lunes, 7 de julio de 2014

Algunas Dudas Cuánticas

Hace tiempo que le tengo ganas al Principio de Incertidumbre o Indeterminación de Heisenberg. Recuerdo el día que lo descubrí  en uno de los libros de física que me agenciaba de vez en cuando gracias a los amigos. Lo leí de sopetón y aparté el libro para concentrarme en el vacío y asimilar lo leído, creí haberlo entendido mal y decidí releerlo más tarde cuando mi raciocinio estuviera “descontaminado” de lo leído.

Esa fue mi primera impresión, semejante disparate contradecía todo en lo que creía. Y es que en ese momento estaba en la primera fase de enamoramiento de la Física y apenas empezaba a comprender la Física Clásica torpemente.



El principio de incertidumbre postula que, a escalas muy pequeñas, a nivel de partículas, es imposible saber con precisión y al mismo tiempo, la posición de una partícula y su velocidad (y masa ya que depende de la velocidad). Ya que cuanto más intentamos determinar su posición, más alejamos la posibilidad de conocer su cantidad de movimiento y viceversa.

A priori, este razonamiento se contradice con la determinación de la Física Clásica y cuesta creer que Einstein entre muchos otros, estuviera tan equivocado. Y es que lo primero que aprendemos de la física es que es determinista. Si algo me gustó de ella cuando empecé a conocerla era su determinación, su capacidad de aseverar postulados sin despeinarse, su búsqueda de la verdad sin medias tintas. Y parece ser que en Cuántica el blanco y el negro no existen, y en su lugar hay un amplio abanico de posibilidades. Pero, ¿por qué sucede esto?

La Física Clásica habla de que el momento actual de un sistema cerrado, determina indiscutiblemente su estado en el futuro. Y de hecho, es tan irrefutable, que enviamos naves a planetas lejanos de nuestro Sistema Solar prediciendo dónde y cuándo alcanzarán su objetivo dentro de varios años. Y funciona, -siempre que hagamos bien los cálculos- ¡Pero funciona! Sabemos exactamente dónde se encontrará Neptuno dentro de 30 años el 29 de agosto a las 16:00h. Y sabemos qué velocidad, qué cantidad de movimiento lineal estará empleando para desplazarse. No es de extrañar que nos cueste comprender la Cuántica, que contradice todo eso al reducir la observación a nivel de partículas.



Es decir, podemos saber dónde y cuándo estará Neptuno en cualquier momento, pero no podemos obtener la misma información de cada una de las partículas que lo componen. En su defecto, la Cuántica nos dice que usemos una indeterminación y nos muestra un abanico de posibilidades entre las cuales se encuentra el momento y la posición de cada partícula de Neptuno, pero no nos dice dónde ni cuándo exactamente. Es lo que se llama una función de onda.

Parece ser que como siempre, son los grandes genios de nuestro tiempo los encargados de darnos pistas de cómo afrontar estas contradicciones.  Y ha sido Stephen Hawking el que me dio una pista de cómo afrontarlo sin perder mi credibilidad ni en la Física Clásica ni en la Cuántica.

Según Hawking, la Física Cuántica sí es determinista en sí misma tal y como lo es la Física Clásica, pero cabría la posibilidad de que toda esta aparente indeterminación se deba a que en realidad no existen las posiciones y velocidades de las partículas, sino que lo que existe, son ondas que vibran en constante movimiento y cambio. Al intentar ajustar dichas ondas a nuestras ideas preconcebidas de posiciones y velocidades absolutas, causaríamos nosotros mismos una indeterminación, dando como resultado un montón de probabilidades.

 Así que, el tan odiado Principio de Incertidumbre tal vez debería ser sustituido por una Determinación Cuántica Aleatoria en Función de la Onda, ¿No? J



domingo, 3 de junio de 2012

Recreando la colisión de dos Colosos

Mucho se ha hablado estos días sobre la colisión de Andrómeda con nuestra galaxia dentro de 4.000 millones de años y todo a colación de un vídeo simulando cómo será ese impacto. Una simulación recreada por un equipo de científicos de la NASA y basada en las observaciones del telescopio Hubble.

Hace tiempo que ya sabemos de esa colisión y se ha especulado mucho con ella. El tema desde luego llama la atención y las simulaciones hasta ahora eran más que espectaculares, catastróficas. Basta buscar en Youtube para encontrar todo tipo de supuestos.


Pues bien, la NASA, que últimamente parece que debe justificar su existencia a cada paso, se ha basado en la observación de una región muy concreta de la galaxia durante un periodo de entre 5 y 7 años, para recrear una simulación del impacto, lo cual parece haberles dado una idea del tiempo estimado que durará, así como de sus consecuencias. Y claro está, los medios se han hecho eco del lanzamiento mundial de la colisión de los colosos.

La cosa es que leyendo por aquí y por allá, la noticia se repite con muy pocas diferencias, leída una, leídas todas. Y como siempre, si una contiene un error, lo contienen todas. Lo cual me lleva a preguntarme si es el becario el que no ha sabido traducir la noticia original, o es que los científicos de la NASA están empezando a perder el norte.

Cito palabras textuales de la noticia: "Después de casi un siglo de especulaciones sobre el destino de Andrómeda y nuestra Vía Láctea, por fin tenemos una idea clara de cómo se desarrollarán los acontecimientos en los próximos miles de millones de años", señaló Tony Sohn del Space Telescope Science Institute en Baltimore (Maryland) en un comunicado.

“Las simulaciones con ordenador realizadas con los datos del 'Hubble', muestran que tras el impacto inicial ambas galaxias tardarán otros 2.000 millones de años en fusionarse por completo bajo el efecto de la gravedad y que tome la forma de una galaxia única elíptica similar a las que son comúnmente vistas en el universo.”

Hasta ahí todo bien, parecen datos fiables y razonables, pero la noticia sigue: “Las estrellas dentro de cada galaxia se hallan tan lejos las unas de las otras que los expertos no creen que puedan chocar entre ellas, pero es posible que las estrellas "sean lanzadas a una órbita diferente alrededor del nuevo centro galáctico", explicó la NASA.”  Pues mira. Viendo el vídeo ni se me había ocurrido J

Y para rematar: Los científicos observaron repetidamente una región específica de la galaxia en un periodo entre cinco y siete años y concluyeron que, aunque esperan que la Vía Láctea sufra cambios, "nuestra Tierra y nuestro Sistema Solar no están en peligro de ser destruidos".

Pues si ser catapultados fuera de nuestro rumbo no es suficiente para destruirnos, el Sol se encargará de hacerlo, ya que dentro de 4.000 millones de años nuestra estrella empezará a agotar su combustible y a convertirse en una gigante roja, su radio aumentará lo suficiente para engullir a Mercurio y Venus, y la Tierra quedará tan cercana al Sol que la vida será imposible. Eso, hasta que finalmente explote en una bonita supernova en los siguientes 1.000 millones de años. Así que tanto dará si Andrómeda colisiona con nuestra galaxia o no, para esa época tendremos que estar muy lejos de aquí si queremos sobrevivir.

De todas formas el vídeo no deja de ser espectacular, que al fin y al cabo es de lo que se trataba. ¡Que lo disfrutéis!

video


Fuente original: HubbleSite 


Otras Fuentes posteriores:


ElMundo.es 


FarodeVigo.es  


ElPaís.com


Antena3.com 



domingo, 15 de abril de 2012

Sinestesia: Saborear Triángulos, Escuchar Colores


"Escribí este artículo el pasado mes de enero para una colaboración con la Web Alt1040. A pesar de que no es un tema de astrofísica que viene siendo lo más habitual en este blog, creo que debo publicarlo en El Gran Universo, ya que el artículo contiene bastante información sobre la Sinestesia y podría ser de gran interés para muchos de vosotros. El artículo se publicó originariamente el pasado 22 de enero de 2012  en Alt1040 y podéis verlo en su primera publicación pulsando AQUÍ."


La sinestesia es una facultad que tienen algunas personas de entrelazar los sentidos, de forma que escuchar música puede evocar colores, leer una palabra sugerir un sabor en el paladar o saborear algo provocar una sensación táctil en la yema de los dedos. Pero no nos confundamos, lo que a priori podría parecer una alucinación, es en realidad una percepción añadida que surge en el cerebro, así que se trata de un mundo más rico en sensaciones, más lleno, pero totalmente normal para el que lo percibe.



Existen varios grados de sinestesia. Entre los más comunes se dan aquellas personas que ven colores en los números, las letras o las palabras. Por ejemplo, asignan involuntariamente un color a cada día de la semana o a cada mes del año, la palabra “emoción” es roja al igual que el número 8. Parece ser que este tipo de sinestesia está relacionado con la memoria, así que el hecho de asignar un color a cada número facilita su memorización, puesto que se pueden agrupar gran cantidad de números por sus gamas de color, algo mucho más visual que el propio número en sí.


La Sinestesia y la Memoria


Estudios recientes parecen indicar que algunos sinestésicos podrían ser lo que se denomina Mnemonistas, personas con una memoria indeleble, que no suelen olvidar nada con facilidad. Es el caso de Daniel Tammet un joven británico sinestésico y con Síndrome de Asperger, considerado un prodigio por su facilidad en el desarrollo de cálculos complejos matemáticos así como para el aprendizaje de diversas lenguas.


De forma intuitiva, Tammet puede “ver” los resultados de complejas operaciones matemáticas dentro de un paisaje que recrea su mente inconsciente sin esfuerzo, pudiendo distinguir de un solo vistazo, por ejemplo, si un número es primo o compuesto. Su particular forma de ver los números lo ha llevado a describir algunos de ellos como “especialmente feos” (caso del 289), o al 333 como “atractivo”, o al número pi, como “especialmente hermoso”. Tammet ostenta el récord europeo en cuanto a la memorización y recitado de dígitos del número pi, con 22.514 dígitos en algo más de cinco horas.


La Sinestesia en el Arte


La sinestesia parece tener una espacial influencia en el mundo del arte. Grandes compositores, pintores y escritores de la historia fueron sinestésicos. MilesDavis, una de las figuras más relevantes de la historia del jazz era sinestésico. Wassily Kandinski, pintor ruso que fue precursor de la abstracción en pintura y teórico del arte, también lo era. De hecho, las sinestesias de Kandinsky poseían gran sensorialidad, presentándose tanto a nivel visual, como acústico y táctil. Así pues, tras presenciar una representación de Lohengrin en Moscú, Kandinski dijo: “los violines, los contrabajos, y muy especialmente los instrumentos de viento personificaban entonces para mí toda la fuerza de las horas del crepúsculo. Mentalmente veía todos mis colores, los tenía ante mis ojos”.


En literatura, la sinestesia se ve asociada con la metáfora y con la retórica enálage, que consiste en utilizar una palabra con una función sintáctica que no le es propia, por lo que a veces recibe el nombre de metáfora sinestésica. Ejemplos en la historia literaria de su utilización los da Virgilio, el poeta francés Arthur Rimbaud que creó un soneto dedicado a las vocales poniéndoles un color a cada una o Rubén Darío, que solía hablar de “sonoro marfil” o “dulces azules”.


Estadísticas


Se cree que una de cada 100 personas es sinestésica sin saberlo, lo que supone el 1% de la población mundial. ¿Y, cómo es posible razonar de forma distinta sin percibirlo? Parece ser que las personas con una sinestesia razonable, perciben su entorno con los sentidos “habituales” para ellos, o dicho de otra forma, estas personas no encuentran nada inhabitual en sus deducciones primarias. Si pulsamos una tecla de un piano en su parte más aguda y preguntamos a los oyentes si su sonido es cristalino u opaco, todos coincidirán en que se trata de un sonido cristalino. Y lo mismo sucederá en la parte contraria, para todos, un sonido grave parecerá opaco. Así que la asociación de ciertos sentidos con otros no habituales a primera vista, sí lo son en realidad en determinados casos.


Parece ser que los cerebros sinestésicos están hiperconectados y establecen conexiones entre conceptos a priori distantes de forma totalmente normal, lo que hace que el individuo no perciba ninguna diferencia con el razonamiento general, pero sí, mucha más información.


El color es un concepto adquirido en la evolución de forma tardía, los animales en general ven su entorno en blanco y negro, sin embargo, los animales superiores han desarrollado el concepto del color, así como el de los números y las letras más recientemente, debido fundamentalmente a la necesidad de conceptuarlos, y podría ser que estas áreas del cerebro no se hayan terminado de independizar y por tanto, y a priori, parece que sea más fácil que interactúen entre sí.




Estudios Recientes


Investigadores de la Universidad de Oxford sugieren que algunas personas con el llamado “grafema-color sinestesia”, es decir, que asocian el color a otros sentidos como el olfato, el oído o el tacto, podrían experimentar un nivel superior de “excitabilidad” en su corteza visual primaria ante determinados estímulos. Esto no quiere decir que se alteren con más facilidad, sino que experimentan más pasión ante determinados estímulos. Los investigadores mostraron también que cambiar la excitabilidad, haciéndola más difícil o más fácil para las neuronas excitadas, puede aumentar o disminuir los efectos de la sinestesia.


“La hyperexcitabilitad de la zona visual desencadena la sinestesia en personas que experimentan colores ante las palabras o los números”, dice el Dr. DevinTerhune, primer científico en la Universidad de Oxford en estudiar esta mezcla de los sentidos. “Esto presenta nuevos desafíos ante las anteriores teorías para explicar esta condición excepcional.La magnitud en la diferencia es muy grande. Es una diferencia fundamental en el cerebro de los sinestésicos que puede relacionarse con el desarrollo de su sinestesia”, añade.


El equipo de investigación utilizó dos técnicas de estimulación cerebral que son mínimamente invasivas, utilizando dispositivos colocados en el exterior de la cabeza para aplicar campos magnéticos muy débiles o pequeñas corrientes eléctricas a partes específicas del cerebro. Son herramientas de investigación, conocidas por ser seguras y diseñadas para ser lo suficientemente fuertes como para influir en la actividad neuronal en esa parte del cerebro y ver qué efecto tienen sobre estos procesos cerebrales temporalmente.


En la primera prueba se usó la estimulación transcraneal magnética (TMS), en la que un débil campo magnético fue utilizado para estimular las neuronas. Este campo se disparó en la región principal de procesamiento visual del cerebro, la corteza visual primaria, a través de ráfagas de luz medidas y calibradas por los investigadores, dependiendo de cada individuo y de su capacidad para transformar los estímulos antes y después de mirar la luz.


Cada persona tiene un umbral diferente necesario para que se activen las neuronas. Pero las cinco personas en el estudio con sinestesia color-grafema, sólo necesitaron pequeñas cantidades de estimulación en comparación con aquellos sin sinestesia. La Universidad de Granada también tiene un departamento especialmente dedicado a la sinestesia, y sus avances han sido notables en su investigación.


Lo curioso de estos conceptos, es que esta “fusión de los sentidos” es automática e involuntaria. Si es un sonido, o el número o el sabor el que desencadena la experiencia de otro sentido, las conexiones son siempre las mismas. Los números presentan siempre el mismo color para todos los sinestésicos, así como las palabras o las letras. Es lo que se denomina la sinestesia color-grafema, que siempre estimulará los mismos colores para todos ellos. Experimentar triángulos en las palmas de las manos al escuchar a Bach o determinar que una palabra es puntiaguda, redondeada o azul, o que el número 3 sea amarillo, no es un impedimento de los sentidos ya que no anula en ningún caso a los otros 5. En todo caso, es otro sentido añadido. Pero, ¿Realmente tenemos solo 5 sentidos? ¿O tenemos muchos más, sutiles y camuflados? En base a lo poco que conocemos del cerebro humano y de su reciente evolución, ¿Podrían representar los sinestésicos un raro e inesperado avance evolutivo de los sentidos en la humanidad?

viernes, 23 de marzo de 2012

Pildorillas Científicas, por qué los Planetas Rotan y no Botan

Todos tenemos asumido que los planetas giran alrededor del Sol y que a su vez lo hacen sobre su propio eje pero, ¿Por qué lo hacen? ¿Giran todos en la misma dirección? ¿Qué les impulsa a rotar sobre sí mismos? ¿Por qué no ruedan como lo haría un bidón? Y ya puestos, ¿Los planetas botan?


Si partimos de la base de un sistema planetario como el nuestro, con una sola estrella, nos tenemos que remontar a sus orígenes para entender por qué los planetas rotan sobre sí mismos. Todo empezó con el colapso de gigantescas nubes de gas y polvo que estaban en movimiento, ya que se trasladaban alrededor del disco galáctico. Este movimiento de traslación unido a su propio peso, infirió un cierto momento angular o movimiento rotativo en las nubes que, al colapsar, formó discos protoplanetarios dotados de giro.


Cuando estas nubes se colapsan suelen fragmentarse en partes menores que a su vez sufren un colapso independiente (lo que finalmente serán los planetas), conservando cada uno de esos fragmentos cierto efecto del momento angular original. Esta rotación inicial se ve acrecentada cada vez más y más por el impacto de fragmentos más pequeños, que son atraídos hacia el planeta que ya se está formando. Finalmente y tras formarse definitivamente los planetas, esta velocidad de rotación queda estabilizada hasta alcanzar la velocidad de rotación actual.

Así pues, todos los planetas rotan sobre su eje en la misma dirección, giran alrededor del sol en la misma dirección y en un plano similar, que en nuestro sistema solar es la misma dirección en la que éste viaja por la galaxia y la misma dirección a la que gira la galaxia sobre sí misma. Todos, excepto Venus y Neptuno.

Venus es el único planeta del sistema solar que rota sobre sí mismo del revés y se cree que lo hace debido a un impacto tan potente que, además de cambiar su rotación por completo, le ha dejado un tremendo efecto invernadero. Y Neptuno rueda alrededor del sol como lo haría un barril, supuestamente también por un impacto tan potente que lo tumbó de costado. Aun así, ambos planetas rotan sobre sí mismos.


Esto es lo que consideramos un sistema solar estable y convencional, pero la mayoría de estrellas son binarias o sistemas triples. ¿Qué pasaría con la rotación de un planeta que orbitase a dos binarias con un centro de masas, más una tercera estrella orbitando las dos anteriores en perpendicular? Si un sistema solar de estas características tuviera planetas, ¿Podría darse la posibilidad de que éstos pudieran botar en su órbita atraídos por una y otra estrella? Es decir, que su órbita no siguiese un plano, sino que subiera y bajara como lo hace un caballito en un tiovivo. O incluso, que esa misma órbita además de subir y bajar por el plano de la eclíptica, se desplazara hacia atrás o adelante según la atracción gravitatoria de las estrellas a las que orbita.


Lo cierto es que sabemos muy poco de cómo se comportan los planetas puesto que apenas conocemos el comportamiento de los que nos circundan, pero la diversidad abrumadora que nos rodea nos da qué pensar en que quizás, lo que conocemos mejor, no sea lo más habitual.