Fernando Alonso, la expansión del universo y una “S” tumbada

El sonido

¿Cómo oye Fernando Alonso el motor de su coche cuando está pilotando? Pues todo el rato más o menos igual. Hombre, cuando cambia de marcha, cambia el sonido, claro… Pero básicamente, le suena igual todo el rato.

¿Y tú, cómo lo oyes tú? Pues….

mmmmmmiiiiiiiiiiIIIIIIIIIIIIIAAAAAaaaaaoooooonnnnnnnnnn!!!

O algo así. Tú oyes el motor del Ferrari de Alonso de un modo diferente a como lo oye él. Tú, primero, oyes crecer el sonido. Y hacerse más agudo. Y luego, cuando pasa, el sonido disminuye y se hace más grave. Es decir, lo oyes diferente si se acerca a ti que si se aleja.

Sonido
Fuente: MiS DiVaGuES

¿Y eso por qué? Primero te cuento lo que es el sonido: ondas que viajan. Una onda sonora, en realidad, no es otra cosa que átomos (más bien moléculas) chocando con átomos (o moléculas) y volviendo a su posición (bueno, en el aire no hay posición fija, pero más o menos). Y la partícula que ha recibido el choque empuja a otra, que a su vez empuja a otra, que a su vez… O sea, que las partículas se mueven poco, pero el empujón viaja lejos y rápido. El empujón es la onda sonora. El sonido son los empujones entre moléculas, que se propagan.

Lo que ocurre es que el Ferrari de Alonso no está quieto. Se mueve, y se mueve muy rápido. Así, en un momento dado, lanza una onda sonora. Y se mueve y sigue lanzando una y otra, y otra. Si se dirige hacia donde estás tú, todas esas ondas sonoras te llegan muy apretadas, muy seguidas. Porque las lanza acortando la distancia hacia ti. Pero si se está alejando, esas ondas se distancian, se aprietan menos. Porque las lanza mientras aumenta la distancia respecto de ti.

Ya sólo te queda por saber que las ondas apretadas se oyen agudas y que las ondas separadas se oyen graves. A esto se le llama efecto Doppler.

Ahora la luz

Efecto Doppler en la luz
Fuente: Shahen Hacyan

Pues resulta que la luz es también una onda. No como el sonido, no. La luz no son empujones entre moléculas. Pero aunque sea distinta, se comporta igual. También tiene su efecto Doppler. Sólo que la luz de algo que viene hacia mí (el equivalente al sonido agudo) es más azulada. Y la luz de algo que se aleja de mí (el equivalente del sonido grave) es más rojiza.

Un astrónomo, Edwin Hubble, se dio cuenta de que todas las galaxias nos enviaban luz enrojecida (esto, con los años, te lo contaré de otra manera, porque es mentirijilla, pero por ahora vale). Eso significaba que todas se estaban alejando de nosotros. Cabía dos explicaciones. Una, que estábamos en el centro del Universo y todas las demás huían como si quisieran evitar contagiarse de algo. Pero no era cierta. La otra, mucho más rara, resultó ser la verdad. Lo que ocurre es que el espacio (y el tiempo) se está estirando y las galaxias no se mueven, pero se alejan.

¿Que qué que qué que qué…?

Es más fácil de lo que parece. Imagina un globo deshinchado. Píntale, con un rotulador, unas marquitas redondas. Ahora ínflalo. ¿A que se alejan entre sí todas las marquitas? Lo que ocurre es que el globo se estira y las distancia. Pues al Universo le pasa lo mismo. Se está expandiendo.

Y para acabar miro hacia el pasado (y hacia el futuro)

Por eso otro científico, George Gamow, pensó que hubo un momento, en el pasado, en el que todo lo que hay en el Universo estuvo más junto, mucho más junto. Todo en un único punto. Y cuando digo todo, quiero decir todo. Es como si el globo estuviera deshinchado y encogido, muy encogido. Y de pronto, empezó a inflarse. A eso le llamó Big Bang.

Expansión del Universo
Fuente: La ciencia de la Mula Francis

Otro científico, Alan Guth, descubrió que el ritmo inicial de la expansión del Universo había sido rapidísimo. A eso le llamó inflación. Ese ritmo luego se frenó a lo largo del tiempo. Pero recientemente se ha descubierto que se está volviendo a acelerar, que en vez de frenarse cada vez más está tomando carrerilla.

¿Ves en el gráfico la forma que está tomando la velocidad de expansión? Primero muy rápida, luego más lenta, luego vuelve a acelerar. Este tipo de gráfica, que recuerda a una “S” tumbada, se llama sigmoidal. Esa sigmoidal describe el pasado y el futuro del Universo.

¿Por qué está pasando eso, por qué se está volviendo a acelerar? Eso es ya otra historia, en la que entra en juego una cosa rara, que aún no sabemos qué es, pero sabemos que existe. Dos cosas, en realidad. Energía “oscura” y materia “oscura” (se llaman así porque no se pueden detectar, porque somos ciegos a ella).

Otro día te cuento…

Búhos escuchando, terremotos y GSN

Desacople temporal de sonido en lechuzas
Fuente: Gary Ritchison

El cerebro de un búho es capaz de realizar una serie de complejos y rapidísimos cálculos que, partiendo del sonido emitido por un ratón, determinar su posición sin ayuda de la vista. Lo hace procesando las diferencias entre las señales sonoras que le llegan a un oído y a otro. Especialmente cuál llego antes y cual llegó después. También calcula, gracias a las variaciones de intensidad, si el ratón se está alejando, acercando o quieto. Y, balanceando la cabeza, cambia de ángulo varias ocasiones para verificar que ha interpretado bien la señal recibida.

¿Te extraña? Tú también eres capaz de hacerlo. Para comprobarlos sólo tienes que girar la cabeza mientras escuchas algo. Notarás que sabes de dónde viene. Tu cerebro hace lo mismo que el del búho. Pruébalo si no lo crees. ¡Hombre! El suyo es mejor, lo logra con precisión milimétrica (le va la comida en ello).

Y la sismología es aún mejor.

Las ondas sísmicas se comportan como el sonido, sólo que usan la piedra, y no el aire, para viajar. Hacen vibrar todo el planeta igual que el ratón royendo un fruto seco hace vibrar todo el aire. Y, por supuesto, se puede medir qué camino siguieron  las ondas símicas hasta llegar al sismógrafo de una estación de observación. Y a qué velocidad. Y con más o menos intensidad, en función de la distancia al seísmo. Igual que un ratón lejano se oye menos.

Sismograma
Fuente: Patricio Barros

En realidad, no a una estación, sino a muchas de ellas. Existe una red distribuida por todo el planeta, llamada GSN.

Y gracias a las diferencias de velocidad que se detectan entre sus llegadas a una o a otra estación, podemos saber cómo es el interior terrestre, qué materiales tiene y a qué profundidades.

Bueno, en realidad no es así. En realidad lo que podemos saber es cómo no es. Qué materiales son incompatibles con esas velocidades. Y descartando unos, y descartando otros, nos podemos ir haciendo un panorama del interior de la Tierra. Para lo que se necesita no un terremoto, sino muchos de ellos.

El interior de la Tierra es un lugar en el que no hemos estado. Y probablemente nunca iremos. Pero mezclando muchas informaciones de muchas fuentes (datos sísmicos principalmente, pero también de temperatura, magnetismo, densidad, flujo de calor, estudio de meteoritos, características orbitales y planetarias, rocas procedentes del interior, gases emitidos por volcanes…), juntando todo eso, te decía, vamos averiguando cada día más de cómo no es la Tierra.

Lo cual nos aproxima mucho más a cómo sí podría ser.

Tres cosas importantes sobre glúcidos

Las tres principales cuestiones que hay que saber de lo glúcidos son:

  • Son solubles en agua.
  • Son cadenas cortas y cicladas.
  • Esas cadenas cortas y cicladas se unen entre sí formando líneas o líneas unidas a líneas.
Hidrólisis
Fuente: Edgar Vázquez

Los glúcidos son cadenas de carbono. Pero están unidos a -OH. Eso significa que son cadenas de carbono que se pueden mezclar con el agua, a diferencia de los lípidos, que están unidos sólo a otros C o a H. Esas cadenas de carbono, para ganar estabilidad en el medio acuoso, se ciclan para no romperse (la molécula de agua, como  es polar es agresiva). Es decir, se unen cabeza con cola y se hacen un anillo. Además, esas cadenas no pueden ser largas. Se romperían con facilidad. Y es que el agua en un buen medio para vivir, pero también para morir. Es un buen lugar para que se formen moléculas, pero también para romperse.

Tetraedro del carbono
Fuente: Sven (wikimedia)

Los enlaces entre carbonos son de tal manera que los átomos guardan un ángulo entre sí cuando están extendidas, lineales,  desplegadas. Ese ángulo es de 109,5º (el ángulo que forman entre sí los vértices de un tetraedro). Y cuando están cicladas, guardan otro ángulo diferente. En el caso de que el anillo tuviera cuatro carbonos, el ángulo sería de 90º, algo diferente del de 109,5º, lo cual tensiona la molécula, hace que se quiera romper. Veinte grados son muchos…. Si fuera un pentágono el ángulo interior sería de 108º, lo cual es bastante cómodo para un átomo de carbono. También le vale un hexágono, cuyo ángulo es de 120º.

Esos anillos se unen unos a otros. Y lo hacen de maneras muy diversas. Para empezar, la forma de unirse es muy distinta. Puede ser muy estrecha, difícil de romper, como en la celulosa. O más relajada, más fácil de averirar, como en el glucógeno. Y, además, al unirse, puede formar largas líneas. O líneas que se unen a líneas. Amilosa y amilopectina se llaman.

Amilosa Amilopectina
Amilosa Consejería de Educación de Madrid Amilopectina

Esto es lo más breve que te puedo contar de los glúcidos, creo. Hay muchas más cosas que decir, pero estas son, a mi modo de ver, las más urgentes.

En Amazings.es, sobre cuando nace una idea científica

Post en Amazings.esEstoy aprendiendo a escribir breve. Es lo que tiene colaborar en Amazings.es, que con tanto genio por ahí suelto, algo se te pega. :)

He escrito allí otro post (Las buenas ideas, antes fueron malas) en el que trato de contar una cosa sobre la ciencia. Hay momentos de incertidumbre a lo largo de la historia del conocimiento. Momentos en los que no está claro qué sucede. Suelen aparecer en los inicios de alguna exploración, o cuando desarrollas algún tipo de instrumental que te da acceso a nueva información. Son momentos en los que hay diversas explicaciones posibles, que compiten entre sí. Son momentos de diversidad de ideas. Descabelladas muchas. Pero alguna es más cierta que las demás. Solamente una, eso sí.

Es un proceso muy darwiniano, creo… :)

Porque la mejor idea no es la que mejor explique el proceso en sí, sino la que mejor encaje con todas las demás ideas que tenemos. Gana la idea que más se adapte al contexto, que menos distorsione lo que ya sabemos.

Esto es algo que, en muchas ocasiones, no se suele tener en cuenta. No basta un descubrimiento científico que contradiga algo que se supone cierto para tirar abajo todo el edificio de la ciencia. Por dos razones. Una, porque se necesita una anomalía persistente, insatisfactoria, resistente a todas las explicaciones científicas que tratan de abordarla. La otra, porque los resultados suelen ser interpretables en la mayoría de los casos. Bajo la luz de la estadística y de las demás ideas que tenemos acerca de cómo es el mundo. Por tanto, hay que ir abandonando ese mito de que los experimentos dan conclusiones inequívocas.

Por eso tardan tanto algunas ideas de apariencia descabellada en imponerse (y así debe ser; lo descabellado, en la mayoría de los casos, suele terminar siendo eso, descabellado). Porque tensionan tanto el estado actual del saber que es necesario tiempo para avanzar, descubrir nuevas ideas, nuevos fenómenos. Y en muy diversos campos. Eso no sucede sino hasta después de mucho tiempo de muy duro trabajo.

En el post de Amazings.es te cuento el caso de los antecedentes de la Tectónica de Placas. Que, sorprendentemente (o no tanto) se remontan al siglo XVII. Y el instrumento precursor de todo aquel descubrimiento fueron el sextante y los relojes marinos de precisión, que permitieron elaborar buenos mapas y dejar volar la imaginación de gente como Antonio Snider. Pero se necesitó el duro trabajo de mucha gente durante dos siglos para llegar al estado de conocimiento que tenemos hoy.

Un error histórico (matemático)

La polisemia es un fenómeno lingüístico que sucede cuando una palabra tiene varios significados. Y entonces hay que mirar el contexto para averiguar qué se quiere decir con ella. Pero la polisemia también en un fenómeno matemático. Y también hay que mirar el contexto. Aunque es increíble que en matemáticas haya polisemia. Tan ordenadita que se considera a ese campo del saber…

Y tú dirás: “bueno, pero seguro que será algo sin importancia, o poco frecuente…”. Pues no. La polisemia, en matemáticas, afecta a algo muy gordo. Sumar y restar, por un lado, y el signo de los números enteros por el otro. Algo fundamental que trae de cabeza a muchos alumnos y alumnas.

Y es algo muy grave, porque puedes confundir un verbo con un adverbio…

No,no, decididamente, algún matemático (yo no sé quién fue) metió una pata muy gorda que con los años nos ha causado molestias a todos los científicos. Porque las matemáticas son el lenguaje de la ciencia.

Reglas matemáticas
Fuente: Interlink Headline News 2.0

Resulta que sumar (o restar) es un verbo, claro. Poner, quitar, crecer, reducir, añadir, disminuir, subir, bajar, adelantar, retrasar… Todas ellas son acciones asociadas con “sumar” y “restar”. Todas ellas son acciones asociadas a los signos “+” y “-”.

Pero resulta que más (o menos) es un adverbio. Un tipo de palabra completamente distinta al verbo. Arriba, abajo, delante, detrás, antes, después, izquierda, derecha… Todas ellas son modificadores (hacia dónde, cuándo) relacionados con “más” o “menos”. Y también todas ellas son palabras asociadas a los signos “+” y “-”.

Mmmm… No, no es una buena idea que dos cosas distintas sean representadas por el mismo símbolo. Porque el alumnado puede confundir +7 con +7. ¿Parecen iguales? Pues sí, sí. Pero uno quiere decir “suma 7 (o gana, o pon, o crece…)” y otro quiere decir “7 hacia la derecha (o hacia arriba, o hacia el frente, o hacia el futuro…)”. No, no son lo mismo. Aunque lo parezcan.

Y es que si es “sumar 7″, el + no forma parte del número. Dice qué hace el número, pero no forma parte de él. Pero si es “más siete”, el signo forma parte del número. No le puedes quitar el signo a un número por la misma razón que no le puedes quitar la parte alta horizontal al siete. El signo forma parte del número en ese caso.

¿Qué han hecho los matemáticos para reparar el problema? Pues no mucho. Podrían haber inventado signos nuevos, que aclararan la situación. Pero en vez de eso la dieron por buena. Porque ellos saben distinguir entre signo y operación. Eso sí, cuando tienen dudas, usan los paréntesis. La operación va fuera del paréntesis y el signo dentro. Y como ellos trabajan sobre una recta, la recta de los números, pues ocurre que +(-7), que se lee “poner siete a la izquierda” da el mismo resultado que -(+7), que se lee “quitar siete de la derecha”. Es decir, para un matemático, esta polisemia, realmente, no tiene gran importancia.

Pero para una célula no es lo mismo “poner siete a la izquierda” que “quitar siete a la derecha”.

Si las matemáticas son la lengua de la ciencia, no deberían ser polisémicas. No en algo tan básico. Pero ya no tiene arreglo…

Ojala alguien hubiera pensado en esto hace ya siglos, cuando se formalizaron los números enteros como entidades matemáticas… Mi alumnado se habría evitado problemas y rechazo hacia ese saber tan necesario… Y esa fastidiosa regla de “más por más, más; más por menos, menos…” para averiguar qué significa +(-7) sin comprenderlo realmente.

Investigar el pasado en un tubo de ensayo

Antepasado Neandertal
Fuente: Scientific American

Leía el otro día, en el número de septiembre de 2010 de Investigación y Ciencia (ya sabes, esa revista que te recomiendo tanto y que me da mucha información) que el equipo que dirige Svante Pääbo ha deducido que el 4% de nuestros genes tienen origen neandertal. Justo lo contrario de lo que afirma el paradigma actual: que los neandertales no fueron nuestros antepasados.

El mecanismo sería el de hibridación introgresiva. Consiste en que dos individuos de especies distintas (pero no tanto que no puedan dejar descendencia fértil), especies A y B, tienen hijos. Y esos hijos se reproducen con alguien de sólo una de las dos especies. Pongamos la B. Y sus hijos se reproducen también sólo con miembros de esa especie B. Y así una y otra vez. Al final, los genes aportados por la especie A se diluyen en el genoma de la especie B. Por eso esa cifra tan reducida en este caso. 4%.

Se trata de genes que parecen tener que ver con cuestiones como el funcionamiento de la piel, la movilidad de los espermatozoides, algún aspecto del desarrollo cognitivo…

Pero nunca hemos encontrado un fósil de ese híbrido. El registro fósil no nos cuenta esta historia y, probablemente, nunca nos la contará. Pero eso no la hace menos real. El ADN es más fiable que la especulación sobre las lagunas del registro fósil.

Dinosaurio y aves
Fuente: Michael Skrepnic

Además, en el mismo número de esa revista, viene un artículo estupendo sobre el origen de las aves modernas, escrito por Gareth Dyke. Frente al paradigma admitido, frente a la idea predominante, que decía que las aves se diversificaron tras la extinción masiva del Cretácico, que afectó, sobre todo, a dinosaurios, los análisis de ADN proponían otro escenario. Uno en el que las aves modernas, las neornitinas, habían convivido con los dinosaurios, y que ya entonces poseían una variada gama de especies. ¿Te imaginas algo parecido a una garcilla cazando insectos al paso de un triceratópsido, igual que hoy hacen al paso de un búfalo? Pues debió de ser algo habitual.

Aunque, te recuerdo, que debiéramos considerar a las aves como dinosaurios. No, no, ese grupo no se ha extinguido. Ni mucho menos. De hecho, es el más diverso de los vertebrados terrestres.

Pero volviendo a la cuestión de los fósiles, entre las colecciones de museos y facultades se descubrieron dos ejemplares problemáticos. Porque no había manera de interpretarlos bien. No se entendían sus características. Porque no podía pensarse en que fueran aves modernas, ya que tenían antigüedades de 70 y 68 m.a. Se trataba de Teviornis y Vegavis. Para la forma de pensar predominante, basada en especulaciones que tratan de rellenar las lagunas del registro fósil, no eran fáciles de aceptar. Pero analizados de otro modo, más de acuerdo con lo que indica el ADN, resultó que ambos pájaros eran bastante modernos. Y parientes, los dos, de los patos actuales.

El registro fósil es el que es. Se trata de evidencias directas, tangibles. Pero que tienen que ser interpretadas. Y, también, es un libro al que le faltan muchas páginas. No hallaremos todos los fósiles que hay, y no hay suficientes fósiles para contar la historia de todo lo que le ha pasado a los seres vivos. Por tanto, la investigación del pasado requiere de más herramientas. De hecho, de todas las posibles. Y los análisis de ADN son esenciales. Estos dos ejemplos de éxito lo demuestran. En la primera historia, probablemente jamás hallemos los huesos del neanderthal que hay en nuestro pasado. En el segundo, ayudaron a mirar de otra manera unos restos y, así, entenderlos mejor.

Sí, ya lo sé, ninguna de las dos son noticias nuevas. Pero yo las acabo de leer…