La luciérnaga fundida

A través del mail y a través de un comentario en el blog me han llegado vídeos de los cortos para este concurso de “La luciérnaga fundida“. Son cortos elaborados por Evelyn Navarro, de un IES de Murcia (no me dijo cuál) y por alumnado de Estefanía Miquel, del IES Felipe II, de Mazarrón.

Lo primero, pedirles disculpas a ambas por el retraso. He tenido un poco abandonado el blog. ¡Lo siento mucho!

Lo segundo, incluir aquí los vídeos para que los disfrutéis. A mí me han gustado. :)

Creo que es bueno que iniciativas como estas tengan la máxima difusión posible. Lo que siento es haber tardado tanto en hacerme eco de ellas. :)

Felicidades por vuestro trabajo! :)

Libros de texto en la ciencia

Libro de texto
Fuente

El libro ha sido, sobre todo desde la imprenta, la manera en la que nos hemos comunicado. Y ha cumplido un buen papel, sin duda. En la ciencia, especialmente.

Al inicio de una ciencia, cada investigador tiene una visión particular de lo que debería ser. Y tiene que escribir grandes libros, hechos a veces de muchos tomos, para explicarse. Porque la ciencia está en sus inicios y no puede hacer referencia a muchas ideas compartidas. Se ve obligado a contar “su” ciencia desde los cimientos.

Pero conforme la ciencia avanza y se impone un paradigma, los libros adquieren otra función: recoger lo básico, lo que es común, lo que está aceptado. En cuanto a ideas y a métodos de investigación que han generado esas ideas. Y nace el libro de texto para cumplir con eso. A partir de ese momento, los investigadores no tienen que contarlo todo, sino solo lo más nuevo. Se pasa de una ciencia individual a otra más colectiva. Con los libros de texto recogiendo el acervo común. Así, la formación de los futuros investigadores finalizaría cuando conocieran el contenido de los libros de texto y pasaran a investigar la realidad por su cuenta, añadiendo cosas.

Y la comunidad científica deja de comunicarse entre sí mediante libros para hacerlo mediante artículos en revistas científicas. Es decir, se pasa obras extensas a obras intensas. En las cuales se examina, con un nivel altísimo de detalle un fenómeno nuevo que encaja en el paradigma, o una aplicación nueva del paradigma a algo conocido anteriormente, o la resolución de una anomalía, o la aparición de una anomalía, o una nueva manera de obtener información relevante… Así, el libro de texto ya no es útil para exponer la ciencia particular de un investigador, pero sí que puede exponer la ciencia compartida por todos. Los artículos se ocupan de las cosas nuevas que ensanchan el paradigma o lo desafían, mientras que en el libro de texto aparece la versión estable del paradigma.

Pero que el libro de texto haya sido útil para la formación de los nuevos científicos no quiere decir que sea una buena idea usarlo para todo.

Se ha pensado que el libro de texto pudiera ser una herramienta también útil en la formación básica de la población. Y se ha demostrado, una y otra vez, su fracaso. Y lo que es peor. Se ha venido seleccionando a la población en función del conocimiento que se supone adquirido de los paradigmas a través de los libros de texto. Y digo supone porque los medios de verificación han sido meras repeticiones del paradigma o sencillas (o no tanto) aplicaciones de sus conceptos básicos a situaciones definidas, con una única respuesta válida.

Es decir, que algo que nació con un sentido (transmisión de los paradigmas de una ciencia), ha sido usado para otro destino completamente distinto (como única herramienta educativa y como principal herramienta de la clasificación de las personas).

Libro conectado
Fuente: Zonageek

El libro de texto da lo que da: el estado actual de un paradigma. Es decir, se centra en el pasado. Pero no dice nada del futuro. Y, además, suele obviar los caminos por los que se ha llegado a ese paradigma, lo que puede llevar a creer que ese es el único posible. Además, raramente los libros de texto son interdisciplinares, no mezclan ideas de varios ámbitos. No es su función. Y tampoco se ocupan de promover talentos distintos de los requeridos para formar investigadores. No hablan de expresión corporal y artística, tomas de decisiones complejas que requieran integración de informaciones, cambios de opinión ante mejores evidencias, sistemas para compartir y reutilizar lo compartido por otros, no incluyen nada respecto a cómo aplicar las ideas a situaciones nuevas o de nuevas maneras… Tampoco es su papel.

La escuela se ha apropiado de una herramienta que no era suya y la ha usado mal. Ha usado un martillo como calzador. Eso no quiere decir que los libros de texto sean inútiles, como tampoco lo es un martillo. Es la (pésima) consecuencia de diseñar el sistema educativo entorno a disciplinas, entorno al detalle.

Muy probablemente cada rama del saber seguirá necesitando sus libros de texto. Y muy probablemente, quitando los libros de texto de la educación terminaremos promoviendo su buen, pero limitado, uso: transmitir paradigmas ya asentados, que miran al pasado pero no dicen nada del futuro. Porque el futuro es de las interacciones, y de la innovación, y del liderazgo, y de la flexibilidad mental, y de la creatividad… Y eso no aparece en los libros de texto.

Puertas en las membranas

En “Qué es la vida (más o menos)” te indicaba que para poder existir, los seres vivos necesitamos estar en desequilibrio. Y que eso lo logramos con algún tipo de límite entre dentro y fuera. En “Vivir es cuestión de fuera y dentro” te contaba cómo los seres vivos aprovechamos la energía del Sol (o la energía de los que aprovechan la energía del Sol; expresión muy compleja que quiere decir solamente que me como una lechuga o una naranja). En “Los grandes inventos eucariotas: el tabique y el retraso” te decía cómo las células eucariotas (las nuestras) habían aprendido a dividir su interior en partes y así evitar el equilibrio (que es la muerte) al menos el rato suficiente hasta que llegue la comida y podamos volver a generar desequilibrio.

Pero las barreras no son buenas. Evitan que las cosas salgan, sí. Y eso está bien si es comida. Pero está mal si es un desecho. Y también evitan que las cosas entren. Y eso está bien si son venenos, pero es una pena si es comida.

¿Con qué logran los seres vivos todo ese tejemaneje de pasar lo que quieren a un lado, y mantenerlo allí, concentrado, mientras impiden que otras cosas lo hagan? ¿Cómo logran los seres vivos tener mucho de algo y poco de otro algo dentro, y viceversa fuera?

Con transportadores de membrana. Pero no cualquier transportador: específicos.

Un transportador de membrana no es sino una molécula biológica que tiene dos requisitos: tiene dos modos de funcionamiento, abierto y cerrado; y tiene forma (para que solo pueda pasar a su través una molécula que encaje, y no todas las demás). Las proteínas cumplen ambos requisitos.

Te dejo una simulación de la Universidad de Colorado en Boulder para que pruebes lo que ocurre cuando añades moléculas a un lado y a otro, cuando añades transportadores de membrana de un tipo y de otro, cuando esos transportadores están siempre abiertos o cuando pueden estar abiertos y cerrados. Te dejo decidir si vas a añadir una cantidad de una sustancia al principio y ya está, o vas a ir poniéndola cada cierto tiempo. Te dejo decidir qué sustancia es comida y cuál es desecho, y qué parte es dentro y cuál es fuera. Juega y obtén tus conclusiones. Y si quieres, deja tu comentario para quien quiera pasar por aquí.

Si te digo que este simulador le falta algo que sí hacemos los seres vivos. Transformar sustancias. Una vez que algo ha entrado, y nos interesa, lo cambiamos y así no puede salir y se acumula dentro. Es nuestro truco y es más sencillo de lo que parece (imagina que lo verde, una vez que entra, se convierte en amarillo; y ya no puede salir, porque no es verde y no cabe por las puertas verdes). Pero eso te lo cuento otro día.

Complicado, complejo, diverso, adaptativo

ResearchBlogging.org
No es raro confundir ambos términos, complicado y complejo. Pero son claramente distinguibles. Complicado suele hacer referencia a un alto número de elementos materiales, de objetos. Incluso a una amplia variedad de los mismos. Complejo, en cambio, indica un elevado número de interacciones.

Lo complicado se puede reducir clasificándolo. Incluso podemos retirar una parte de los objetos sin que el sistema pierda calidad de funcionamiento. Lo complejo no. Al menos, no sin consecuencias. Todo el sistema puede cambiar perdiendo una conexión, creando una nueva, fortaleciendo o debilitando las que ya existían. Lo que ocurre es que se requiere tiempo para apreciar los cambios en complejidad, mientras que los cambios en complicación son inmediatamente perceptibles.

Red compleja
Fuente: TIEE

Nuestra ciencia es, en gran parte, un estudio de lo complicado hecho sencillo. No tanto de lo complejo. Porque lo complejo es la parte invisible de los sistemas. Es más fácil percibir a un elefante y a la hierba que la influencia de ese elefante sobre la hierba. Así, tendemos a valorar las cosas por lo complicadas que son, no por su complejidad. A pesar de que en esta última propiedad suela residir una mayor parte del valor y del conocimiento. Y también porque la red de interacciones de un sistema suele sobrevivir a sus miembros. Un elemento puede perderse pero eso no supone un problema siempre que otros puedan suplir la función que ejecutaba. El colapso por pérdida de complicación solo se presenta cuando el ritmo de pérdidas es más alto que el de sustituciones o cuando los desajustes creados por sustituir las interacciones originales por otras similares, aunque no iguales, se acumulan. El colapso por pérdida de complejidad podría suceder desde el primer momento o retardarse en el tiempo.

Y es que el tiempo es muy importante en los sistemas complejos. Es él el que evidencia los procesos, las interacciones no visibles. Pero no un tiempo lineal, no. Más bien un tiempo no lineal en el que aunque ocurran cosas no hay consecuencias durante intervalos muy prolongados; hasta que, de pronto, sucede una brusca transición entre modos de funcionamiento; de uno, con unas interacciones, a otro, con otras.

Los sistema complejos pueden ser automáticos o adaptativos. En los automáticos, los elementos no toman decisiones acerca de qué interacciones activar o no en función del contexto. En los adaptativo sí. Eso implica que debe existir una memoria, una percepción y, si es posible, una capacidad de predicción. La memoria contendrá un mapa de las posibles respuesta y las circunstancias en las que deban ocurrir. La percepción deberá obtener información ambiental o del propio sistema para poder construir buenas decisiones. Por otro lado, la predicción ayuda a que los continuos procesos de toma de decisión sucedan más rápidamente.

Pero en los sistemas complejos adaptativos también juega un papel la diversidad. Gracias a la diversidad las respuestas bruscas que ocurrirían solo con memoria, percepción y predicción se suavizan. Si todos los elementos respondieran en el mismo momento, las fluctuaciones serían mucho más intensas que si cada elemento pone en marcha su respuesta en valores diferentes del estímulo, si cada elemento tiene una sensibilidad distinta.

Ventilación en panal
Fuente: Wausberg en Wikipedia

Eso pusieron de relieve, en su estudio sobre abejas, Julia Jones y su equipo, de la Universidad de Sidney. Buscaban la razón de que la abeja reina tuviera varios apareamientos y de que les fuera mejor a las colmenas más diversas. Y encontraron que, en ese tipo de colmenas, las obreras que no son hermanas muestran distinta sensibilidad a la temperatura. Las colmenas se calientan porque hay individuos que están aleteando constantemente y sus músculos desprenden calor. Y se refrigeran si el aleteo se produce en la entrada y si una parte del enjambre abandona el nido. Y es que la temperatura tiene una incidencia notable sobre el desarrollo de las larvas y sobre los ataques parasitarios que puedan sufrir. En las colmenas menos diversas, el “termostato” es más homogéneo y el control de la temperatura es más inestable, menos fino. En las más diversas hay una puesta en marcha o un apagado gradual y eso hace que las variaciones térmicas sean mucho menores.

Este estudio permite ver a la diversidad como una propiedad importante de los sistemas adaptativos complejos, que suaviza los cambios de funcionamiento que las tomas de decisiones impliquen y estabiliza dichos sistemas.

Jones, J. (2004). Honey Bee Nest Thermoregulation: Diversity Promotes Stability Science, 305 (5682), 402-404 DOI: 10.1126/science.1096340

Consecuencias de una buena divisibilidad

Rotación
Fuente: Museo Hª Natural México

¿La Tierra da una vuelta sobre su eje en un día? Sí, sin duda. ¿La Tierra da una vuelta sobre su eje en 24 horas? No, ni de broma.

¿Y eso? ¿Es que no es lo mismo un día que 24 horas? Son lo mismo porque hemos decidido que sean lo mismo. Pero su significado es muy diferente. Un día es una división natural del tiempo. Representa el tiempo que pasa desde que la Tierra está orientada hacia el Sol en una dirección concreta hasta que vuelve a estarlo otra vez. Es el tiempo que, como te indicaba antes, invierte en una rotación. Y hemos decidido que ese día, esa división natural del tiempo, tenga subunidades. Pero esas subunidades son artificiales.

Divisibilidad
Fuente: Learning Math

¿Por qué 24? Bueno, una de los objetivos de medir el tiempo es repartir nuestro trabajo a lo largo del día. Así, una subunidad de la rotación tiene que dividirse fácilmente. 24 cumple ese requisito. Se puede dividir por 2 para señalar el promedio de iluminación y oscuridad. Se puede dividir por 3 y así configurar los grandes ámbitos de nuestra vida: trabajo, ocio, sueño (básicamente es un sistema agrícola de reparto del tiempo). Se puede dividir por cuatro y volver a configurar nuestra vida: trabajo en el lugar laboral, más trabajo en casa, ocio, sueño (no te tengo que decir que esta es una mala división, pero es la que se está imponiendo en las sociedades industriales y de la información). También se puede dividir por seis, ocho, doce.

Y lo que es mejor. Las subunidades también son bastante divisibles. 12, el resultado de dividir 24 entre 2, se puede dividir por 6, 4, 3, 2. Y 8, el resultado de dividir 24 entre 3, se puede dividir entre 4 y 2. Y 6 entre 3 y 2.

Definitivamente 24 es un número muy fragmentable. Y eso está bien. ¡Incluso se puede dividir entre 24! Y te sale una hora… Que es lapso de tiempo suficientemente largo como para dividirlo a su vez en subunidades más pequeñas: los minutos. ¿Por qué 60? ¿No lo adivinas? Empieza a buscarle divisores… 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20, 30, 60… Y te sale el minuto.

La astronomía, combinada con la matemática del sistema métrico decimal, marca el ritmo de tu vida.

Pero eso no quiere decir que lo haga bien. Una hora es una herramienta que puede ser utilizada bien y mal. Para mí, una hora es una unidad horrible de trabajo en la escuela. Me gustan mucho más 40 ó, incluso, 50 minutos. Pero esas unidades no existen… Si acaso empleamos los cuartos de hora. Y tampoco está claro que tenga que durar lo mismo una clase de matemáticas que una de ciencias o una de plástica y visual (si es que deben existir clases separadas de matemáticas, de ciencias, de plástica y visual, que esa es otra, y que yo creo que no). Ni que tengan que durar lo mismo una actividad (escuchar) que otra (buscar información, crear un g?afico que la represente)…

Mmmmmm…

Que hayamos dividido bien el tiempo que tarda la Tierra en rotar sobre su eje no quiere decir que lo hayamos aprendido a utilizar bien. En la educación, después de más de un siglo, aún no lo hemos logrado.

OOPSS…

Perdón a los que quisieron ingresar y se vieron imposibilitados.

Ya se ha solucionado la situación

Gracias

Descartando el pensamiento mágico en la formación de las montañas

Las montañas nos han intrigado siempre. Parecían ser el punto más cercano al cielo, en una época en la que atmósfera y espacio exterior eran lo mismo, en la que las nubes compartían lugar con las estrellas y a todo lo que estaba por encima del suelo se le atribuía un valor divino (sí, ya sabes, esa manía que tenemos de responsabilizar a dioses de lo que no sabemos, incluso después de descubrir que hay mecanismos naturales con poder explicativo).

En las montañas hemos ubicado a muchos seres sobrenaturales, como el monte Olimpo en las mitologías grecorromanas. A las montañas se retiraban los sacerdotes a rezar para estar más cerca de algún dios. Allí se construían santuarios.

Arcos Torre del Diablo
Fuente: Sirio en foro Fuente: Maaxi en Taringa

A desterrar ese pensamiento mágico no nos ha ayudado la erosión o los volcanes, no… Porque las formas caprichosas que pueden adoptar los relieves a veces son algo más que llamativas… ¿Te imaginas vivir hace 4.000 años, desprovisto de todo el arsenal intelectual que te da la modernidad, y ver algo como la Torre del Diablo, o el Parque Nacional de los Arcos… ¿Qué pensarías, que ha habido unas diferencias de presión atmosférica en la superficie que han contribuido a circulación de aire y agua de tal modo que queda desgastada la roca? ¿O que ha llegado un dios gigante y ha unido dos trozos de piedra para pasar de un lado a otro? ¿O que había un árbol gigantesco y llego otro dios y lo taló para hacerse una casa lejos, muy lejos…? Yo, sinceramente, lo segundo, porque no te creas que lo primero lo entiendo bien, no…

Pero un día, gracias a Nicolás Copérnico (y a Eratóstenes) nos enteramos de que vivíamos en un planeta. De que no era lo mismo atmósfera que espacio exterior aunque usemos para ambos, indistintamente, la palabra cielo. Ese día tuvimos que intentar explicar qué pasaba con las montañas. Científicamente y con las herramientas conceptuales que había, con el pensamiento de entonces.

Arrugas
Fuente: Tectonic Plates

En aquella época sólo se conocía el calor como fuente de energía. No se sabía de la radiactividad. Y se pensó que la Tierra, al formarse, partió de una temperatura que había ido bajando con el tiempo, conforme perdía calor (como una patata que la sacas del horno). Así, al enfriarse se había contraído. Es lo que le pasa a los cuerpos que pierden temperatura, que pierden también volumen. Y de ese modo, al contraerse, se habría arrugado y levantado en algunas zonas (cordilleras). Esa era la forma de pensar en el siglo XIX.

Hoy nos causa sonrisa esa idea. Hoy sabemos que la Tierra ha perdido calor, sí, pero que todavía hay mucho dentro de ella. Porque almacena elementos radiactivos. Hoy sabemos que la Tierra es un horno encendido, no apagado. Por eso sabemos que el radio terrestre sólo se ha acortado, como mucho, unas pocas decenas de kilómetros. Es decir, que las montañas no pueden ser arrugas de un planeta que empequeñece (Kearey, Global Tectonics). También sabemos que hay zonas de la Tierra que no se contraen, sino que se expanden (dorsales oceánicas y rifts). Y también sabemos que un mundo comprimido, en contracción, enfriándose, no permitiría una tectónica de placas.

¿Eso le quita mérito a esas ideas del pasado, tan equivocadas? ¡No! Ni a esas ni a muchas otras. A pesar de estar equivocadas. Para su tiempo, y con el estado del conocimiento que había, no estaban mal, resultaban más o menos lógicas. Además, con el tiempo sirvieron para ayudar a que llegaran otras concepciones que las sustituyeran. Pero es que, incluso, contribuyeron a desterrar el pensamiento mágico de las montañas, ayudándonos a pensarlas de modos científicos. Hoy se nos puede hacer extraño ver las montañas como lugares mágicos, pero la humanidad, no hace tanto, era como las percibía.

Tú, gracias a ideas que hoy parecen tontas, como la de que la Tierra se ha contraído al enfriarse, no ves las montañas como una obra de dioses, no tienes que recurrir a pensamientos supersticiosos para explicarlas.

A ver si hay suerte y seguimos desterrando el pensamiento mágico de más lugares y más comportamientos…

Anexo

Que no quería yo liar mucho el post contando los detalles de cómo sabemos cuánto ha variado el radio de la Tierra. Pero lo conocemos bien. Resulta que hay una cosa que se llama momento de inercia y que afecta a los cuerpos que rotan sobre un eje. Y que nos puede ayudar a saber cómo era la Tierra hace millones de años. Porque el momento de inercia se conserva, no varía en ausencia de otras fuerzas.

Órbita lunar
Fuente: Wingmaker

Más o menos (y no con mucha precisión), el momento de inercia muestra la resistencia a frenarse que muestra un cuerpo que gira. Cada forma geométrica tiene su momento de inercia característico. El de una esfera homogénea (ya sé, ya sé, la Tierra no es ni esfera perfecta ni homogénea; pero resulta una aproximación suficiente a la realidad y nos ahorra cálculos mucho más complejos que no mejoran mucho el resultado…), el de una esfera homogénea, decía, es de 2/5·MR2, siendo M la masa de la Tierra y R el radio. Resulta que M no ha cambiado desde que la prototierra y la Luna chocaron. Y el momento inercial del conjunto Tierra-Luna debería haberse conservado, debería ser igual ahora que antes. Y digo del sistema Tierra-Luna porque nosotros estamos perdiendo momento y la Luna ganándolo. Es decir, que, a lo largo de los millones de años, aunque la suma entre Tierra y Luna debe dar lo mismo, lo que aporta cada cuerpo a la suma sí ha cambiado, aumentando el de la Luna (conforme se ha alejado de nosotros) y perdiéndolo la Tierra (la Luna nos lo roba).

¿Qué datos tenemos? Pues de corales fósiles sabemos que el año Devónico (hace unos 390 m.a.) tenía unos 400 días. Eso significa que la Tierra se ha frenado. Unas sencillas cuentas te mostrarán que el giro de la Tierra se ha ido frenando 20 segundos cada millón de años, pasando de días que duraban 78840 segundos (antes) a días que duran 86400 (ahora).

Y también sabemos que los meses lunares duraban unos 30,5 días, 2,5 más que ahora. ¿Se ha ido todo el frenado de la Tierra a la Luna, se lo ha llevado por completo el satélite? Resulta que no, que entero no.  Casi todo sí, pero no entero. La luna se ha llevado el 99,4-99,9% del total.

Entonces, lo que falta, ¿a qué se debe? Pues si la masa M es la misma, lo que tiene que haber cambiado es el radio R. Recuerda… 2/5·MR2. Cambio que, haciendo unos sencillos cálculos ha sido de entre 25 y 5 kilómetros. Eso suponiendo a la Tierra una esfera homogénea y perfecta, que no lo es.

Otros métodos de medida, completamente distintos (basados en latitudes y longitudes respecto a paleopolos magnéticos…; ¡un rollo hasta para mí…!), dan cifras reducidas, también. Y casi concordantes con la anterior.

O sea, que nuestro planeta no ha engordado o adelgazado con los años. Apenas, al menos… A diferencia de otros, jejeje…

Ser un Científico en Argentina

Diego Golombek, es el creador del excelente programa de Divulgación Científica llamado Proyecto G, que se emite por el canal Encuentro.
Me pareció mas que interesante su mirada acerca de las decisiones de vida que debe tomar un científico en nuestro pais. ¿Vale la pena elegir la Argentina para hacer ciencia?
¿Se puede divulgar la Ciencia sin vulgarizar los contenidos?
¿Cómo es la vida cotidiana de un científico?

Ser un Científico en Argentina

Diego Golombek, es el creador del excelente programa de Divulgación Científica llamado Proyecto G, que se emite por el canal Encuentro.
Me pareció mas que interesante su mirada acerca de las decisiones de vida que debe tomar un científico en nuestro pais. ¿Vale la pena elegir la Argentina para hacer ciencia?
¿Se puede divulgar la Ciencia sin vulgarizar los contenidos?
¿Cómo es la vida cotidiana de un científico?