28 febrero 2011

10 colosales meteduras de gamba en Star Trek

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Pocas series han mostrado a lo largo de la historia de la televisión una longevidad como Star Trek. A lo largo y ancho de cientos de episodios, los productores y guionistas nos han mostrado toda clase de maravillas y fenómenos increíbles, plenos de emoción, aventura, diversión y entretenimiento. Pero también, desafortunadamente, un sinfín de barbaridades y errores científicos, unas veces disculpables y otras, no tanto.


Esta mañana, cuando me dirigía en tren hacia mi casa, después de la jornada de trabajo matutina en la universidad, abrí por el último capítulo el libro de Lawrence Krauss “The Physics of Star Trek” y me encontré con una joya: 10 errores de bulto recopilados por el autor a través de encuestas con fans de la serie. Enseguida se me ocurrió que aquello podría dar para una estupenda entrada en FCF. Bien, unas horas después, aquí tenéis el resultado. Espero que haya merecido la pena el trabajo y que os guste.


1.- En un episodio de la serie se hace uso de armas acústicas contra una nave en órbita. Dichos sonidos, se afirma, alcanzan los 1812 decibelios (abreviado, dB).


La escala basada en el decibelio para determinar la intensidad de un sonido es relativa y, además, logarítmica. Esto significa que un sonido de 10 dB resulta ser diez veces menos intenso que otro de 20 dB; éste, a su vez, es diez veces menos intenso que otro de 30 dB y así, sucesivamente. En consecuencia, una onda acústica “asesina” de 1812 dB resultaría ser más de 6 billones de veces más intenso que el mayor sonido jamás registrado (la explosión del volcán Krakatoa).


2.- En el episodio “Wink of an Eye", el capitán Kirk es engañado para que ingiera una pócima que acelera sus acciones hasta el nivel de las de los escalosianos, una raza alienígena que vive una existencia hiperacelerada que la hace imperceptible por los humanos. El propósito es que Kirk se convierta en el consorte de la reina escalosiana, Deela.


En un intento por escapar desesperadamente de una eyaculación "hiperprecoz", el capitán dispara su arma fáser contra la malvada reina. Increíblemente, ésta consigue esquivar el rayo, haciendo uso de su velocidad de reacción. ¿Cómo es posible? Por muy aceleradas que se encuentren sus reacciones, jamás podrá responder a una velocidad superior a la de la luz y eso es lo que debería hacer si pretende evitar el impacto de un haz que se mueve hacia ella justo a esa velocidad, pues en el mismo instante en que viese el rayo, también sería alcanzada por él.


3.- En el episodio titulado "Phage" correspondiente a Star Trek: Voyager se produce la caída de una nave en el interior de un agujero negro. Para lograr escapar, atraviesa nada menos que una grieta en el horizonte de sucesos.


El horizonte de sucesos de un agujero negro es una región del espacio que rodea completamente al agujero y en cuyo interior la velocidad de escape es superior a la de la luz en el vacío. Por lo tanto, nada, ni tan siquiera la luz, puede escapar. Obviamente, al ser una región del espacio, no está formada por materia ni nada parecido; simplemente, es un concepto matemático, no físico. No puede presentar grietas ni nada que se le parezca, al igual que una circunferencia con grietas deja de ser una circunferencia.


4.- En la misma serie anterior, aparece un personaje conocido como el "doctor holográfico", una especie de médico virtual. En una escena, uno de sus pacientes le pregunta cómo es posible que sea sólido tratándose de un holograma. La respuesta del doctor es tan contundente como errónea. Le pide a su paciente que desconecte el "haz de confinamiento magnético" y que sin él, es tan incorpóreo como un espejismo.


Los campos magnéticos, efectivamente, se usan en el confinamiento de antimateria, por ejemplo, con el fin de evitar que entre en contacto con la materia ordinaria y se produzca una aniquilación de ambas en un poderoso haz de rayos gamma. Tan sólo las partículas dotadas de carga eléctrica se ven afectadas por los campos magnéticos y pueden ver así alteradas sus trayectorias (en los grandes aceleradores de partículas también se hace uso de esta propiedad con el objetivo de dirigir los haces hacia el punto de colisión). Obviamente, un holograma está hecho a base de luz, es decir, de fotones. Y los fotones son partículas que no tienen carga eléctrica, con lo cual jamás se les podrá confinar con ayuda de un campo magnético, por muy "atractivo" y seductor que resulte.


5.- En otro episodio Geordi LaForge y Ro Laren resultan "desfasados" (?!) por un "generador de interfase" (¿¡?!) romulano. Esto les hace invisibles y capaces de atravesar tanto paredes como personas. Aun así, pueden caminar de pie sobre el suelo e incluso asentar sus posaderas sobre superficies sólidas dispuestas a tal efecto para el resto de los seres "no desfasados". ¿Recordáis cuando traté este tema aquí? ¡¡Vaya desfase!!


6.- En el episodio de Star Trek: The Next Generation titulado "Starship Mine", la nave Enterprise atraca en el muelle espacial para someterse a un "barrido de bariones". Al parecer, estas partículas se acumulan en el fuselaje de la nave como consecuencia de los viajes prolongados a velocidad warp.


En el universo conocido, las únicas partículas estables que son bariones son el protón y el neutrón, los constituyentes del átomo. Si eliminamos los bariones de un objeto físico, el objeto físico dejará de existir como tal. ¡¡Adiós, Enterprise!!


7.- En Star Trek también se ha logrado lo que ningún laboratorio de la Tierra ni cualquier otro en el universo ha conseguido ni conseguirá jamás: enfriar un objeto hasta los -295 ºC, esto es, 22 grados centígrados por debajo del cero absoluto de temperatura, un límite físico universal. ¡¡Para quedarse helados!!


8.- Éste es un clásico y no patrimonio exclusivo de Star Trek: los haces láser y fáser dejan trazos visibles en el aire y, peor aún, en el espacio vacío. Creo que ya he discutido esto en innumerables ocasiones, así que no me extenderé más.


9.- En el episodio "Galaxy's Child" de Star Trek: The Next Generation, una forma de vida alienígena en forma de niño se alimenta de energía. Tras confundir a la nave Enterprise con su madre, comienza a "drenar" y absorber su energía. Justo en el límite, cuando todos están a punto de morir, LaForge tiene una idea: atraer al niño hacia la radiación que emite la nave, en una longitud de onda de 21 centímetros. Procediendo a modificar la frecuencia de la emisión, la tripulación consigue "agriar la leche" y el bebé les deja finalmente irse.


La radiación en la longitud de onda de 21 centímetros es característica de los átomos de hidrógeno que constituyen el gas interestelar, no de toda la materia como nos parecen querer hacer creer los guionistas de Star Trek. Más aún, la transición atómica responsable de la emisión es extremadamente rara. Un átomo de hidrógeno en el espacio, el elemento más abundante del universo, tiende, en promedio, a sufrir esta transición una vez cada 400 años, aproximadamente.


10.- En otro episodio, esta vez de Star Trek: Deep Space Nine, Quark, un ferengi, dispone de una máquina capaz de alterar las leyes de la probabilidad de los sucesos que acontecen en sus proximidades, con la que pretende (qué otra cosa podía hacer) enriquecerse. El truco es descubierto por Dax, a quien se le ocurre analizar el flujo de neutrinos que atraviesa la nave espacial. Para su sorpresa, encuentra que todos ellos poseen el mismo estado de espín, estando ausentes todos los demás, los que presentan el estado opuesto.


¡¡Craso error!! El neutrino es la única partícula conocida que, aparentemente, puede existir en un solo estado de espín.


Por supuesto, estoy esperando impaciente vuestras propias aportaciones...




25 febrero 2011

Con bata y a lo loco (3): doctor Victor von Frankenstein

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Han transcurrido 15 años desde que el barón Victor von Frankenstein fue sometido a tortura por los nazis. Con el rostro severamente desfigurado, ya anciano y con muestras evidentes de senilidad incurable, el último descendiente del célebre creador del monstruo más famoso de la historia decide crear una réplica de sí mismo. Prácticamente arruinado, opta por alquilar su lúgubre castillo a una productora de televisión que pretende rodar una película de terror.

La enloquecida idea del barón von Frankenstein consiste nada menos que en adquirir un potente reactor atómico (los rayos de tormenta están sobrevalorados) con el que poder infundir vida a su criatura. Al parecer, será el propio dispositivo el encargado de sintetizar los tejidos humanos de la criatura a imagen y semejanza de su creador. Extraña e incomprensiblemente, sus órganos de visión (los ojos, dicho en plata) deben ser implantados. Cuando el experimento está casi listo, de nuevo, en un guiño más bien un tanto cutre al film original de James Whale (Frankenstein, 1931), al torpe barón se le escurre entre las manos el frasco. Lo que servía para un cerebro golpeado contra el suelo en 1931 no resulta igualmente válido para unos globos oculares (seguramente mucho más duros y resistentes que una masa encefálica) en esta joya del cine de terror estrenada bajo el “futurista” título de Frankenstein 1970 (El castillo de Frankenstein, 1958). Despreciados los ojos maltrechos, el nuevo ser será ciego, lo cual no impedirá en absoluto que las víctimas (éstas sí dotadas de perfecta visión) empiecen a caer en sus manos, una tras otra. Misterios de la ciencia...





23 febrero 2011

"Amazing" conferencia en la universidad de Sevilla

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El pasado día 21 de enero tuve el grandísimo honor y privilegio de visitar una ciudad encantadora como Sevilla. Mi amigo José Antonio, alias "Tito Eliatron", fue tan osado (y un poquito irresponsable, todo sea dicho) de invitarme a impartir una conferencia en la facultad de matemáticas de la universidad.

La verdad es que cuando me propuso la idea no albergué la menor duda. Acepté y allí me planté. Y mereció muchísimo la pena porque me pasé cuatro días estupendos, siempre agasajado por Tito y por el amigo Carlos (quien también cometió la insensatez de invitarme a dar otra charla a los estudiantes del instituto donde trabaja). También me encontré con unos cuantos amigos (no los citaré porque no quiero olvidarme de ninguno. Sois todos geniales).

Fruto de aquella conferencia ha quedado un vídeo, que ayer al fin se publicó en Amazings.es y que aquí os dejo por si os apetece escuchar a este "tarao mental" durante casi ¡¡2 horas!! Por cierto que agradezco muy sinceramente a Raven y colaboradores por las enormes molestias que se han tomado para editar todo el material.

¡¡Muchas gracias a todos los que habéis participado en la organización y también, por supuesto, a todos los que asistieron a las conferencias!!



20 febrero 2011

Jules Verne y la ciencia española

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"Respecto a España, no pudo reunir más que ciento diez reales. Dio como excusa que tenía que concluir sus ferrocarriles. La verdad es que la ciencia en aquel país no está muy considerada. Se halla aún aquel país algo atrasado. Y, además, ciertos españoles, y no de los menos instruidos, no sabían darse cuenta exacta del peso del proyectil, comparado con el de la Luna, y temían que la sacase de su órbita; que la turbase en sus funciones de satélite y provocase su caída sobre la superficie del globo terráqueo. Por lo que pudiera tronar, lo mejor era abstenerse. Así se hizo, salvo unos cuantos realejos." [De la Tierra a la Luna, 1865]

Hoy, casi 150 años después, seguimos prácticamente igual...



18 febrero 2011

50 soluciones a la paradoja de Fermi (26ª solución): Están en algún sitio pero el universo es más extraño de lo que imaginamos

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Las teorías físicas que conocemos explican fenómenos a escalas tan pequeñas como el interior del átomo y tan grandes como los supercúmulos de galaxias. Explican sucesos ocurridos una minúscula fracción de segundo tras el Big Bang y nos permiten, asimismo, determinar el destino último del universo en el que habitamos.

Algunas personas pueden pensar que los físicos son arrogantes y que se muestran demasiado ufanos del éxito de sus modelos para explicar el universo. Estas mismas personas creen que la ciencia, por el mero hecho de ser un producto de la mente humana, no es capaz de captar la complejidad y el misterio del universo. De hecho, algunos científicos y muchos escritores de ciencia ficción han llegado a sugerir posibilidades muy interesantes. Solucionan la paradoja de Fermi suponiendo que el universo no es tal como los físicos piensan que es.

Quizá las otras especies inteligentes hayan evolucionado hacia un estado no físico (?!) que trasciende los límites del espaciotiempo, algo parecido a lo que cuenta, por ejemplo, Arthur C. Clarke en su novela El fin de la infancia. De acuerdo con este razonamiento, no veríamos a las posibles CETs porque han evolucionado más allá de nuestra existencia secular.

Otra posible solución propone que las otras inteligencias extraterrestres han desarrollado capacidades telepáticas, con las que logran comunicarse a distancias interestelares. Quizá incluso puedan viajar utilizando su poder mental, como el "jaunteo" empleado por Alfred Bester en su novela Las estrellas mi destino.

Y otra idea igual de estrafalaria, aunque basada en ideas algo más "convencionales", consiste en admitir que las CETs están ocupadas explorando otros universos paralelos. Si la interpretación cuántica de los muchos mundos resultara ser correcta y fuese posible desplazarse entre ellos, entonces quizá los alienígenas inteligentes puedan estar en cualquier sitio. ¿Por qué permanecer apegados a un lugar como este universo cuando se pueden explorar otros mucho más interesantes?

Aunque sí es cierto que la ciencia aún no nos lo ha contado todo, tampoco se puede decir que no nos haya descubierto nada. Nuestro universo (el universo, mientras no se demuestre lo contrario) parece ser inteligible y en los últimos 400 años nuestra ciencia nos ha proporcionado un enorme conocimiento del lugar en que habitamos. Cualquier teoría nueva no solamente debe explicar las nuevas observaciones y hechos experimentales, sino también todos los acumulados hasta entonces. De ahí que no sea tan sencillo proponer nuevas teorías. Nadie hasta el momento ha conseguido desarrollar una teoría satisfactoria en la que se incorporen fenómenos como la percepción extrasensorial, la telepatía o los viajes entre universos. De hecho, con la ciencia actual somos capaces de entender el universo sin acudir a la existencia de tales fenómenos. Esto no quiere decir que no existan o sean imposibles, sino que se requieren evidencias a su favor y, hasta ahora, nadie lo ha logrado.

Así que, mientras sugerencias como la aquí expuestas constituyen argumentos para buenas historias de ciencia ficción, se hace muy difícil tomarlas en serio como soluciones de la paradoja de Fermi.



15 febrero 2011

Una vez yo fui medio matemático...

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Este es un post autobiográfico. Así pues, querido lector, te advierto para que huyas ahora que estás a tiempo o permanezcas atento y pegadito al asiento porque lo que vas a leer te va a dejar, cuando menos, perplejo.

La historia se remonta a los tiempos inmediatamente posteriores a mi doctorado en física, allá por finales de 1996. En aquella época, tomé la decisión de abandonar la línea de investigación que había seguido durante toda mi tesis doctoral: el estudio del comportamiento de la luz en estructuras denominadas guías de onda ópticas. Por la misma época se encontraba de actualidad un campo de investigación bastante prometedor: los solitones ópticos. Y me lancé de lleno a explorar este nuevo mundo. Busqué apoyos en mi grupo de investigación y traté de convencer a la gente de que reorientasen el trabajo del grupo hacia el que me parecía a mí el futuro inmediato de las telecomunicaciones. No lo logré, pero tampoco me vine abajo ni me desanimé. Más bien, al contrario. En lugar de traerme a mis compañeros conmigo, me aparté yo de ellos y me independicé. Cuando se me mete algo entre ceja y ceja, paso por encima de casi todo. Eso sí, sin hacer sangre.

Comencé desde cero, ya que no sabía absolutamente nada sobre el tema de los solitones ópticos, un campo muy pequeño en el vasto océano de los solitones, en general, ya que se conoce este fenómeno en campos tan diversos como la mecánica de fluidos, la astrofísica (se piensa con bastante fundamento que la Gran Mancha Roja en la atmósfera de Júpiter es una clase especial de solitón conocida como onda de Rossby), la acústica, etc. Me pasé dos años enteritos estudiando y leyendo libros y artículos en revistas científicas punteras. Y cuando terminaron aquellos interminables dos años, empezaron a llegar los ansiados frutos del esfuerzo y sacrificio en solitario que llevé a cabo.

Pero vayamos al asunto. ¿En qué consistió aquel trabajo que emprendí en 1997 y que se extendió hasta el año 2004, cuando decidí nuevamente abandonar? Pues ni más ni menos que en estudiar e intentar encontrar una clase muy especial de soluciones exactas de unas ecuaciones muy concretas denominadas ecuaciones no lineales de Schrödinger. Sí, la misma clase de ecuación que aparece en Mecánica Cuántica, pero ahora modificada de tal manera que dejaba de ser lineal. Esta ecuación no lineal de Schrödinger (NLSE) describe matemáticamente la propagación de pulsos ópticos (láser) en fibras ópticas, siempre y cuando la anchura de dichos pulsos se encuentre en el rango de los picosegundos (billonésimas de segundo).

Dicha NLSE presenta soluciones llamadas de "solitón brillante" cuando el signo del coeficiente que acompaña al término de dispersión de segundo orden (derivada segunda temporal en la ecuación) es negativo (zona de dispersión anómala), mientras que se dice que posee soluciones de "solitón oscuro" cuando el signo es positivo (zona de dispersión normal).

Los solitones brillantes suelen adoptar la forma matemática de una función secante hiperbólica y los solitones oscuros la de una tangente hiperbólica. Cuando el mínimo de esta función cae a cero se denomina "solitón negro", dejando el apelativo de "solitón gris" para el resto de casos. En determinadas condiciones particulares, también reciben todos ellos el nombre genérico de "ondas solitarias".

Existen, asimismo, versiones generalizadas de la ecuación NLSE, dependiendo de la aparición de ciertos fenómenos físicos, más o menos complejos, que no comentaré aquí en aras de no aburrir al personal. Cuando se tienen en cuenta tales fenómenos resulta necesario añadir términos correctivos a la ecuación, como pueden ser dispersiones de orden superior (derivadas terceras y cuartas con respecto al tiempo) o no linealidades de tipo ley de potencias, por ejemplo, entre otras. El caso es que la ecuación que resulta en todos los casos se hace extremadamente difícil de manejar desde un punto de vista analítico y hallar soluciones exactas de la misma deviene una aventura realmente apasionante. Al menos para mí. Y a esto me dediqué durante casi 7 años de mi vida, utilizando una técnica muy simple denominada "amplitud-fase acopladas". Consistía, básicamente, en separar mediante factorización las dependencias espacial y temporal de la función solución de la ecuación tipo NLS.

¿Por qué resultan tan importantes estas soluciones de tipo solitón? Pues porque a partir de ellas se pueden establecer las condiciones en que un pulso de luz se propaga sin distorsión a lo largo de un medio material no lineal. Y si la distorsión no afecta al pulso, los sistemas tales como amplificadores y repetidores de señal digital se hacen totalmente innecesarios. Se han logrado transmitir solitones en fibras ópticas a distancias de millones de kilómetros, volviendo a recuperarlos casi intactos, sin apenas sufrir atenuación (pérdida de intensidad de la señal) ni dispersión (ensanchamiento del pulso).

Como os he contado más arriba, trabajé durante siete años prácticamente en solitario (salvo algunas colaboraciones esporádicas), con todo lo que eso conlleva desde un punto de vista no solamente científico, sino también psicológico. Me tenía que solucionar muchas dudas trascendentes por correo electrónico, no disponía de proyectos subvencionados con los que acudir a congresos y conocer colegas, los artículos sometidos a revistas científicas corrían al cien por cien de mi cuenta, las "peleas" con los "referees" me quemaban poco a poco y, así, finalmente, hastiado y decepcionado en parte por la forma de proceder de algunos, muy poco tolerante, decidí abandonar. Los resultados quedaron plasmados en una docena de "papers" como prueba de que una vez yo también fui investigador... y medio matemático.

Epílogo.- Por cierto, que si os pica la curiosidad, y entre vosotros hay algún futuro investigador interesado en el campo de los solitones, aquí os dejo las referencias de mis trabajos. ¡Que los disfrutéis!


  1. A simple way to show that bright femtosecond solitons can propagate in both dispersion regions of an optical fiber (Journal of Nonlinear Optical Physics & Materials, 1999).
  2. Dark solitary waves in the nonlinear Schrödinger equation with third order dispersion, self-steepening, and self-frequency shift (Physical Review E, 1999).
  3. Bright and dark solitary waves in both dispersion regions of an optical fibre (Journal of Modern Optics, 2000).
  4. Black optical solitons for media with parabolic nonlinearity law in the presence of fourth order dispersion (Optics Communications, 2000).
  5. Bright solitary waves in high dispersive media with parabolic nonlinearity law: the influence of third order dispersion (Journal of Modern Optics, 2001).
  6. Cusp solitons in the cubic quintic nonlinear Schrödinger equation (Journal of Nonlinear Optical Physics & Materials, 2001).
  7. An alternative set of bright and dark soliton solutions of the nonlinear Schrödinger equation (Journal of Nonlinear Optical Physics & Materials, 2001).
  8. Solution of nonlinear wave equations of the complex quintic Ginzburg-Landau and nonlinear Schrödinger type (IEEE Photonics Technology Letters, 2002).
  9. An explicit calculation of the dispersive and nonlinear frequency chirps for femtosecond optical pulses of the high dispersive cubic and cubic-quintic nonlinear Schrödinger equations (Journal of Nonlinear Optical Physics & Materials, 2002).
  10. Method for generating solitons sustained by competing nonlinearities by use of optical rectification (Optics Letters, 2002).
  11. Optical solitons in highly dispersive media with a dual-power nonlinearity law (Journal of Optics A: Pure and Applied Optics, 2003).
  12. Two simple ansätze for obtaining exact solutions of high dispersive nonlinear Schrödinger equations (Chaos, Solitons, and Fractals, 2004).


P.D. Esta entrada forma parte de la Edición 2.1 del Carnaval de Matemáticas (Primer Aniversario), cuyo anfitrión es Tito Eliatron Dixit.





14 febrero 2011

Con bata y a lo loco (2): doctor Andre Delambre

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Andre Delambre es un científico brillante y marido ejemplar. En el sótano de su casa posee un laboratorio donde desarrolla un dispositivo de teletransporte. En una de las pruebas, en la que intenta probarlo consigo mismo, una mosca se cuela inesperadamente en la cápsula teletransportadora. Los genes del doctor Delambre y del insecto se mezclan, con unos resultados trágicos.

Estas breves líneas, como muchos de vosotros ya os habréis dado cuenta, pertenecen por derecho propio a la historia del cine. En efecto, el argumento corresponde a la película La mosca (The Fly, 1958). Hace mucho, mucho tiempo que comenté la física involucrada en el teletransporte, así que no me detendré más en el asunto, sino que en esta ocasión centraré mi atención en los aspectos biológicos de la película. Sí, sé lo que estáis pensando: ¿quién me manda a mí meterme en este lío? Pues la verdad es que nadie, pero ya sabéis que la cruzada de este blog consiste en llevar la ciencia lo más lejos posible y contribuir en mi medida a la cultura científica de todo el mundo. Por eso quiero proponer este post para su participación en la primera edición del Carnaval de Biología que organiza Raven en su Micro Gaia. Antes de proceder, pido perdón por mi propia incultura en el tema y por los montones de errores que seguramente cometeré. Prometo ir aprendiendo, que falta me hace.

Bien, comienzo ya sin más dilación. Veréis, por lo visto, las moscas pertenecen al orden "Diptera" y podemos encontrar en nuestro querido planeta más de 150.000 especies, de las cuales casi 20.000 habitan en América del norte, lugar donde se desarrolla (concretamente, en Canadá) la acción de la película en cuestión. En un momento dado, la sirvienta de la casa se refiere al insecto como una "botella azul" (Calliphora vomitoria), clasificada como Nematocera y suborden Brachycera. Estas moscas son consideradas saprófagas, es decir, que se alimentan de materia orgánica en descomposición.

Después de que el doctor Delambre comience a transformarse en un a monstruosa criatura, mezcla de mosca y humano, solicita a su mujer que le proporcione como único alimento un tazón de leche con ron. Aunque rica en proteínas, vitamina D y calcio, la leche carece de otras vitaminas esenciales, como la B y la C (y también las solubles en grasa, como la E y la K). No parece probable que un organismo mayoritariamente humano pueda sobrevivir con semejante desnutrición.

Las moscas suelen tener esperanzas de vida relativamente cortas, entre unos cuantos días y unas pocas semanas. Quizá esto sea la causa por la que Delambre se muestre enormemente impaciente en revertir su estado. Cada día que pasa su personalidad cambia y su comportamiento se vuelve menos humano, más animal. Ya no logra pensar con claridad y su habilidad para teclear en la máquina de escribir o en la pizarra (a través las cuales se comunica con su esposa) va desapareciendo progresivamente. Muchas enfermedades relacionadas con el ADN presentan esta misma característica de la degeneración y avance progresivo.

Volvamos al cuenco de leche con ron. Las moscas poseen quimiorreceptores (pelos) en sus extremidades con los que analizan los alimentos y pueden distinguir una gran variedad de sabores. El engendro Delambre-mosca posee un brazo-pata y la cabeza de mosca y, por lo tanto, debe disponer de quimiorreceptores en el primero. Sin embargo, en ningún momento de la película se ve a la criatura utilizarlos. Más bien se pueden escuchar sonidos similares a los que se producen al sorber un líquido, por lo que parece que nuestro desdichado amigo está utilizando su probóscide. Tampoco se muestra el comportamiento de Nematocera y Brachycera relacionado con su costumbre de disolver en saliva o regurgitar elementos solubles de alimentos sólidos antes de ser tragados.

Los estímulos sensoriales de Delambre-mosca constituyen otro problema. Aunque incapaz del todo para hablar, sí que puede oír y entender a su mujer, Elaine. ¿Cómo lo logra si posee una cabeza enorme de mosca? Más aún, las moscas "oyen" gracias a unas membranas timpánicas alojadas en su cabeza, pero su anatomía es completamente distinta a la de los mamíferos, siendo incapaces de procesar las mismas longitudes de onda acústicas. Por otro lado, los órganos de visión también son enormemente diferentes en las moscas y los seres humanos. Los ojos compuestos de las primeras no parecen muy adecuados a la hora de identificar las teclas de una máquina de escribir. Además, tanto el oído como la vista sirven para captar información que es transmitida al cerebro mediante fibras nerviosas. ¿Posee Delambre-mosca un cerebro de mosca, humano o mezcla de los dos?

La imposibilidad de emitir sonidos audibles y las frecuencias involucradas ya lo traté también en su momento, así que no me extenderé más. Tan sólo señalar que un cuerpo de mosca unido a una diminuta cabeza humana requeriría de unos pulmones que serían los encargados de insuflar aire a las cuerdas vocales, si es que queremos que éstas realicen su función. La pega es que las moscas no poseen pulmones.

Cambiando de tema, resultaría interesante conocer el grado de viabilidad de lo que se muestra en la película, ¿no creéis? Venga, voy con ello.

El ADN, en definitiva, es ADN, sin importar de qué especie venga en concreto. Puede considerarse, en cierto sentido, como las letras de un lenguaje. Las letras de los lenguajes occidentales son esencialmente las mismas y son la secuencia y orden de estas letras los que determinan una lengua específica. Con el ADN sucede lo mismo. Aunque expresado muy sencillamente tan sólo existen cuatro letras distintas: C, G, T y A; al ordenarlas de distintas maneras surge toda la enorme variedad biológica que conocemos en este planeta. Cambia una sola letra de las anteriores y lo que consigues puede ser radicalmente distinto. Y no sólo eso, es también la "sintaxis" y la "puntuación" del ADN lo que regula cómo se expresan los genes individuales. La madre naturaleza ha procedido de esta manera para que las distintas especies de ADN no se mezclen y las especies se mantengan genéticamente puras.

Dicho lo anterior, resulta posible mezclar ADN y tener, digamos, enzimas humanas que lean y traduzcan ADN de mosca. Por supuesto, se puede hacer al nivel de genes individuales; en cambio, en sistemas más complejos como los órganos resultaría enormemente dificultoso (no digamos ya en organismos completos).

La mosca más conocida y estudiada desde un punto de vista científico es la Drosophila melanogaster, también conocida como mosca de la fruta. La mayoría de sus genes (genoma) han sido caracterizados, básicamente induciendo mutaciones en ellos y observando los resultados. Así, se han generado multitud de especímenes extraños: individuos con ojos en las antenas, con conjuntos adicionales de alas o con patas en lugar de antenas. Modificando genes en este pequeño insecto, los científicos han aprendido mucho acerca de la estructura, organización y función de los mismos. Ciertas secciones anatómicas como las alas, la cabeza, las patas, etc. se desarrollan a partir de segmentos génicos, controlados por los llamados genes homeóticos (genes hox, más brevemente). Son las mutaciones de estos genes hox las que conllevan sustituciones anormales de unas partes del cuerpo por otras en el organismo al que pertenecen. Básicamente, una mezcla de genes hox introduciría en el cuerpo del doctor Delambre instrucciones del tipo "la pata de la mosca va aquí" y "la cabeza de mosca va aquí". Esto podría tener ciertos visos de realidad, ya que la región de genes hox, con sus 180 nucleótidos, en las moscas es sorprendentemente similar a la encontrada en los seres humanos.

A medida que las terapias génicas van avanzando y la tecnología se hace más accesible, quizá seamos capaces de introducir en el hombre genes con evidentes ventajas evolutivas (por ejemplo, la capacidad para metabolizar la celulosa, la fuente más abundante de carbono en la Tierra). Al fin y al cabo, como ya dije, el ADN es ADN y, en principio, la fusión de genes resulta posible. En el futuro, cuando se comprendan mejor los elementos reguladores de ciertos genes, con toda probabilidad nos encontraremos a las puertas de sucesos extraordinarios y... puede que terroríficos. ¡Permaneced atentos!



Fuentes:

The Biology of Science Fiction Cinema. Mark C. Glassy. McFarland & Company. 2001.



09 febrero 2011

Tú contempla el cielo que yo vigilo tu espina dorsal

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Algo muy extraño está sucediendo en el mundo de Royce, mercenario estadounidense sin escrúpulos. Repentinamente y sin saber por qué, se ve precipitándose al vacío desde un avión de combate. No sabe dónde se encuentra ni cómo ha llegado allí. Al poco tiempo, comienza a encontrarse con otros siete personajes, quienes también han caído del cielo en ese mismo paisaje desconocido, rebosante de vegetación tropical y de un calor y humedad sofocantes. Poco a poco se van dando a conocer, pues todos ellos tienen una cosa en común: se encuentran armados hasta los dientes. Bueno, y también que todos ellos hablan inglés, a pesar de encontrarse entre ellos una agente de operaciones especiales, un soldado israelí, otro africano y otro ruso, así como un sicario mejicano, un yakuza japonés y hasta un médico.

Tremendamente desconcertados, emprenden la marcha todos juntos. Al principio todo parece bastante "normal" pero enseguida comienzan a notar efectos extraños. Royce se da cuenta de que la brújula que lleva consigo no consigue estarse quietecita y señalar un punto fijo, como suele ser habitual. Además, el sol no parece desplazarse por el cielo, permaneciendo estático. La perplejidad de semejantes asesinos se comprende perfectamente si se piensa con un poco de lógica y conocimiento científico, aptitudes tan poco cultivadas en los tiempos que vivimos, sobre todo en la gente mala, muy mala. ¿Acaso una brújula loca y un sol perezoso no son fáciles de encontrar en las cercanías de los polos terrestres? Ah, claro, pero es que en los polos hace un frío de pelarse las gónadas y estos tipos duros se encuentran en medio de una jungla, con un calor que ya quisieran para sí los noruegos. ¿Qué está pasando, entonces? ¿Ha llegado el cambio climático de repente y los ha pillado a todos en paños menores pero con las pistolas bien calientes? ¿Forman parte de una pesadilla colectiva, un experimento o, simplemente, están todos muertos y han coincidido en el infierno?

Las breves líneas anteriores corresponden a parte del argumento narrativo de la reciente secuela Predators (Predators, 2010) de una de las más prolíficas sagas cinematográficas en los últimos años. Por las pantallas de todos los cines del mundo han pasado los famosos y aterradores "depredadores", miembros de una cruel y sanguinaria raza alienígena, proveniente de un planeta extremadamente cálido y cuya máxima afición consiste en dar caza a seres humanos o, en su defecto, xenomorfos como los terribles "aliens" de sangre ácida corrosiva, siempre con el loable propósito de coleccionar sus sanguinolentas espinas dorsales, arrancadas de cuajo con furibundo frenesí.

Pero volvamos con nuestros protagonistas donde los habíamos dejado, aún conmocionados por el "shock" de no saber dónde se encuentran. Mientras siguen caminando por el interior de la selva, se ven repentinamente atacados por unas criaturas desconocidas de ferocidad extrema. Sus pensamientos se vuelven aún más confusos. Decididos a averiguar lo que está sucediendo, optan por intentar abandonar la frondosidad de la jungla y poder disponer de una posición más adecuada para observar. Cuando llegan finalmente a un promontorio, sus dudas se disipan de golpe. Ante ellos, un espectáculo sobrecogedor y terrible al mismo tiempo. Sus ojos contemplan atónitos el cielo. Sobre sus cabezas se encuentran varios cuerpos planetarios de distintos tamaños. Resulta obvio que no están en la Tierra. Pero, entonces ¿dónde? Y, sobre todo, ¿por qué?

No os destrozaré la película y me detendré justamente en este mismo momento. Y lo hago para abordar un tema que me parece muy interesante. Me estoy refiriendo al tamaño relativo de los astros cuando son observados desde otro cuerpo celeste diferente. Todos hemos contemplado en multitud de ocasiones la Luna y el Sol desde la Tierra, nuestro planeta. A pesar de que sus tamaños reales son muy distintos, os habréis podido dar cuenta de que, vistos desde la superficie de la Tierra, sus tamaños aparentes son extraordinariamente parecidos. Gracias a esta curiosa coincidencia podemos disfrutar de unos eclipses espectaculares. Ahora bien, ¿por qué los tamaños aparentes de ambos astros son tan parecidos? Os lo diré con una sola palabra: matemáticas.

Veréis, resulta un ejercicio elemental deducir la expresión del diámetro aparente de un objeto al observarlo desde una distancia concreta. Solamente tenéis que dibujar una circunferencia que representa el cuerpo observado. A continuación, desde un punto situado fuera del círculo anterior (que representa el lugar de observación) trazáis dos rectas: una tangente a la circunferencia y la otra que pase por su centro. Estas dos líneas, junto con el radio del círculo definen un triángulo rectángulo. Si recordáis el concepto de tangente de un ángulo, resulta muy sencillo aplicarlo al ángulo que forman las dos rectas trazadas anteriormente desde el punto de observación. Dicho ángulo es el radio aparente del astro observado y su tangente es justamente el cociente entre su radio real y la distancia real que separa ambos cuerpos. Para tener el diámetro aparente, sólo hay que multiplicar por dos. ¿Sencillo, no?

Bien, apliquemos ahora la expresión anterior a la Luna y al Sol. Sus radios respectivos son 1.750 km y 700.000 km, mientras que sus distancias a la Tierra valen 385.000 km y 150.000.000 km, respectivamente. La calculadora nos dice que el diámetro aparente de la Luna, vista desde la Tierra, es de 31 minutos de arco; análogamente, el del Sol llega a los 32 minutos. ¡Casi idénticos!

Más aún, la expresión del diámetro angular permite también saber cómo se vería la Tierra desde la superficie de nuestro satélite. Para ello solamente hay que sustituir en la formulita el radio de la Luna por el de la Tierra. El numerito que sale nos dice que el diámetro angular terrestre asciende a 1 grado con 54 minutos de arco, es decir, la Tierra se ve desde la Luna casi 4 veces más grande que la Luna desde la Tierra. ¿No es fantástico?

Resulta más que obvio que cuanto más cerca estén los dos astros en cuestión tanto más grande serán sus tamaños aparentes en el cielo. Sin embargo, existen varias dificultades. Una de ellas tiene que ver con el denominado límite de Roche, llamado así en honor del matemático francés Edouard Roche, quien lo determinó teóricamente por primera vez en 1850. El límite de Roche representa la distancia mínima a la que se pueden acercar dos cuerpos sin que las fuerzas de marea gravitatoria entre ellos los fragmente, reduciéndolos a pedazos. Nunca se ha hallado satélite natural alguno en todo el sistema solar cuya distancia al planeta madre sea inferior a su límite de Roche. Cuando esto sucede nos encontramos con estructuras como los increíbles anillos de Saturno, formados por miles de fragmentos con gran variedad de tamaños. Todo se debe a la lucha entre dos fuerzas antagónicas: la gravitatoria entre las distintas partes del satélite que tiende a mantenerlo unido y la gravitatoria que ejerce el planeta de forma distinta sobre partes distintas del satélite, en función de sus distancias a cada una de ellas. Así, la atracción será mayor sobre la cara más cercana y bastante más pequeña sobre la cara más alejada.

Un cálculo muy simplificado, pero suficientemente preciso, del valor del límite de Roche se puede llevar a cabo sin más que igualar la diferencia entre las fuerzas gravitatorias que actúan sobre los dos extremos del satélite (el más próximo al planeta y el más alejado del mismo) con la fuerza de atracción gravitatoria entre dos fragmentos del satélite (cada uno de ellos con la mitad de la masa total) separados por una distancia igual al radio del mismo. Se obtiene, así, una expresión que relaciona el límite de Roche con el radio del planeta y las densidades respectivas de ambos astros.

Así, una vez más, para el caso de la Luna y la Tierra la distancia mínima a la que podrían situarse una de la otra asciende hasta unos 19.000 km. A esta increíble distancia nuestro satélite abarcaría un ángulo en el cielo de 10,5 grados, es decir, 21 veces más grande que ahora. Más espectacular aún resultaría contemplar nuestro planeta desde la superficie de la Luna, pues se extendería nada menos que más de 37 grados.

Entonces, a la vista de todo lo anterior, ¿resulta razonable el impresionante espectáculo que contemplan nuestros antihéroes, en la reserva de caza de los "Predators"? Pues hay de todo, la verdad. En primer lugar, no sabemos si nuestros amigos se encuentran en un planeta y lo que ven son satélites del mismo o viceversa, es decir, cabe la posibilidad de que se hallen en un satélite y lo que contemplan sean otros satélites y/o planetas compañeros, junto con el planeta madre. Para disponer de un punto de partida, me fijaré en nuestro propio sistema solar (otras hipótesis alternativas podéis considerarlas vosotros mismos como diversión). De los ocho planetas conocidos, Júpiter es el de mayor tamaño. Entre todos los satélites, el mayor es Ganímedes, también perteneciente al sistema de Júpiter. A pesar de todo, el diámetro de Ganímedes apenas supera los 5.000 km, menos de la mitad que el terrestre.

Supongamos, pues, que los feroces Predators se encuentran de excursión deportiva en una luna de un desconocido exoplaneta de tipo joviano, también conocido como "Júpiter caliente", en órbita alrededor de alguna estrella cuya zona habitable cae justamente donde se desarrolla la acción . Los movimientos de los protagonistas son completamente similares a los que pueden desarrollar sobre la Tierra, con lo que supondré que la luna tiene las mismas características en cuanto a tamaño, masa y densidad que nuestro planeta. Utilizando valores similares a los conocidos para Júpiter, se deduce que el límite de Roche debería caer alrededor de los 112.000 km, medidos desde el desconocido exoplaneta. En este caso extremo, la visión del cielo podría resultar estremecedora, pues abarcaría una región por encima de los 65 grados.

Sin embargo, no todo resulta tan sencillo. Efectivamente, un cuerpo similar a la Tierra y situado a tan sólo 112.000 km de un planeta como Júpiter estaría sometido a unas fuerzas gravitatorias 340.000 veces más intensas que las que sufre nuestra propia Luna. De hecho, los satélites galileanos de Júpiter experimentan en sus carnes tremendas fuerzas de marea. Ío, el más cercano de ellos, por ejemplo, sufre una actividad volcánica persistente, debido a la constante acción gravitatoria del gigante que preside sus cielos. Calisto, por otro lado, está sometido a una fuerza de atracción más de cien veces superior a la que experimenta la Luna por culpa de la Tierra. El mundo de "Predators", incluso aunque se situase a una distancia tres veces superior a su límite de Roche, se vería afectado por una fuerza gravitatoria 37.000 veces superior a la existente entre la Tierra y la Luna. Eso sí, habría un cielo precioso, con un planeta ocupando más de 24 grados sobre el horizonte. Una visión espectacular, siempre que nadie te extraiga tu espina dorsal...


Fuentes:

A Simplified Theoretical Treatment and Simulated Experimental Calculation of the Roche Limit. Michael C. LoPresto. The Physics Teacher. Vol. 44, 381-383. Sept. 2006.

Mi puto cerebro, Sergio L. Palacios (Ph. D.), Journal of mental taraos and absolutely superior intelects, Vol. 69, p. 69-96. November 2010.


07 febrero 2011

50 soluciones a la paradoja de Fermi (25ª solución): Están comunicándose pero no sabemos reconocer la señal

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De acuerdo. Supongamos que sus matemáticas son diferentes, incluso mucho más avanzadas que las nuestras. Si estuvieran transmitiendo en este preciso momento, ¿seríamos capaces de identificar sus comunicaciones?

Ya hemos visto que los esfuerzos de programas de búsqueda de inteligencia extraterrestre como SETI se centran actualmente, sobre todo, en señales cuyas frecuencias caen en el rango de los múltiplos de la de línea de emisión del hidrógeno. Pero si las matemáticas de las CETs son muy distintas, quizá los alienígenas no vean nada especial en dichas frecuencias y no tengan significado para ellos. Esto, sin embargo, constituye un problema menor. Aún suponiendo que emitiesen en las frecuencias anteriores, esas señales deberían estar codificadas en alguna clase de lenguaje matemático. ¿Cómo reconocerlo, entonces? ¿Sería posible descodificarlo?

Los esfuerzos de SETI están condenados al fracaso si sus científicos no logran distinguir una emisión artificial de otra natural. Los físicos han demostrado que si se enviase un mensaje codificado de forma eficiente y óptima a través de ondas electromagnéticas, entonces un receptor que desconociese el sistema de codificación encontraría dicho mensaje indistinguible de una radiación típica de cuerpo negro, la radiación emitida por cualquier objeto por el simple hecho de encontrarse a una determinada temperatura.

Si las CETs avanzadas realmente desean que las reconozcamos, deben codificar sus mensajes de tal forma que sepamos reconocerlos como artificiales, sin ningún género de dudas. Una señal que contenga pulsos distribuidos de acuerdo con algún patrón obvio (los primeros números primos, o similar) no dejaría lugar a la duda. Ahora bien, si llegásemos a detectar un mensaje, ¿sabríamos descodificarlo y acceder a su contenido? Pensemos, por ejemplo, en el célebre manuscrito Voynich. Se cree que fue escrito en algún momento entre los siglos XIII y XVII. Sin embargo, aún no se ha logrado descifrar. Parece contener información sobre herbología y astrología, entre otros temas, pero nadie está seguro a ciencia cierta.

Sea cual sea la información que contiene el texto, lo cierto es que fue escrito por un ser humano como nosotros, con nuestros mismos sentidos, emociones, bagaje cultural, etc. Y aun así, escribió un libro que no somos capaces de descifrar y entender. Si esto ocurre con un miembro de nuestra misma especie, ¿qué no podrá suceder con un habitante de otro mundo completamente distinto al nuestro?

Si los alienígenas existen y alguna vez llegásemos a captar un mensaje suyo, lo más probable es que nuestra sensación más duradera fuese la de una terrible frustración por no ser capaces de entenderlo. Podrían transcurrir cientos o miles de años sin que lográsemos descifrar su contenido.



¿Qué relevancia guarda todo lo anterior con respecto a la paradoja de Fermi? Ya hemos visto que un posible escenario es que las CETs se hayan dado cuenta hace mucho tiempo que el viaje interestelar es imposible y han decidido comunicarse mediante señales electromagnéticas codificadas de forma eficiente y óptima. Han perdido interés en contactar con civilizaciones jóvenes, como la nuestra, de tal forma que únicamente detectamos radiación de cuerpo negro, indistinguible del resto de objetos astronómicos naturales. Podríamos estar ante una nueva explicación o solución a la paradoja, pero una vez más se trata de una predicción que no se puede testar.

Por otro lado, si detectásemos una señal de origen claramente artificial, incluso aunque no pudiésemos descifrarla, podríamos inferir de ella la existencia de seres extraterrestres inteligentes. Por tanto, debemos separar la cuestión de la comprensión de sus mensajes de la de su mera existencia, pues la primera no resulta relevante a la hora de ofrecer una solución a la paradoja de Fermi.

03 febrero 2011

Con bata y a lo loco (1): doctor Janos Rukh

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Una de mis temáticas preferidas en el cine es la de los denominados "mad doctors", "mad scientists" o "científicos locos". Por eso he decidido, tras las consultas pertinentes, inaugurar una sección nueva en el blog. La dedicaré a estos personajes, muchas veces incomprendidos, genios solitarios como yo que vagan por el mundo en busca de comprensión y de... víctimas. ¡Espero que os guste!

El doctor Janos Rukh, incomprendido y humillado por sus colegas científicos, vive aislado, acompañado por su joven y bella esposa y su siniestra madre invidente, en una remota mansión situada en el interior de la cordillera de los Cárpatos.

Dedicado en cuerpo y alma a sus investigaciones, construye un instrumento con el que logra capturar los rayos luminosos procedentes del espacio interestelar. Apuntando su telescopio hacia la lejana nebulosa de Andrómeda, consigue atrapar su luz y “transferirla eléctricamente” a un proyector. Debidamente protegido (la dañina luz de Andrómeda había sido la causa de la ceguera de su anciana madre, años atrás) con “lo último en vidrio crown de bario” (?!) muestra su increíble descubrimiento ante una selecta audiencia: su propia esposa Diana, el doctor Benet (un antiguo rival), sir Francis Stevens, Lady Arabella (su mujer) y su sobrino Ronald Drake.

Habiendo demostrado “la teoría de la reproducción de ondas del pasado”, el proyector muestra, con ayuda de la luz atrapada de Andrómeda, las imágenes de la Tierra, tal y como era “algunos miles de millones de años atrás”, en el preciso momento en que un enorme meteorito hizo impacto en un rincón inexplorado del continente africano y que, según el mismo doctor Rukh afirma, contenía abundantes cantidades de un nuevo elemento al que ha bautizado como “radio X” (la “X” siempre ha sido muy importante para los “mad doctors”), mucho más poderoso que el radio común.

Querido doctor Rukh: ¿cómo es que puede usted ver acontecimientos ocurridos miles de millones de años atrás, cuando la luz que procede de Andrómeda únicamente se encuentra a 2,5 millones de años luz y, por tanto, no nos puede ofrecer imágenes anteriores a hace 2,5 millones de años? ¿Existía África, como tal, hace miles de millones de años? ¿Ha oído usted hablar de Pangea o la deriva de los continentes y la tectónica de placas? ¿Cómo sabe usted cuáles son las sustancias o elementos químicos presentes en un meteorito, sin haberlo analizado debidamente? ¿Intuición masculina?



Atónito ante las enormes posibilidades que se abren para la ciencia, el doctor Benet convence a sir Francis para que organice una expedición al interior del continente africano, con el objetivo de encontrar el meteorito y extraer todo el radio X que contenga. Una vez allí, Rukh se adelanta, junto con unos cuantos porteadores, y descubre la ansiada sustancia. Y, cómo no, la fatalidad le acompaña, una vez más. Contaminado por la intensa radiactividad, su cuerpo resplandece de fosforescencia en la oscuridad. Pero su desgracia no termina ahí. En efecto, con gran dolor descubre que todo aquel a quien toca con sus propias manos fallece en el acto. Terriblemente atemorizado, acude a Benet, quien logra sintetizar un antídoto con el que debe inyectarse dosis diarias de por vida que frenan los letales efectos.

Querido doctor Rukh: supongo que será por su desesperación, pero yo no me fiaría demasiado y me lo pensaría cinco veces antes de inyectarme algo que me ha recetado un tipo que irradia con “zitilio extraído directamente del espectro solar” (?!) a bebés indefensos.

Pero con lo que no cuenta nuestro infortunado amigo es con la traición “cuernil” de su bella esposa, Diana. Perdidamente enamorada del sobrino de Lady Arabella Stevens, ambos se trasladan a París, donde el doctor Benet utiliza el recién descubierto poder curativo milagroso del radio X, capaz incluso de devolver la vista a los ciegos.

Consumido por los celos y al borde de la locura, Rukh decide emprender una terrible venganza, armado con un poderoso rayo invisible...