Jul
16
Si imitamos la Naturaleza… ¡Salimos ganando!
por Emilio Silvera ~ Clasificado en General ~ Comments (0)
Jul
16
La persistencia de los enigmas
por Emilio Silvera ~ Clasificado en General ~ Comments (0)
Un equipo de científicos ha diseñado un test para descubrir si el universo primitivo poseía una sola dimensión espacial. Este concepto alucinante es el núcleo de una teoría que el físico de la Universidad de Buffalo, Dejan Stojkovic y sus colegas proponen y que sugiere que el Universo primitivo tuvo solo una dimensión antes de expandirse e incluir el resto de dimensiones que vemos en el mundo actualmente. De ser válida, la teoría abordaría los problemas importantes de la física de partículas. Han descrito una prueba que puede probar o refutar la hipótesis de la “fuga de dimensiones”.
¿Cómo sería el universo primitivo? En cosmología es aquel que se estudia en un tiempo muy poco después del big bang. En realidad, las teorías del Universo primitivo han dado lugar a interacciones muy beneficiosas entre la cosmología y la teoría de partículas elementales, especialmente las teorías de gran unificación.
Debido a que en el universo primitivo había temperaturas muy altas, muchas de las simetrías rotas en las teorías gauge se vuelven simetrías no rotas a esas temperaturas. A medida que el universo se enfrió después del Big Bang se piensa que hubo una secuencia de transiciones a estado de simetrías rotas.
Combinando la cosmología con las teorías de gran unificación se ayuda a explicar por qué el universo observado parece consistir de materia y no de antimateria. Esto significa que uno tiene un número bariónico no nulo para el universo. La solución se encuentra en el hecho de que hubo condiciones de no equilibrio en este universo primitivo debido a su rápida expansión después del Big Bang.
Una idea importante en la teoría del universo primitivo es la de inflación: la idea de que la naturaleza del estado de vacío dio lugar, después del Big Bang, a una expansión exponencial del universo. La hipótesis del universo inflacionario soluciona varios problemas muy antiguos de la cosmología, como la planitud y la homogeneidad del universo.
Nosotros, los habitantes de este mundo, hemos logrado armar un cuadro plausible de un universo (mucho) mayor. Hemos logrado entrar en lo que podríamos llamar la “edad adulta”, con lo que quiero significar que, a través de siglos de esporádicos esfuerzos, finalmente hemos empezado a comprender algunos de los hechos fundamentales del Universo, conocimiento que, presumiblemente, es un requisito de la más moderna pretensión de madurez cosmológica.
La Nebulosa del Capullo, catalogada como IC 5146, es una nebulosa particularmente hermosa situada a unos 4.000 años-luz de distancia hacia la constelación del Cisne (Cygnus). Un hermoso complejo de Luz y nebulosidad oscura que rodea a un cúmulo muy disperso que, a su derecha, está custodiado por estrellas masivas de intensa radiación UV.
Sabemos, por ejemplo, dónde estamos, que vivimos en un planeta que gira alrededor de una estrella situada en la parte interior de uno de los brazos de la Galaxia (el Brazo de Orión). La Vía Láctea, una galaxia espiral, está a su vez situada cerca de las afueras de un supercúmulos de galaxias, cuya posición ha sido determinada con respecto a varios supercúmulos vecinos que, en conjunto albergan a unas cuarenta mil galaxias extendidas a través de un billón de de años-luz cúbicos de espacio.
Vivimos en la periferia de la Galaxia, a 30.000 años-luz del centro galáctico
En la parte interios del Brazo de Orión (señalada con la línea) está el Sistema Solar, a 30.000 años-luz del Centro Galáctico en una región bastante tranquila que nos permite contemplar (con nuestros ingenios) lo que que ocurre en otras regiones lejanas y las fuerzas desatadas que azotan aquellos lugares.
También sabemos (más o menos), cuando hemos entrado en escena, hace cinco mil millones de años que se formaron el Sol y sus planetas, en un universo en expansión que probablemente tiene una edad entre dos y cuatro veces mayor. Hemos determionado los mecanismos básicos de la evolución en la Tierra, hallado pruebas también de la evolución química a escala cósmica y aprendido suficiente física como para investigar la Naturaleza en una amplia gama de escalas, desde los saltarines quarks hasta el vals de las galaxias.
Hay realizaciones de las que la Humanidad puede, con justicia, sentirse orgullosa. Desde que los antiguos griegos pusieron el mundo occidental en el camino de la Ciencia, nuestra medición del pasado se ha profundizado desde unos pocos miles de años a más de diez mil milloners de años, y la del espacio se ha extendido desde un cielo de techo bajo no mucho mayor que la distancia real de la Luna hasta el radio de más de doce mil millones de años-luz del universo observable. Tenemos razones para esperar que nuestra época sea recordada (si finalmente queda alguien para recordarlo) por sus contribuciones al supremo tesoro intelectual de toda la sociedad, su concepto del Universo en su conjunto.
Sin embargo, cuando más sabemos sobre el universo, tanto más claramente nos damos cuenta de cuan poco sabemos. Cuando se concebía el Cosmos como un pulcro jardín, con el cielo como techo y la Tierra como suelo y su historia coextensa con la del árbol genealógico humano, aún era posible imaginar que podíamos llegar algún día a comprenderlo en su estructura y sus detalles. Ya no puede abrigarse esa ilusión. Con el tiempo, podemos lograr una comprensión de la estructura cósmica, pero nunca comprenderemos el universo en detalle; resulta demasiado grande y variado para eso. Y, tal inmensidad, siempre tendrá secretos por desvelar.
Si poseyesem os un atlas de nuestra galaxia que dedicase una sola página a cada sistema estelar de la Vía Láctea (de modo que el Sol y sus planetas estuviesen comprimidos en una página), tal atlas tendría más de diez mil millones de volúmenes de diez mil páginas cada uno. Se necesitaría una biblioteca del tamaño de la de Harvard para alojar el atlas, y solamente ojearlo al ritmo de una página por segundo requeriría más de diez mil años. Añádanse los detalles de la cartografía planetaria, la potencial biología extraterrestre, las sutilezas de los principios científicos involucrados y las dimensiones históricas del cambio, y se nos hará claro que nunca aprenderemos más que una diminuta fracción de la historia de nuestra galaxia solamente, y hay cien mil millones de galaxias más.
Bellos y extraños objetos que están presentes en el universo y tratamos de comprender
Ya nos lo dijo el físico Lewis Thomas: “El mayor de todos los logros de la ciencia del siglo XX ha sido el descubrimiento de la ignorancia humana”. Nuestra ignorancia, por supuesto, siempre ha estado con nosotros, y siempre seguirá estando. Lo nuevo es nuestra conciencia de ella, nuestro despertar a sus abismales dimensiones, y es esto, más que cualquier otra cosa, lo que señala la madurez de nuestra especie. El espacio puede tener un horizonte y el tiempo un final, pero la ventura del aprendizaje es interminable.
Hay una difundida y errónea suposición de que la ciencia se ocupa de explicarlo todo, y que, por ende, los fenómenos inexplicados preocupan a los científicos al amenazar la hegemonía de su visión del mundo. El técnico en bata del laboratorio, en la película de bajo presupuesto, se da una palmada en la frente cuando se encuentra con algo nuevo, y exclama con voz entrecortada: “¡Pero…no hay explicación para esto!” En realidad, por supuesto, cada científico digno se apresura a abordar lo inexplicado, pues es lo que hace avanzar la ciencia. Son los grandes sistemas místicos de pensamiento, envueltos en terminologías demasiado vagas para ser erróneas, los que explican todo, raramente se equivocan y no crecen.
Los grandes pensadores como Aristarco de Samos que, mucho antes de que llegara Copérnico, ya había dicho que el Sol, era el verdadero centro del Sistema Solar. Sin embargo, en su tiempo, nadie le prestó atención.
La ciencia es intrínsecamente abierta y exploratoria, y comete errores todos los días. En verdad, éste será siempre su destino, de acuerdo con la lógica esencial del segundo teorema de incompletitud de Kurt Gödel. El teorema de Gödel demuestra que la plena validez de cualquier sistema, inclusive un sistema científico, no puede demostrarse dentro del sistema. En otras palabras, la comprensibilidad de una teoría no puede establecerse a menos que haya algo fuera de su marco con lo cual someterla a prueba, algo más allá del límite definido por una ecuación termodinámica, o por la anulación de la función de onda cuántica o por cualquier otra teoría o ley. Y si hay tal marco de referencia más amplio, entonces la teoría, por definición, no lo explica todo. En resumen, no hay ni habrá nunca una descripción científica completa y comprensiva del universo cuya validez pueda demostrarse.
El Creador (si en verdad existe un “creador”) debe haber sido afecto a la incertidumbre, pues Él nos la ha legado para siempre. La cual, diría yo, es una conclusión saludable y debe de alegrarnos. Mirar esa imposibilidad de saberlo todo, esa incertidumbre cierta que llevamos con nosotros y que nos hace avanzar a la búsqueda incansable de nuevos conocimientos, es, en realidad, la fuente de la energía que nos mueve.
Busto de Alejandro Magno
Podemos recordar aquí lo que cuentan de Alejandro Magno: Él lloró cuando le dijeron que había infinitos mundos (“¡Y nosotros no hemos conquistado ni siquiera uno!”), pero la situación parece más optimista a quienes se inclinan a desatar, no a cortar, el nudo gordiano de la Naturaleza. Ningún hombre o mujer, realmente reflexivos, deberían desear saberlo todo, pues cuando el conocimiento y el análisis son completos, el pensamiento se detiene y llega la decadencia.
René Magritte, en 1926, pintó un cuadro de una pipa y escribió debajo de él sobre la tela, con una cuidadosa letra de escolar, las palabras: “Ceci nést pas une pipe” (Esto no es una pipa). Esta pintura podría convertirse apropiadamente en el emblema de la Cosmología científica. La palabra “universo” no es el universo; ni lo son las ecuaciones de la teoría de la supersimetría, ni la ley de Hubble ni la métrica de Friedman-Walker-Robinson. Generalmente, la ciencia tampoco sirve de mucho para explicar lo que es algo, y mucho menos lo que el Universo entero, realmente “es”. La Ciencia describe y predice sucesos.
¿Cuántos secretos se esconden en ese laberinto de conexiones sin fin?
Si la Ciencia tuviera que tener un símbolo, yo escogería éste de arriba que nos señala el lugar donde habita la Mente, dónde se fraguan las ideas. Una configuración de átomos de energía donde residen todos los secretos del Universo, toda vez que, la podríamos considerar la obra suprema del Universo
¿Por qué, pues, la ciencia tiene éxito? La respuesta es que nadie lo sabe. Es un completo misterio -por qué la mente humana…, puede comprender algo del vasto universo-. Como solía decir Einstein: “Lo más incomprensible del universo es que sea comprensible”.
Quizá como nuestro cerebro evolucionó mediante la acción de las leyes naturales, éstas resuenan de algún modo en él. La Naturaleza presenta una serie de repeticiones -pautas de conducta que reaparecen a escalas diferentes, haciendo posible identificar principios, como las leyes de la conservación, que se aplican de modo universal- y éstas pueden proporcional el vínculo entre lo que ocurre dentro y fuera del cráneo humano. Pero el misterio, realmente, no es que coincidamos con el universo, sino que en cierta medida estamos en conflicto con él, y sin embargo podemos comprender algo de él. ¿Por qué esto es así?
Habrá que seguir buscando respuestas. Desde tiempos inmemoriales, el hombre pregunta a las estrellas si el Universo es eterno e infinito y el cielo le responde cada noche. Pero, ¿sabemos oír la respuesta?
¡Es todo tan complejo! ¡Es todo tan hermoso!
emilio silvera
Jul
16
Siempre imitando a la Naturaleza
por Emilio Silvera ~ Clasificado en General ~ Comments (0)
Las patas de un reptil… La salamanquesa o ‘gecko’ no vive bajo las leyes de la gravedad. Por ello, este pequeño reptil, que asciende paredes verticales y se desplaza boca abajo sin inmutarse, ha fascinado con recurrencia a la comunidad científica. Su milagrosa capacidad, aparte de inspirar mitologías (como el trepamuros Spiderman), ha servido para estudiar los mecanismos de agarre y las fuerzas de sujeción. El secreto de la salmanquesa reside en las nanoespátulas que tiene en sus patas. Gracias a las fuerzas de Van der Waalt, unas atracciones de corto alcance entre átomos, los ‘geckos’ pueden pegarse y despegarse de casi cualquier superficie en cualquier ángulo. FOTO: PIXABAY
Basándose en las habilidades de la salmanquesa, la NASA ha desarrollado el Gecko Gripper (en la imagen), un robot que emula la adherencia del reptil y podría explorar entornos inaccesibles y realizar tareas de mantenimiento en las naves espaciales. DARPA, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de la Defensa de EE UU, presentó en su programa Z-Man unas manoplas que permiten a un humano de hasta 100 kilos trepar por una superficie vertical como si fuera el mismísimo hombre-araña. El ‘gecko’ ha inspirado otras aplicaciones, como la reconstrucción de vasos sanguíneos y la reparación de úlceras en el tracto digestivo. Además de nuevos y más resistentes pegamentos que no dejan mancha. FOTO: NASA
…y también en ‘gadgets’ trepadores El gecko también ha inspirado otras creaciones en el campo de la investigación: el Sticky Bot, por ejemplo, es un robot desarrollado por la Universidad de Stanford que calca la fisonomía del reptil y que se desplaza de manera autónoma. Existen también robots que imitan las patitas laterales de los escarabajos y pueden desplazarse por una malla sin caerse, FOTO: WIKIMEDIA
La casa de las termitas… No somos los primeros en construir, no somos los primeros en optimizar el espacio, impermeabilizar o calentar una estructura. La pionera y ‘madre’ de la biomímesis, pronunciadas durante una charla TED, se aplican perfectamente a los nidos de las termitas. Orientados al sol, sus montículos porosos (que además le dan apariencia de rascacielos) están horadados por cientos de canales que posibilitan un sistema de ventilación único. Gracias a estos túneles, y teniendo en cuenta los postulados básicos de la física, el oxígeno entra y el dióxido de carbono sale. Así, estos prodigios de la arquitectura mantienen niveles estables de humedad y temperatura, especialmente en la parte central, donde vive la reina. FOTO: HONZA SOUKUP (FLICKR)
La piel del tiburón… No hay bacteria que pueda penetrar la piel de un tiburón. Su textura denticular, compuesta de miles de nanoescamas, impide que cualquier microorganismo nocivo se pueda adherir a ella y le convierte en un acorazado antiséptico. Su forma de desplazarse por el agua, además, ha sido estudiada por su capacidad hidrodinámica. FOTO: WIKIMEDIA
…para combatir bacterias hospitalarias Inspirándose en este depredador del mar, varias compañías han desarrollado revestimientos para las paredes de los hospitales con el objetivo de repeler a las bacterias hospitalarias, aquellas que se fortalecen sobreviviendo en las condiciones más adversas. La piel del escualo ha inspirado también trajes de natación que disminuyen la resistencia del nadador al agua y que, como los tiburones, generan vórtices y micro-remolinos al nadar y alcanzan grandes velocidades. De hecho, varios nadadores, entre ellos el plusmarquista y mejor olímpico Michael Phelps, usaron estos trajes hasta que la Federación los prohibió en 2010. FOTO: NIAID (FLICKR)
El caparazón de un escarabajo… El escarabajo de Namibia, pese a vivir en un clima desértico, nunca pasa sed. Sabe cómo almacenar de manera natural el agua que flota en la atmósfera. Un sistema que parece mágico pero que tiene una explicación sencilla: posee unos pequeños bultos, protegidos por lados cerosos, que atraen el agua de contenida en las brisas húmedas, líquido que después se condensa en su caparazón y se desliza directamente hasta su boca. FOTO: WIKIMEDIA
…para botellas que se llenan solas de agua El escarabajo de Namibia impulsó a la empresa NBD Nano al desarrollo de un prototipo de botella que se llena sola. Recubierta de materiales que atraen y repelen el agua, la combinación posibilita que el líquido se condense dentro del envase. La compañía tiene también en su haber una tecnología que hace que las huellas dactilares no se quedan en superficies de metal y cristal para evitar que se repliquen con fines ilícitos. También inspirada en el insecto, la firma Seawater Greenhouse edifica invernaderos que transforman el vapor marino y en agua para los cultivos. FOTO: Public Domain Pictures
Una planta fastidiosa… Las semillas del cardo tienen la particularidad de engancharse a todo lo que toquen. Ovejas y otros animales han sufrido el poder de adherencia de esta planta, y cualquiera que haya paseado por el campo se habrá llevado el cardo a casa enganchado en las perneras del pantalón. Un contratiempo que, a finales de la década de los cuarenta, le sucedió al inventor suizo Georges de Mestral y a su perro. FOTO: WIKIMEDIA
…para un invento universal El inventor desenganchó las semillas de cardo de su mascota y tuvo una revelación: ¿por qué no crear un sistema de agarre basado en esta planta tan pegajosa? De Mestral desarrolló entonces el velcro, término compuesto de las palabras velours (terciopelo) y crouchet (gancho), un sistema que consta de dos tiras que se enganchan entre sí y que se convertiría en universal cuando la NASA comenzó a usarlo en sus trajes de astronauta. “Hay casos en los que la naturaleza nos ayuda por puro azar”, dice Aparicio. El encuentro entre De Mestral y el cardo, a la postre feliz, daría lugar a uno de los productos más comercializados del mundo. FOTO: WIKIMEDIA
La capacidad de adaptación de los cactus… Poblador de los climas más extremos, el cactus se adapta a todo. Los ‘cactae’ son los vegetales que mejor dosifican el agua; además, sus espinas (son hojas que han evolucionado para minimizar la pérdida de líquido) les protegen de todo animal que quiera extraer su agua. Son también un ejemplo de aprovechamiento de recursos: por la noche el cactus traspira, ya que por el día, cuando tienen que soportar temperaturas que superan los 50 grados, ‘elige’ retener el agua en su interior. FOTO: PIXABAY
…para un hotel biointeligente en Catar De igual manera a su inspiración vegetal, el Cactus Sprouts Hotel de Doha (Catar), uno de los múltiples ejemplos de arquitectura biomimética, regula su temperatura. Las persianas inteligentes que protegen sus ventanas dejan pasar más o menos luz solar en función de la temperatura exterior para mantener un ambiente térmico adecuado. El edificio, pensado para adaptarse al clima desértico catarí, convierte además el CO2 en oxígeno gracias a una bóveda repleta de vegetación y acredita huella de carbono cero, además de tener sistemas de reciclaje de agua y abastecerse de energía fotovoltaica. FOTO: PINTEREST
La hoja del loto… para revestimientos impermeables En la flor de loto el agua no cala. Este vegetal, protagonista de impresionantes imágenes en las que se aprecian sus propiedades hidrófugas, ha servido de inspiración para fabricar revestimientos y superficies que aúnan impermeabilidad y cualidades antibacterianas. En la actualidad, además, se están empezando a utilizar materiales inspirados en la flor de loto para recubrir las fachadas de algunos inmuebles y anular los efectos de la humedad y las precipitaciones. FOTO: WIKIMEDIA
(Y toda la naturaleza para las obras de Gaudí) Gaudí, devoto de la belleza de lo natural, hizo de los árboles un motivo técnico y decorativo que emplearía en una de sus obras cumbre, la Sagrada Familia. Las columnas y la bóveda de la exuberante iglesia barcelonesa son una especie de bosque esculpido. Debajo de él yacen otras formas pétreas: moluscos, tortugas, frutas. Gaudí sacó provecho de su amor por la naturaleza en otras construcciones, como el Park Güell, poblado de piedras que podrían ser reptiles, o la Casa Milà, donde impera la línea curva como símbolo del crecimiento orgánico. “Lo hicieron muchos otros artistas, entre ellos genios como Da Vinci o Dalí”, añade Aparicio. FOTO: WIKIMEDIA
Ojos de insectos… Los insectos pueden percibir movimientos fugaces en un rango de casi 360 grados. No ven, eso sí, como si miraran a través de un caleidoscopio, como su visión ha sido representada artísticamente en el cine. Compuestos de muchas facetas individuales, sus ojos perciben las imágenes como si fueran un mosaico pixelado, pero pueden detectar una gama mayor de colores, la polarización de la luz y mandar señales casi instantáneas a su sistema nervioso gracias a sus fotorreceptores. FOTO: PIXABAY
…para sistemas de visión nocturna Algunos insectos nocturnos han desarrollado su visión hasta poder ver en la oscuridad y adaptarse a diferentes grados de brillo y color. De ellos han tomado inspiración varios fabricantes de vehículos, que han creado algoritmos inteligentes para ayudar en la conducción nocturna. Igual que los insectos, el algoritmo puede detectar y procesar en tiempos ínfimos señales lumínicas repentinas, como los faros de un coche que pasa en sentido contrario, y adaptar la imagen de la cámara que llevemos instalada. Por otro lado, investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison han desarrollado unas lentes que permiten ver colores que el ojo humano no está preparado para percibir, y que ciertos animales tetracrómatas (aquellos con cuatro tipos de fotorreceptores por los tres de los humanos) sí aprecian. FOTO: WIKIMEDIA
Una variedad de helecho… La Polystichum munitum, el helecho de espada occidental, es una planta con una estructura peculiar: sus hojas, compuestas de formas fractales, posibilitan un almacenamiento de energía eficiente y una óptima circulación del agua. FOTO: BREWBOOKS (FLICKR)
…para multiplicar por 30 la capacidad de los supercondensadores Basándose en la estructura del helecho, un equipo de la RMIT University ha desarrollado un electrodo de grafeno que podría incrementar 30 veces la capacidad de almacenamiento de los supercondensadores, unos dispositivos de almacenamiento de energía utilizados en, por ejemplo, vehículos eléctricos. FOTO: RMIT UNIVERSITY
El ser humano copia a la naturaleza? Descubre qué es el biomimetismo
La naturaleza ha cautivado e inspirado al ser humano durante miles de años. Desde nuestros ancestros que vivían en cuevas y pintaban animales en sus paredes, hasta fotógrafos y pintores que nos deleitan con sus obras en la actualidad. Sin embargo, hoy no os hablaré de cómo nos maravilla la naturaleza por su belleza a nivel artístico, sino por su “ingenio”.
El velcro es el ejemplo más conocido de biomimetismo. El que lo creó se dio cuenta de que la planta mostrada a la izquierda llamada bardana (Arctium lappa), se le quedaba enganchada entre los tejidos de la ropa porque tiene una serie de pinchos terminados en ganchos. Se inspiró en ella para crear el velcro que conocemos ahora. A la derecha vemos la imagen aumentada del velcro, cómo se emulan los ganchos de la planta. La foto de la izquierda es tomada de http://www.fayerwayer.com y la de la derecha es de Richard Clark.
Lo cierto es que desde siempre, los humanos, nos hemos fijado asombrados cómo la Naturaleza hacía “milagros” ante nuestros propios ojos, y, cuando alcanzamos las tecnologías adecuadas… ¡La imitamos!
El hombre cuando intenta imitar un paisaje, por ejemplo, o una escena muerta, en principio no pasa de utilizar una habilidad técnica. Pero esa habilidad técnica tiene un fin en sí muy importante, que es la necesidad de controlar los elementos, de descubrir los matices, el cómo se manifiestan cada uno de los factores que van a despertar en nosotros las diversas sensaciones, que van activar en nosotros la sensibilidad interna. Pero además, esas imitaciones han tenido, sobre todo, un sentido práctico para mejorar nuestras vidas, y conseguir operativas antes imposibles.
Emilio Silvera