un intervalo de tiempo determinado.
Con los maremotos, el temblor se produce bajo el agua, provocando perturbación que se propaga a la superficie del mar, y radialmente hacia las costas. Mientras está en alta mar, la velocidad de propagación es de unos 500km/h, y la amplitud de la ola es corta hasta el punto de que los barcos en alta mar apenas la perciben. Cuando la propagación se aproxima a las costas, estas dos magnitudes se invierten: La velocidad decrece hasta los 50km/h, y la amplitud de la ola aumenta hasta las decenas de metros, rompiendo con violencia en la costa.
Antes del reciente desastre, el único país que había tomado medidas de prevención era Estados Unidos, con boyas y sistemas de detección suspendidos en el agua a 5km de profundidad. Distribuyeron estos carísimos aparatos por zonas profundas cercanas a Alaska y California. Ahora los gobiernos de los países afectados por el reciente maremoto quieren montar un sistema semejante, que dé aviso de sirena por todas las playas a tiempo para que la gente se ponga a salvo en zonas más elevadas, o más al interior. Los satélites también pueden hacer su parte, detectando leves cambios en la reflexión de la luz sobre el océano, y tal vez en el futuro, detectando cambios de presión en el agua.
El resto dependerá siempre de los ciudadanos, que deben tratar este fenómeno como inevitable. Plantear una arquitectura y una distribución urbanística acorde con este fenómeno, y realizar simulacros de evacuación de costas son medidas imprescindibles para hacer una prevención efectiva. Más información y nuevas tecnologías nos irán ayudando a convivir con la cara más dura de nuestro querido planeta. Todavía queda mucho por hacer.

El tiempo como chicle

La manera más popular de entender el orden temporal de las cosas es que simplemente suceden a la vez para todo el mundo. Dos amigos están en la orilla de un lago, y uno tira una piedra. El suceso de tirar la piedra ocurre a la vez para los dos. Puede haber diferencia de opiniones en otros aspectos del suceso, pero si uno tira la piedra y el otro ve tirar la piedra, entonces seguro que los dos coinciden en que la piedra es la misma, y se tiró en el mismo instante.
Einstein introdujo la relatividad a principios del siglo XX para acomodar uno de los primeros fenómenos conocidos que no acababan de ir bien con el ejemplo de la piedra: la luz, o mejor dicho, la propagación en el campo electromagnético. En efecto, cuando las cosas van muy rápido, ya no suceden a la vez para todo el mundo. Reformemos el ejemplo: uno de los amigos, en vez de coger la piedra, coge al otro amigo, lo levanta y lo lanza a una velocidad cercana a la de la luz (barbaridad). Desde el momento que uno es lanzado, y el otro queda en tierra, sus visiones del mundo pasan a ser completamente diferentes. Para no dejar eso de las “visiones del mundo” como si el que vuela estuviera alucinando, especifico: para ambos las cosas suceden en momentos diferentes.
Esta precisamente es la novedad que nos ofrece la relatividad especial: el tiempo no es una magnitud rígida e independiente de los observadores, sino que depende de la velocidad del observador, y de la del cuerpo observado en relación con la del observador. Concretando, si yo estoy parado, el tiempo pasa lo más lento que puede pasar. En cuanto empiezo a caminar, correr, volar… digamos que el tiempo se une a mi velocidad, y al final de mi carrera los que se quedaron parados me ven más jóven porque para ellos pasó más tiempo, y para mí menos.
Por ejemplo: se estima que un piloto de vuelos comerciales que se haya pasado sus 20 años cruzando el Atlántico, sea una diezmilésima de segundo más joven que los que se quedaron en tierra. En la película de ciencia-ficción “El planeta de los simios” los astronautas regresan a una Tierra del futuro porque han estado perdidos en el espacio a velocidades relativistas (cercanas a la luz). Lo que en la tierra fueron siglos, para ellos fueron años.
Dicho esto, se hace evidente que sabemos mucho de los viajes al futuro. Todos estamos en ese viaje. La única diferencia es que el que corre, viaja más rápido, y por tanto envejece menos en relación a los que están parados. ¿Y qué sabemos de los viajes al pasado? Nada. Lean lo que lean, nada. O por lo menos nada que haya alcanzado un cierto respeto en la comunidad científica general. Aunque si alguna vez pudiera hacerse, tenemos maneras de darnos cuenta de que estamos viajando al pasado. Hay cosas en la naturaleza que sólo tienen un comportamiento para el futuro, y el contrario para el pasado. El ejemplo que voy a poner es cómico-surrealista pero espero que sirva para dar la idea: Suponga que está usted bajando por la calle Real en dirección al Arenal y llega una nave extraterreste y le raptan. Se lo llevan al espacio. Entonces usted se pregunta si está viajando al futuro (como siempre ha hecho) o al pasado (gracias a cierta tecnología que desconocemos). La forma de averiguarlo es la siguiente: pida amablemente un café con leche a sus raptores. Si el café y la leche siguen mezclados y se ve el líquido uniforme marrón que todos conocemos, entonces es que usted está viajando al futuro. Si en cambio usted ve que la leche se separa del café, como antes de juntarlos, entonces no le quepa duda de que viaja al pasado. Un fenómeno tan sencillo como la mezcla de sustancias es el perfecto indicador de la dirección del tiempo.
El tiempo es como chicle, pero un chicle que se estira sólo comparando los movimientos de dos observadores entre sí. ¿Cómo afecta esto a nuestra vida cotidiana? De ninguna manera, porque nuestras velocidades son insignificantes como para que se note el efecto. Hoy la relatividad sólo sirve para entender las partículas subatómicas, y mañana quién sabe si nos llevará lejos, manteniéndonos jóvenes.

El siglo de la colonización espacial

A estas alturas todas las previsiones apuntan en el mismo sentido. Este será el siglo en el que poco a poco iremos ocupando de forma permanente los cuerpos celestes más cercanos a la Tierra. La carrera espacial sigue adelante imparable, animada por sus éxitos, y a pesar de sus fracasos. Al nivel que nos encontramos, la colonización espacial tiene pocas pretensiones en lo que se refiere al asunto de paliar la superpoblación que sufrimos en la Tierra. Más bien de momento nos conformaremos con bases espaciales de corte científico, al estilo de las instalaciones que tenemos en el continente antártico. Y no es para menos, porque las condiciones de vida en cuerpos como la Luna o similares serán con toda probabilidad mucho peores de soportar, que aquellas que soportan los habitantes del polo sur. Para empezar, los planetas o satélites que carezcan de atmósfera, obligarán a sus habitantes a protegerse de los efectos más dañinos de nuestro Sol. Las tormentas solares que aquí en la Tierra apenas son motivo de auroras boreales, en la Luna serán cuestión de vida o muerte. Un paseo por la luna mientras esta se baña de un lengüetazo de fuego solar será sin duda el último paseo que dé cualquier ser vivo. También hay que decir que es de vital importancia para nuestra protección, aquí en la tierra, el campo magnético terrestre.
Si en cambio tenemos atmósfera, habremos resuelto algunos problemas para tener otros casi insufribles. La única atmósfera amigable que conocemos de momento es la nuestra. Los módulos de exploración de Marte como el Pathfinder, el Spirit o el Oportunity, soportan unas temperaturas de -55ºC, que en un buen verano llegan a unos agradables 27ºC. La exploración en los polos, haría necesario un sistema preparado para soportar hasta -133ºC. Como no necesitan respirar, no llevan mal eso de que la atmósfera esté compuesta principalmente de dióxido de carbono (95%). Hay restos menos significativos de nitrógeno (2.7%), argón (1.6%), oxígeno (0.15%) y agua (0.03%). Y por decir algo bueno, habrán observado en las fotos de la televisión que no parece haber mucho viento. Es cierto que apenas hay brisa a ras de superficie, hasta el punto en que se espera que los paneles solares de los módulos queden inservibles por acabar cubiertos de polvo en una lenta sedimentación. Sin embargo sabemos que las nubes más altas forman tormentas semejantes a las de la tierra.
Con todo esto, se esperaba que tanto el Spirit como el Oportunity aguantaran 90 sols funcionando. Llamamos sol a la medida de un día de Marte. Ambos han soportado el invierno marciano (casi el doble de largo que el nuestro), en el que sus paneles solares recibían mucha menos luz. Y todavía siguen funcionando: Spirit lleva 279 sols, y Oportunity 258 sols, porque llegó a Marte un poquito más tarde. ¿Qué clase de instalación tendremos que montar los humanos que la colonicemos para soportar semejantes condiciones? ¿Qué diabólico aire acondicionado montaremos que filtre el dióxido de carbono, y nos mantenga en aire fresquito?
Yéndonos al extremo opuesto de temperaturas, también esta semana ha sido noticia la aventura del módulo Huygens en su entrada a la atmósfera de Titán. Esta luna de saturno tiene temperaturas de -180ºC, y presión “razonablemente” parecida a la de la tierra (1.5 atmósferas). Su atmósfera es rica en argón, etano, dióxido de carbono, y compuestos orgánicos. La elección es buena porque tal y como ha ocurrido, las temperaturas no escarcharon ninguno de estos elementos en las lentes del módulo, y por eso las fotos han salido así de bien. Para nosotros la vida en una luna como Titán se presenta imposible, dentro de los márgenes de la tecnología actual, y la del futuro inmediato.
Incluso visto en condiciones tan duras, no decae el ánimo. Se dice que ya vive la mujer o el hombre que pisará por primera vez Marte. El tiempo irá transformando esta quimera en un espectáculo como el que Neil Armstrong protagonizara en 1969.

Caos: El nacimiento de una ciencia

Así titula James Gleick un libro que seguro no tiene muchos seguidores, pero que está al nivel de todos aquellos que queden hechizados por el caos. Más que una ciencia recién nacida, yo diría que empieza a ser adolescente, tras pasar por más de cuarenta años en los que muy lentamente se han ido definiendo los caminos que debemos seguir. Cada vez más físicos y matemáticos son convertidos y comienzan a predicar sobre un universo del que sabiendo más, cada vez sabemos menos. Y es que a eso precisamente nos ha llevado el estudio de los llamados sistemas caóticos. Tenemos en esta ciencia una lección de humildad a la vez que un millar de puertas por descubrir.
Como siempre, vamos a los ejemplos, y a las aplicaciones. Después de siglos de cuentas y quebraderos de cabeza, conocemos mucho de nuestro universo. Pero lo que mucha gente no sabe, es que con lápiz y papel, sólo sabemos resolver un problema mecánico de astrofísica: el de dos planetas, o dos estrellas, o… en fin, dos cuerpos cualesquiera. E incluso a este problema de dos cuerpos le hacemos una serie de chapuzas para que nos salga bonito. Como ejemplo, la luna girando alrededor de la tierra: un sencillo círculo (o casi círculo). Ahora señores, si en vez de dos cuerpos son tres, apaga y vámonos. No tenemos formulitas que nos resuelvan un sistema de, por ejemplo, tres planetas. Peor todavía: no sabemos si se mantendrán estables mucho tiempo, o acabarán chocando, o qué pasará. Como no tenemos soluciones matemáticas, recurrimos al ordenador y vemos con horror que las trayectorias de los tres planetas son unos garabatos de pesadilla, y que de vez en vez todo el sistema se va a freír espárragos. En la imagen vemos una simulación por ordenador del “sencillo” sistema Sol-Tierra-Luna (3 cuerpos), en el que podemos ver cómo la Luna acaba perdiéndose y chocando con el Sol. Bueno, piensen por ejemplo que nuestro Sistema Solar tiene, sin contar lunas, una estrella y nueve planetas: ¡diez cuerpos! Tenemos demasiado metida en la cabeza la imagen de los planetas en sus bonitas órbitas circulares. Pues sepan que todavía no nos hemos podido explicar cómo es que este tinglado de planetas no se ha fastidiado ya. Después de tanto tiempo podría considerarse un verdadero milagro. En una simulación por ordenador, el Sistema Solar suele desmoronarse después de un par de milenios, como mucho.
Al igual que en este ejemplo, el caos se ha encargado de estudiar fenómenos muy sensibles, y de difícil predicción. Y aunque no tengamos la solución completa, hemos podido aprender muchas cosas. Por ejemplo, hemos mejorado la predicción meteorológica, no sólo en la Tierra, sino en las misteriosas tormentas de planetas como Júpiter o Urano. En el campo de la salud, hemos comprendido un poquito mejor el comportamiento del cerebro estudiando electroencefalogramas, el movimiento llamado R.E.M. de los ojos de un sujeto en sueño profundo, los espasmos del corazón en pleno ataque cardiaco (y con eso hemos mejorado los marcapasos). Del caos nos hemos ayudado para que el airbag de su coche no salte cuando no es necesario. ¿Tiene usted un móvil multimedia? Gracias a las antenas fractales, que son la geometría del caos, usted puede a la vez hablar, y ver por la cámara del teléfono. El caos es ya una parte del sistema de control de población y epidemias. Sabemos más del movimiento de bancos de peces, aves e insectos migratorios, sistemas depredador-presa, flores de alta fertilidad, colonias de hormigas, abejas… Hemos mejorado la tecnología de algunos láseres. Entendemos mejor la forma de los árboles, los helechos, las hojas de arce, los ríos, las venas, las nubes… Cuando colonicemos la Luna, lo haremos a muy bajo coste gracias a las trayectorias de baja energía de sistemas caóticos preparados.
Y si sigo no paro. El caos está por todas partes, aunque no lo parezca. Y el tamaño de este artículo no hace justicia a la fascinación que puede producir esta disciplina. Espero que se note que el que suscribe es uno de esos enamorados.


La Luna yéndose a pique en una simulación Sol-Tierra-Luna