martes, 31 de enero de 2012

La acidificación del océano va mucho más allá de la variabilidad natural

Las tendencias de datos pueden ser difíciles de detectar en el mundo real, y si los datos son ruidosos, más difícil será la tarea. Una serie de tiempo más larga puede ayudar a limitar el impacto del ruido, pero estos pueden ser difíciles de conseguir. La verificación de la alteración humana en la química del océano aborda tales desafíos.

La acidificación de los océanos es la disminución en el pH del agua de mar afectada por las reservas de carbonato que se consumen. Sin embargo, el carbonato hace más que mantener el pH. Gran cantidad de organismos marinos, desde el plancton hasta los moluscos de coral, lo utilizan para construir sus conchas y esqueletos. A medida que la reserva se vacía, el estado de saturación de minerales de carbonato como la calcita (y su polimorfo aragonita) disminuye, haciendo más difícil que se incorpore a los organismos. En la mayoría del océano, la calcita y la aragonita, se encuentran sobresaturadas, lo que facilita a los organismos construyan sus conchas y esqueletos. En el agua poco saturada, el equilibrio se inclina hacia el otro lado y la disolución de estas estructuras es posible.

Los estados de saturación de calcita y aragonita varían según las regiones y estaciones, así que ¿cómo podemos asegurarnos de que la tendencia de la acidificación que estamos midiendo es real y de origen humano? Una forma de estudiar esta cuestión es tomar las medidas que tenemos y realizar un modelo de todo el océano para ver lo que la variación natural habría aparecido antes de que los humanos comenzaron a emitir CO2. Un estudio reciente en cambios de la naturaleza del clima hace precisamente eso.

Los investigadores realizaron un modelo climático partiendo desde 800 dC a 2100 dC con los datos disponibles por las variaciones: actividad solar, actividad volcánica, cambios en el uso de la tierra y las emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero y los aerosoles reflectantes. Que proyectan el resto de este siglo con un escenario de emisiones, para estimar las emisiones. Para realizar el seguimiento de acidificación, utilizaron el estado de saturación de aragonita en las aguas superficiales.

El modelo muestra una gran variabilidad entre las regiones. Por ejemplo, las fluctuaciones en el afloramiento ocurren cerca de las islas Galápagos causando grandes cambios en el estado de saturación de aragonita. En el Caribe, por el contrario, se mantiene bastante estable.

En todas las áreas donde los arrecifes de coral se encuentran (a menudo son descritos como "selvas del mar" por su asombrosa diversidad, y abundancia de la vida), los investigadores encuentran que el estado de saturación de aragonita es muy inferior al promedio pre-industrial. Para ponerlo en términos concretos, se estima que las tasas de calcificación de los organismos de los arrecifes ya han caído un 15 por ciento. Bajo el escenario de emisiones A1B, las tasas de calcificación se reduciría en un total de 40 por ciento (con respecto al momento pre-industrial) para el año 2100.

Haciendo una comparación con la magnitud de la variabilidad natural en los océanos durante la etapa pre-industrial, el modelo indica que ya estamos bastante fuera de este sobre (tal como lo describen los autores, existe una alta relación señal-ruido). En promedio, los estados de saturación de aragonita en los arrecifes en el Caribe y el Pacífico occidental han reducido en 5 veces el rango de variabilidad natural. En las zonas donde ese rango es pequeño, como Melanesia, la caída es tan alta como 30 veces el sobrenatural. Con pequeñas excepciones, la relación señal-ruido es ya de al menos 2:1 en todos los océanos de la Tierra, incluso cerca de las Islas Galápagos, donde la variabilidad natural es elevada.

El modelo también indica que el océano Austral esta debajo de la saturación con aragonita para el 2030. Los nutrientes que vienen de las profundidades del océano hacen de esta región muy fértil, considerando el apoyo a la pesca masiva y las poblaciones asistentes de aves y mamíferos marinos. El plancton siendo la base de la cadena alimentaria requiere de carbonato de calcio para construir sus conchas. Mientras que el Océano Austral es la región más sensible, no es el único con problemas. Los autores estiman que un 30-50 por ciento del agua del mar por encima de 40° de latitud se convertirán debajo de la saturación en el modelo 2100.

Tomando otra comparación, la simulación de grupo al final de la última glaciación, que fue la última vez que la Tierra experimentó un aumento considerable de CO2. Durante más de 6,000 años, el CO2 atmosférico aumentó alrededor de 190 ppm a alrededor de 280 ppm. Los autores escriben que el modelo muestra "la actual tasa de cambio antropogénico en [el estado de la superficie de saturación de aragonita] es uno o dos órdenes de magnitud mayor que el estimado para la terminación de última era glacial".

Los investigadores enfatizan que los factores-tales como cambios en la penetración de la luz, temperatura y nutrientes afectan los ecosistemas marinos, al mismo tiempo. (Y la acidificación puede afectar más a las criaturas calcáreas). Los autores escriben: "Estos factores de estrés probablemente no simplemente se sumen, pero se combinan de una manera dependiente en las especies. Temperaturas tropicales en la superficie se proyectan aumenten a un ritmo que lleve a un blanqueamiento masivo de corales y la mortalidad en las próximas tres a cinco décadas.."

Referencia:

viernes, 27 de enero de 2012

Un miembro de Hadz identifica su red social para los investigadores.
Si alguna vez se sentó y pregunto como podría haber sido la vida en el Pleistoceno tardío, no está solo. Los seres humanos surgieron en un cuello de botella poblacional severo y comenzaron a expandirse a nivel internacional. Pero, al parecer, la vida en ese entonces no pudo haber sido demasiado diferente a la forma en que vivimos hoy en día (es decir, sin coches, lengua escrita y por supuesto teléfonos inteligentes). En la revista Nature de esta semana, un grupo de investigadores sugieren que compartimos muchas características sociales de los seres humanos que vivieron en el Pleistoceno tardío, y que estos humanos antiguos pudieron haber allanado el camino para lograr la cooperación.

Las modernas redes sociales comparten varias características, operan dentro de un grupo de escolares en San Francisco o una comunidad de obreros en una fábrica en Bulgaria. El número de los lazos sociales de una persona, la probabilidad de que dos de los amigos de una persona sean también amigos y la inclinación de la gente similar a estar conectados son muy regulares en todos los grupos de personas que han vivido vidas muy diferentes en lugares remotos.

Por lo tanto, los investigadores estudiaron ¿si los rasgos de todos los grupos de seres humanos son universales o son simplemente subproductos de nuestro mundo moderno? También querían entender las características que debía tener una red social para permitir la cooperación y el desarrollo en las comunidades antiguas.

Por supuesto, los investigadores no pudieron realizar una encuesta a un grupo de seres humanos antiguos, por lo que tenían que encontrar una comunidad que hoy en día tengan un estilo de vida que se asemeja mucho al que se pudo haber vivido hace 130,000 años. Eligieron a los Hadza, un grupo de cazadores-recolectores que viven en Tanzania, aislados de la industrialización y de otras influencias modernas. Las funciones de la comunidad hadza al igual que los antiguos cazadores-recolectores, es mediante la cooperación además el intercambio de recursos como el alimento y el cuidado de los niños. La sociedad Hadza está organizada en campamentos, que se toman y abandonan regularmente de acuerdo a la composición en el cual cada campo cambia a menudo, con personas que salen de un campo a unirse a otro.

Los investigadores visitaron 17 campamentos hadza y encuestaron a 205 adultos. En primer lugar, observaron las donaciones individuales de los palos de miel a los miembros de la comunidad. También se hicieron preguntas como: "¿Con quién le gustaría vivir después de que este campamento termine?" A partir de las respuestas, los investigadores construyeron un modelo de la red social hadza.

Muchas de las características de la red de cazadores-recolectores son muy similares a las de las comunidades moderna e industrializada. Los que viven más lejos el uno del otro son menos probables a conocerse y más aún ser amigos. Las personas que nombran a más amigos también son llamados con mayor frecuencia por otros, incluso entre personas que no los consideraban como sus amigos. Las personas que se parecen entre sí de alguna forma física tienden a estar conectados, así, para las personas hadza, la similitud en la edad, grasa corporal, fuerza de prensión aumenta la probabilidad de la amistad.

También hay varias características de la red social hadza que puede facilitar una amplia cooperación. Las personas que cooperan (en este caso, mediante la donación de más palos de miel) están conectados a otros cooperadores, mientras que los no cooperadores tienden a estar conectados entre sí. Este tipo de agrupación permite a sus colaboradores beneficiarse de las donaciones de otros grandes y aumentar la población.

Los biólogos evolucionistas han pronosticado que, la cooperación permitió la aparición y propagación y que debe haber una mayor variación en el comportamiento cooperativo entre los grupos que dentro de los grupos. Este es otro ejemplo de la agrupación y permite que las diferencias en la productividad y la aptitud de los grupos con los niveles de cooperación sean diferentes. Y de hecho, en la sociedad hadza, hay una mayor variación en la cooperación entre los diferentes campos que dentro de los campos.

A partir de estos resultados, hay dos cosas claras: en primer lugar, que muchas de las características universales de las modernas redes sociales también son válidas para los Hadza, lo que sugiere que estos rasgos pueden también regido las redes sociales de los seres humanos antiguos. Características de la segunda, se han previsto facilitan la evolución y la propagación de la cooperación presentes en las comunidades hadza.

Es evidente que las sociedades antiguas probablemente diferían de los Hadza de muchas maneras, pero esta comunidad de cazadores-recolectores pueden estar tan cerca de la estructura y característica de las comunidades humanas extintas. La cooperación es uno de los rasgos más ampliamente investigados, sin embargo, aspectos poco conocidos de la vida humana y esta investigación nos da una idea del tipo de comunidad en la que este fenómeno podría haber evolucionado y como se propago.

Referencia:

martes, 24 de enero de 2012

Estudio cuestiona la existencia de vida basada en arsénico

Una micrografía electrónica de barrido muestra a la bacteria GFAJ-1, el centro de la controversia.
Defensores de la ciencia libre no pueden reproducir los resultados controvertidos.
 
La bacteria extraña del Lago Mono de California no puede sustituir al fósforo en su ADN con arsénico, según investigadores que han tratado de reproducir los resultados de un controvertido informe publicado en Science en 20101.

El grupo de científicos, dirigidos por el microbiólogo Rosie Redfield en la Universidad de British Columbia en Vancouver, Canadá, han publicado los datos en el blog de Redfield, donde, presentando una "refutación clara" de las principales conclusiones del documento.

"Su afirmación más sorprendente fue que el arsénico se había incorporado en la columna vertebral del ADN y lo que puedo decir es que no hay arsénico en el ADN en absoluto", añade Redfield.

Pero los autores del artículo de Science no están retirando sus conclusiones. "Estamos encantados de que nuestros resultados sean estimulantes produciendo experimentos de la comunidad, así como a nosotros mismos", considera el primer autor del estudio Felisa Wolfe-Simon, ahora en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley en California, quien escribió en un correo a Nature. "Nosotros no entendemos completamente los detalles clave de los experimentos presentados y las condiciones. Así que esperamos ver este trabajo publicado en una revista revisada por pares, ya que así es como avanza la ciencia".

La crítica abierta

En el artículo de Science, Wolfe-Simon y sus colaboradores informaron que habían encontrado una bacteria llamada GFAJ-1 que podía utilizar el elemento arsénico en lugar del fósforo en las moléculas esenciales para la vida. Esto fue sorprendente porque el fósforo se cree que es esencial para la vida, mientras que el arsénico suele ser tóxico.

Pero después de que Redfield y otros han planteado numerosas inquietudes muchas de las cuales fueron publicadas en Science, Redfield publicó los resultados de la prueba, la documentación de su progreso en su blog para promover la llamada ciencia libre (Open Science).

Redfield cultivo la bacteria GFAJ-1 en arsénico y con una pequeña cantidad de fósforo, a igual que Wolfe-Simon y sus colegas. Purifico el ADN de las células y lo envió a Marshall Louis Reaves, un estudiante graduado en la Universidad de Princeton en Nueva Jersey. Reaves utilizó un gradiente de cloruro de cesio para separar el ADN de las células en fracciones de diferentes densidades, entonces utilizó un espectrómetro de masas para identificar los elementos presentes en cada fracción de ADN. No encontró arsénico en cualquiera de los ADN.

Pero los métodos de Redfield podría dejar que los defensores de la vida basado en arsénico un margen de maniobra. Por ejemplo, Redfield fue incapaz de desarrollar las células enteramente sin fósforo. No está claro la cantidad de fósforo que se requiere para cultivar la bacteria en el documento original, sus autores podrían argumentar que las células de Redfield no tenían la suficientemente hambre de fósforo para verse obligados a utilizar el arsénico en su lugar.

Wolfe-Simon también dice que no esperaba encontrar arsénico en el ADN analizado en un gradiente de cloruro de cesio, debido a que el arsénico que contiene el ADN puede ser tan frágil que podría romperse y sólo aparecerían bandas muy débiles, aparte de la mayor parte de la célula de ADN.

Sin embargo, Redfield dice que el análisis de Reaves del ADN purificado en el gradiente, es motivo para no detectar arsénico. Redfield también analizó el tamaño del ADN de las células que habían sido almacenadas durante dos meses en la nevera del laboratorio. Los fragmentos de ADN de las células que habían sido cultivadas con y sin arsénico eran de tamaños similares, lo que indica que el ADN de las células cultivadas con arsénico no es inestable.

"Una refutación relativamente definitiva"

David Borhani, un bioquímico y biólogo estructural en Hartsdale, Nueva York, le hubiera gustado ver más experimentos de control - para determinar, por ejemplo, el nivel más bajo posible de arsénico que Redfield podría haber detectado y para averiguar en donde termina el arsénico de la bacteria GFAJ-1 cuando se purifica en un gradiente de cloruro de cesio. "Con los controles adecuados, los datos de gradiente de cloruro de cesio, que constituye una refutación relativamente definitiva, al menos para la mayoría de los científicos", escribió en un correo a Nature.

Otros investigadores que publican críticas a la investigación de vida basado en arsénico dicen que Redfield y sus colaboradores han producido una razonable refutación de sus conclusiones. Pero será difícil de probar definitivamente la ausencia total de arsénico en el ADN de GFAJ-1.

"Me temo que habrá una prolongada batalla protagonizada por sus defensores hasta que toda la historia, finalmente sea olvidada, en lugar de un retroceso completo del documento original", dice Stefan Oehler, un biólogo molecular de la Centro de Investigación Biomédica Alexander Fleming en Vari, Grecia.

Ronald Oremland en el Servicio Geológico de EE.UU. en Menlo Park, California, quien dirigió el primer trabajo de vida basada en arsénico, dice que los resultados "no parecen alentadores para la hipótesis de arsénico en el ADN", pero añade que se emitirá una declaración oficial sólo una vez que los revisores hayan examinado los datos de Redfield.

Redfield y sus colaboradores esperan a que presenten sus trabajos a Science a finales del mes. Dice que si Science se niega a publicar la obra, ya que se ha discutido en los blogs, se convertirá en una prueba importante para la ciencia libre.

Wolfe-Simon sigue en busca de arsénico en la bacteria. "Estamos en busca de arseniato en los metabolitos, así como en los ensambles de ARN y ADN, esperamos que los demás pueden hacer lo mismo. Con todo este esfuerzo añadido de la comunidad, sin duda se sabrá mucho más el próximo año".

Redfield, sin embargo, no prevé llevar a cabo experimentos adicionales para hacer frente a las objeciones planteadas por los defensores de la hipótesis de vida basado en arsénico. "Hemos hecho nuestra parte. Esta es una demostración limpia,y no veo necesario gastar más tiempo en ello", finaliza.

Referencia:

viernes, 20 de enero de 2012

Eel Pie Island, un lugar en la historia del rock y la psicología

Los Rolling Stones iniciaron su carrera en un club social terapéutico, diseñado para ayudar a jóvenes con problemas con habilidades de comunicación. El club se convirtió en leyenda de la historia del rock, pero sus raíces terapéuticas han sido casi olvidadas.

Eel Pie Island es una pequeña mancha en el río Támesis famoso por ser el club subterráneo que se ganó un lugar en la historia de los años 60 para acoger la flor y nata de las bandas de jazz y de rock n 'roll.

Menos conocida, es la historia de cómo el club fue creado como un medio terapéutico para ayudar a jóvenes con problemas.

Su lugar en la historia de la música ha sido relatada muchas veces en los últimos años, pero su pasado terapéutico ha sido casi olvidado. De momento, parece que sólo se han discutido en 1969 en un artículo publicado en la revista International Journal of Social Psychiatry.

El club fue creado por el propietario de una tienda de chatarra y sociólogo Arthur Chisnall. Era a la vez un fanático de la música y lo que ahora llamaríamos un trabajador social, preocupado por los jóvenes descontentos.

Como promotor de la música, obtuvo la flor y nata del jazz americano y la escena del blues, que atrajo a los apostadores como los Stones Rolling recientemente formados, que acababan de descubrir el sonido eléctrico con tintes de blues que más tarde sería una de sus firmas. En poco tiempo se convirtieron en la banda de la casa.

Pero la idea era crear un club donde las personas podían acudir y socializar, alentados por el ambiente underground, mientras que el personal fomentaba habilidades de interacción y comunicación social.

El 1969 el artículo en International Journal of Social Psiquiatría describe el enfoque terapéutico:

¿Cómo se administra? Los trabajadores en el Club de transmiten una actitud de aceptación y sin prejuicios hacia los miembros. Un nuevo miembro puede venir con tanta frecuencia o con poca frecuencia como lo desee y así regular su asistencia de acuerdo con su capacidad de aceptar la situación, por lo que el Club presenta peligro a sus participantes. La reputación un tanto libertina de la isla sin duda contribuye a su atractivo para muchos jóvenes ...

La comunicación es tan importante como justificación terapéutica del Club siendo la única dimensión en la que los miembros están clasificados por el personal en cuanto a que forman parte como cualquiera de una cultura de alto, medio o baja comunicación. Otras cualidades de la terapia son las conversaciones iniciadas por el personal, la música en sí, ayudar al profesional y a la identificación con el fundador del club.

De hecho, Chisnall recalca que las personas que fueron reunidas con compañeros adecuados en el interior del club, lo que ahora llama "aumento del apoyo social", mientras se pone en contacto con miembros de organizaciones de apoyo adecuados y las agencias si es necesario.

Musicalmente, el club comenzó como un club de jazz, pero su "reputación un tanto libertina" atrajo la escena del rock cada vez mayor de Londres siendo el alojamiento de los Rolling Stones, Clapton, Jeff Beck, Jimmy Page, Bowie, Rod Stewart, Pink Floyd, The Who y Pink Floyd, entre muchos otros.

El club y el experimento terapéutico social, cerraron en el 67, al parecer porque Chisnall no podía pagar reparaciones exigidas por la policía y el edificio fue destruido en un incendio en 1971.

Hoy en día, la isla de Ell Pie es ampliamente reconocida como padre de la escena del el rock en los 60's, pero es poco conocido que también fue el padre de proyectos de intervención comunitaria empleados para todos, desde hip hop hasta el graffiti para niños con problemas en una ambiente social positivo.

Enlace al artículo de 69 "Un club de jazz Social-terapéutico en Inglaterra"
Enlace a nota de la BBC sobre su legado musical.
Enlace al capítulo de un libro sobre el club.

Referencia:

martes, 17 de enero de 2012

Supermateria: desde superconductores hasta superfluídos

Levitación magnética de un superconductor.
Durante siglos, los estafadores han convencido a las masas que es posible desafiar la gravedad o caminar por las paredes. El público victoriano quedó sin aliento a los trucos de levitación en la que participaban damas con crinolina al cernirse sobre las tablas. Incluso antes de esa fecha, los estafadores y los inventores que engañaban se mostraban orgullosos con máquinas de movimiento perpetuo que podía hacer cosas imposibles, como hacer que el flujo de líquidos se moviera hacia arriba sin consumir energía. Hoy en día, los magos siguen haciendo que anillos sólidos pasen a través unos de otros y se entrelacen -o al menos eso parece-. Pero todos estos son trucos baratos en comparación con lo que el mundo real tiene para ofrecer.
Enfriar una pieza de metal o un cubo de helio cerca del cero absoluto y en las condiciones adecuadas, permite que puedas ver el metal levitando sobre un imán, o que el helio líquido fluya por las paredes de su contenedor o sólidos pasen a través de otros. "Nos encanta observar estos fenómenos en el laboratorio", agrega Ed Hinds, del Imperial College de Londres.

Sin embargo, esta rareza no es mero entretenimiento. A partir de estos extraños fenómenos podemos desentrañar la química y la biología, encontrar la liberación de nuestras crisis de energía y quizás incluso revelar la naturaleza última del universo. Bienvenido al mundo de la Supermateria.

Este mundo es frío. Sólo existe dentro de unos pocos grados sobre el cero absoluto, la temperatura más baja posible. Aunque no se podría pensar que iba a suceder en un lugar helado, nada podría estar más lejos de la verdad. Este es un mundo salvaje, casi surrealista, digno de Lewis Carroll.

Una manera de cruzar el umbral es enfriar el helio líquido a poco más de 2 grados Kelvin. Lo primero que notará es que se puede establecer la rotación de helio y que seguirá girando sólo. Eso es porque ahora es un "superfluido", un estado líquido sin viscosidad.

Otra característica interesante de un superfluido es que fluya por las paredes de su contenedor. Levantar un cubo lleno de helio superfluido y que salga por los lados del cubo, sobre el borde y la parte externa, para reunirse con el líquido extraído.

Aunque fascinante, desafíar la gravedad tal vez no sea de gran utilidad. Un valor mucho más práctico son las extrañas propiedades térmicas del helio superfluido.

Tener un líquido normal fuera de la nevera hará que poco a poco se caliente. Con un superfluido, sin embargo, las reglas habituales no se aplican. Los investigadores que trabajan en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN, cerca de Ginebra, Suiza, utilizan esta propiedad para ayudar a acelerar haces de protones. Estos tubos emplean 120 toneladas de helio superfluido colocados alrededor de los 27 kilómetros de circunferencia del acelerador para enfriar los miles de imanes que guían los haces de partículas. Helio líquido en estado normal se calienta considerablemente si se utiliza de esta manera, pero las extraordinarias propiedades térmicas de la versión superfluido significa que su temperatura se eleva en menos de 0,1 kelvin por cada kilómetro del anillo de la viga. Sin superfluidos, habría sido imposible construir una máquina que muchos físicos esperan revelarán los secretos más íntimos de las fuerzas del universo y de bloques de construcción.

Los imanes del LHC tienen super-propiedades. Están hechas del primo sólido de la superfluidez, el superconductor.

A temperaturas cercanas al cero kelvin, muchos metales pierden totalmente la resistencia a la electricidad. Esto no es sólo una reducción gradual de la resistencia, sino una caída dramática a una temperatura específica. Esto ocurre a una temperatura diferente para cada metal y desencadena un fenómeno de gran alcance.

Para empezar, se requiere poco poder para hacer que los superconductores lleven enormes corrientes, lo que significa que pueden generar campos magnéticos intensos -y por lo tanto, su presencia en el LHC-. Así como un conjunto superfluido seguirá girando siempre, una corriente eléctrica en un circuito superconductor nunca se desvanecerá. Eso hace que los superconductores sean ideales para el transporte de energía o almacenamiento.

Los cables utilizados para transmitir la electricidad desde los generadores a los hogares pierden alrededor del 10 por ciento de la energía que llevan en forma de calor, debido a su resistencia eléctrica. Cables superconductores no pierden nada.

Almacenamiento de energía en un superconductor puede tener una perspectiva aún más atractiva. Fuentes de energía renovables como la solar, la eólica o la energía de las olas generan energía a una velocidad impredecible. Usando superconductores se podría almacenar el exceso de energía de estas fuentes para producir cuando la demanda es baja, los problemas energéticos del mundo serían menos.

En el mundo los superconductores están comenzando a trabajar. En China y Japón, los trenes usan otra característica experimental del mundo superconductor: el efecto Meissner.

Coloque una pieza de superconductor por encima de un imán y se situara por encima de ella en lugar de caer. Eso es porque el imán induce corrientes en el superconductor que crean su propio campo magnético en oposición al campo del imán. La repulsión mutua mantiene al superconductor en el aire. Poner un tren sobre un superconductor y su base levita, sin fricción del sistema de transporte. Como "maglev" los trenes no utilizan superconductores de metal porque es demasiado caro para mantener los metales fríos a unos pocos grados Kelvin, sino que utilizan la cerámica que puedan ser superconductores a temperaturas mucho más altas, lo que los hace mucho más fáciles y más baratos para enfriar con nitrógeno líquido.
En los laboratorios más más fríos del Universo, cubos de líquido van hacia arriba y sólidos pasan a través de otros.
 
Un cuento de dos partículas

Siendo comportamientos extraños, ¿que los explica? Tanto la superfluidez y la superconductividad son productos del mundo cuántico. Imagine que tienes dos partículas idénticas y que intercambian sus posiciones. El sistema físico se ve exactamente igual y responde a un experimento exactamente igual que antes. Sin embargo, la teoría cuántica registra el intercambio de multiplicar su estado cuántico a un "factor de fase". El cambio de las partículas trae de nuevo el factor de fase por segunda vez, pero las partículas están en su posición original y así todo vuelve a su estado original. "Desde que cambié dos veces las partículas que trae de vuelta a donde estaba, multiplicando por dos veces esta fase no debe hacer nada en absoluto", agrega John Baez en el Centre for Quantum Technologies en Singapur. Esto significa que la cuadratura de la fase debe dar 1, que a su vez significa que la propia fase puede ser igual a 1 o -1.

Esto es más que un truco matemático: que la naturaleza lleva a dividirse en dos. Según la mecánica cuántica, una partícula puede existir en muchos lugares a la vez y se mueven en más de una dirección a la vez. En el siglo pasado, los teóricos demostraron que las propiedades físicas de un objeto cuántico dependen de sumar en conjunto todas estas posibilidades a dar la probabilidad de encontrar el objeto en un determinado estado.

Hay dos resultados de dicha suma, una donde el factor de fase 1 y uno en el que es -1. Estos números representan dos tipos de partículas, conocidas como bosones y fermiones.

La diferencia entre ellos se hace evidente a bajas temperaturas. Esto es así porque cuando se quita toda la energía térmica, como se  hace cerca del cero absoluto, no hay muchos diferentes estados de energía disponibles. Las únicas posibilidades de poner en las ecuaciones de la teoría cuántica vienen de intercambio de las posiciones de las partículas.

Intercambio de los bosones introduce un cambio de fase 1. Utilizando las ecuaciones para calcular las propiedades físicas de los bosones, se encuentra que sus estados se suman de una manera directa, y que esto significa que hay una alta probabilidad de encontrar los bosones indistinguibles en el mismo estado cuántico. En pocas palabras, a los bosones les gusta socializar.

En 1924, Albert Einstein y Bose Satyendra sugirieron que a bajas temperaturas, el cuerpo de los bosones indistinguibles efectivamente se unen en lo que parece y se comporta como un único objeto, ahora conocido como condensado Bose-Einstein, o BEC.

Los átomos de helio son bosones y su formación en un BEC es lo que da lugar a la superfluidez. Usted puede pensar en el BEC de helio como un átomo gigante en su estado de energía cuántico más bajo posible. Sus extrañas propiedades derivan de ello.

La falta de la viscosidad, por ejemplo, viene del hecho de que hay una gran diferencia de energía entre el estado más bajo y el estado de energía que viene. La viscosidad es la disipación de energía debido a la fricción, pero dado que el BEC se encuentra en su estado más bajo ya, no hay manera de que se pierda la energía -y por lo tanto no tiene viscosidad-. Sólo mediante la adición de gran cantidad de energía puede romper un líquido fuera del estado superfluido.

Si físicamente se levanta una parte de la superátomo, adquiere más energía potencial gravitatoria que el resto. Este no es un equilibrio sostenible para el superfluido. En cambio, el superfluido fluye hacia arriba y fuera de su contenedor para tirar de sí mismo todo de nuevo a un solo lugar.

Los superconductores son también BEC. Aquí, sin embargo, hay una complicación ya que los electrones, las partículas responsables de la conducción eléctrica, son fermiones.

Los fermiones son solitarios. Hay intercambio alrededor de ellos y al igual que el intercambio con la mano izquierda y la derecha, las cosas no tienen el mismo aspecto. Matemáticamente, esta acción introduce un cambio de fase de -1 en la ecuación que describe sus propiedades. El resultado es que cuando se trata de resumir todos los estados, se obtiene cero. Hay cero probabilidad de encontrar en el mismo estado cuántico.

Debemos estar contentos de esto: es la razón de nuestra existencia. El conjunto de la química se deriva de este principio de que los fermiones idénticos no pueden estar en el mismo estado cuántico. Obliga a los electrones de un átomo a ocupar posiciones cada vez más lejos del núcleo. Esto los deja con sólo una débil atracción de los protones en el centro, y por lo tanto libres de participar en la unión y las actividades de otros productos químicos. Sin electrones de intercambio, no habría estrellas, planetas y vida.

Entonces, ¿cómo los electrones son superconductores en la forma BEC? En 1956, Leon Cooper mostró cómo los electrones al moverse a través de una lata de metal se unen de dos en dos y adquiere las características de un bosón. Si todos los electrones en un metal adoptan la forma de cristales como los pares de Cooper, estos bosones se juntan para formar, como en el helio superfluido, una partícula gigante -un BEC-.

La principal consecuencia de esto es una total falta de resistencia eléctrica. En los metales normales, la resistencia surge de electrones chocando en los iones de metal. Pero una vez que un metal se convierte en un superconductor, el condensado de pares de electrones se encuentra en su estado más bajo posible. Esto significa que no se puede disipar la energía y, una vez que los pares de Cooper fluyen en una corriente eléctrica, simplemente seguiran fluyendo. La única manera de alterar la superconductividad sin elevar la temperatura es añadir energía de otra manera, por ejemplo, aplicando un campo magnético lo suficientemente fuerte.

A pesar de que superfluidos y superconductores son extraños, no son el límite de la rareza del mundo cuántico, al parecer. "No hay otro nivel de complejidad", considera Ed Hinds. Que la complejidad entra en juego por debajo de 1 kelvin y en más de 25 veces la presión atmosférica de la Tierra, el helio se convierte en sólido. Esta forma de helio hace estragos con nuestras nociones de solidez. Conseguir las condiciones adecuadas y se pueden hacer que los sólidos pasen a través de unos a otros como fantasmas caminando por las paredes.

Tal efecto se observó por primera vez en 2004 por Moses Chan y Kim Eunseong en Penn State University en University Park, Pennsylvania. Crearon helio sólido en un recipiente que rápidamente giraba hacia atrás y adelante, induciendo oscilaciones en el helio sólido. Se observó una frecuencia de resonancia vibracional que se interpretaba como un indicio de que había dos sólidos en el tanque, que pasaban uno a través de otro.

Es cierto que los dos sólidos no se ajustan a las definiciones habituales. Uno estaba formado por "vacantes", creados cuando los átomos de helio libera la red que forma el helio sólido. Los huecos dejados atrás tienen todas las propiedades de una partícula real -son tan reales como las partículas, de hecho, sus estados cuánticos puedan actuar juntos para formar un BEC-. El helio sólido también es un BEC y son estos dos condensados ​​que pasan a través de otro.

Observación de Chan y Kim sigue siendo algo controversial, algunos investigadores piensan que hay una explicación más prosaica que tiene que ver con las deformaciones y defectos en la red de helio. "Hay un montón de actividades, algunas nociones de la teoría y los experimentos de interés, pero no hay acuerdo real", considera Robert Hallock de la Universidad de Massachusetts en Amherst.

Sin embargo, incluso el hecho de que podría ser posible crear sólidos que no se muestran muy sólidos puede llegar a ser extraño. Y todo es porque el mundo tiene una diferencia fundamental en su corazón. Todo, desde los extraños fenómenos de baja temperatura como líquidos que desafían la gravedad, se deriva del hecho de que hay dos tipos de partículas: las que les gusta socializar, y las que no lo hacen. ¿Suena familiar? Tal vez el mundo cuántico no es tan diferente de nosotros, después de todo.

Superátomos extremos

Los superfluidos, superconductores y los supersólidos deben su comportamiento extraño a la formación de una especie de superátomos dentro de ellos, conocido como el condensado Bose-Einstein (BEC).

Pero ¿podría ser posible crear un estado fuera de un líquido o un sólido? Los investigadores llevan buscando la respuesta varios años, pero en 1995 un equipo de la Universidad de Colorado en Boulder y en los EE.UU. el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología finalmente tuvo éxito en persuadir a un gas de rubidio en un BEC, su nivel más bajo posible de estado cuántico. El avance hizo que los líderes del equipo Carl Wieman y Eric Cornell, Wolfgang Ketterle, junto con el Instituto de Tecnología de Massachusetts, obtuvieran el Premio Nobel 2001 de física.

Cuando Wieman y Cornell hicieron su condensación, su laboratorio se convirtió brevemente en casa para el lugar más frío del universo, a sólo 20 nanokelvin encima del cero absoluto. No era sólo el BEC en el cosmos, sin embargo, aún descontando experimentos con superfluidos o superconductores podría haber tenido lugar exactamente en el mismo tiempo.

El año pasado, el telescopio Chandra de rayos-X descubrió que el núcleo de una estrella de neutrones llamada Cassiopeia A, que se encuentra a 11.000 años luz de la Tierra, es un superfluido. Una cucharadita de material de una estrella de neutrones pesa seis mil millones de toneladas y la intensa presión de las capas exteriores es suficiente para exprimir el núcleo en un BEC. Sin embargo, a pesar del nombre, el núcleo de una estrella de neutrones no es exclusiva de los neutrones, que contiene una porción de protones también, que también forman un BEC. Usted puede pensar en esto como un superfluido o dado que los protones tienen carga eléctrica, un superconductor.

Referencia:
Michael Brooks, "Superstuff: When quantum goes big", New Scientist.

viernes, 13 de enero de 2012

El telescopio Kepler descubre un sistema planetario extrasolar miniatura

Representación artística de un hipotético sistema planetario alrededor de una estrella similar al Sol. NASA Kepler investigadores han descubierto un sistema similar. Créditos: Nature.

Además de su ya larga lista de innovaciones, la nave espacial Kepler de la NASA ha encontrado tres planetas extrasolares diminutos - todos ellos más pequeños que la Tierra y el más pequeño no más grande que Marte-. El trío recién descubierto forma un sistema planetario en miniatura en órbita de una estrella fría, una tenue enana roja llamada KOI-961.

Debido a que están tan cerca de su estrella, los tres exoplanetas están demasiado calientes para sustentar la vida. Pero a diferencia de la mayoría de los exoplanetas conocidos anteriormente, la gran mayoría de los cuales tienen un tamaño como Júpiter y son gigantes gaseosos, se considera que los tres son mundos rocosos como la Tierra y otros planetas del Sistema Solar interior. Y debido a que las enanas rojas son el tipo más común de las estrellas en la Vía Láctea, el hallazgo sugiere que la Galaxia puede estar llena de planetas rocosos - con al menos algunos que residen en la región "habitable" alrededor de esas estrellas-, donde la temperatura podría ser adecuada para que el agua permanezca líquida y donde la vida podría tener un punto de apoyo.

"Tenemos que conseguir un censo de cuántos planetas rocosos están ahí para entender cómo se formó la Tierra y cómo la vida puede ser común en la Vía Láctea", añade Sara Seager, astrónoma del Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge, que no fue parte del estudio más reciente. El descubrimiento es un buen augurio para el cumplimiento de esa misión, añade.

"La idea -pero no la prueba- es que los planetas rocosos son comunes y diversos, que nuestro Sistema Solar no es un capricho cósmico compuesto por mundos raros", consideran el colaborador Geoffrey Marcy de la Universidad de California, Berkeley.

Los resultados de Kepler fueron presentados el 11 de enero en la reunión semi-anual de la American Astronomical Society (AAS) en Austin, Texas. El artículo que describe el descubrimiento ha sido aceptado por la revista Astrophysical Journal.

Kepler esta a la caza de planetas mediante el control de un campo de unas 150,000 estrellas en búsqueda de un sutil, oscurecimiento periódico -una señal de que un cuerpo en órbita está pasando, o en tránsito, frente a una estrella, bloqueando una pequeña fracción de la luz. La mayoría de las estrellas que examina Kepler son similares en masa al Sol, pero algunas son mucho más pequeñas- entre ellas, una estrella enana roja a unos 40 parsecs (130 años luz) de distancia de la Tierra, que fue una de las estrellas marcadas como un candidata a la posesión de uno o más planetas.

Reducción cruciales

Llamada KOI-961, es un "objeto de interés para Kepler", la enana roja fue determinada objetivo mediante escrutinio por los investigadores. Muirhead se dio cuenta pronto de que el equipo de la misión Kepler, que se concentra en la búsqueda de planetas alrededor de estrellas similares al Sol, mediante el brillo y el tamaño de las enanas mucho más pequeñas de color rojo, que son muy difíciles de observar. En promedio, los diámetros de las enanas rojas 'resultó ser sólo la mitad de los valores que figuran en el catálogo oficial de estrellas de Kepler. Y para KOI-961, en particular, el diámetro tenía que ser revisado a la baja aún más: su tamaño real es de sólo un sexto del sol.

La estimación revisada para el diámetro de KOI-961 fue crucial para descubrir el trí que ahora llama la atención, ya que el tamaño de los planetas en tránsito encontrado por Kepler se miden sólo en relación con el tamaño de su estrella madre. El más pequeño de la estrella, apenas pudo ser detectado. Una pista fundamental provenía de un fortuita correo electrónico que Johnson recibió el pasado septiembre de Kevin Apps, un astrónomo aficionado en Horley, Inglaterra. Apps, co-autor del artículo de Astrophysical Journal, pasa su tiempo libre estudiando los datos sobre planetas extrasolares y las estrellas cercanas y tiene un conocimiento enciclopédico de sus propiedades. Él fue quien alertó al resto del equipo que KOI-961 tenía un extraño parecido en el color y la temperatura a una enana muy conocida llamado la Estrella de Barnard. Las observaciones de seguimiento con telescopios terrestres confirmaron que las dos estrellas eran gemelos virtuales. Y debido a que el tamaño de la Estrella de Barnard ha sido medido con precisión, gracias a su ubicación tan sólo 1,9 parsecs (6 años luz) de la Tierra, el equipo de Johnson podría medir el diámetro de KOI-961 -y por lo tanto sus planetas en tránsito- con alta precisión.

En la reunión de la AAS, el equipo del descubrimiento anunció que los tres planetas que orbitan KOI-961 realizan su rotación en menos de dos días. El cuerpo exterior es el más pequeño, con una media de diámetro de la Tierra o casi lo mismo que Marte, y con una temperatura Celsius de unos 400 grados. Los dos planetas internos son más grandes, con diámetros de alrededor de tres cuartas partes de la Tierra. Pero que todavía menores que Venus. Debido a que los planetas son todos pequeños y cercanos de su estrella, gran parte de la atmósfera que alguna vez pudieron haber tenido se habría evaporado, dejando una roca desnuda, añade Marcy.

Marcy calcula que Kepler podría encontrar planetas alrededor de estrellas enanas que son aún más pequeñas -con un diámetro de sólo el 20% de la Tierra-, más pequeñas que nuestra Luna.

Desenterrar respuestas

Encontrar una gran cantidad de exoplanetas, del tamaño de Marte puede ayudar a arrojar luz sobre un problema acerca de la comprensión sobre la formación del interior del Sistema Solar, agrega en sus comentarios Dimitar Sasselov, astrónomo del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica en Cambridge, Massachusetts, que no participó en el estudio. Los científicos no tienen una explicación clara de por qué Marte, que se encuentra fuera de las órbitas de Venus y la Tierra, es mucho más pequeño que sus hermanos.

El trío planetario diminuto es sólo el último de una oleada de descubrimientos de Kepler. En diciembre, los investigadores informaron que el telescopio orbital había encontrado el primer exoplaneta del tamaño de la Tierra fuera del Sistema Solar, aunque estos planetas están demasiado caliente para que exista agua en su superficie. Los científicos también informaron el mes pasado que el telescopio había encontrado su primer exoplaneta en una zona habitable - aunque en este caso, la esfera es mucho más grande que la Tierra.

Los nuevos resultados demuestran que "Kepler es, sin duda una herramienta robusta para encontrar planetas del tamaño de la Tierra realmente", considera Marcy. El próximo objetivo, señala, es la razón de la misión: "encontrar un planeta del tamaño de la Tierra, donde el agua estaría en estado líquido para albergar vida".

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martes, 10 de enero de 2012

El gusano que se burla de una regla fundamental de la biología

Schmidtea mediterranea habita el Sur de Europa y el Norte de África y es el primer animal descubierto que no posee centrosoma.
Un descubrimiento de la UCSF y el Instituto Stowers muestra como se regenera gusano sin centrosoma, una estructura que se creía necesaria para la división celular
El gusano en cuestión es pequeño, habita en agua dulce de estanques y ríos de todo el mundo, siempre ha intrigado a los científicos por su notable capacidad de regeneración y ahora ha añadido un nuevo giro a la biología.

La presentación de informes en la revista Science, a carg de los investigadores de la Universidad de California, San Francisco (UCSF) y el Instituto de Investigación Médica Stowers en Kansas City, MO, han descubierto que el gusano no tiene una estructura celular clave llamada "centrosoma," que los científicos han considerado esencial para la división celular.

Cada animal examinado hasta ahora, desde el más poderoso de los mamíferos a los más humildes insectos, tiene estas centrosomas en sus celdas.

"Esta es la primera vez que hemos encontrado uno que no", agrego Wallace Marshall, PhD, profesor asociado en el Departamento de Bioquímica y Biofísica de la UCSF, quien dirigió la investigación.

El hecho de que los platelmintos carezcan de estos centrosomas pone en duda su función, añade Marshall. "Está claro que tenemos que repensar lo que los centrosomas están haciendo", expresa.

La necesidad de la División

Un componente central de toda la vida pluricelular es la capacidad de las células a dividirse -y todas se dividen por igual-. Antes de que una célula se divida, se tiene que montar dos copias exactas de su ADN y luego asegurarse de que cada copia de ADN vaya a una de las mitades. Muchos problemas de salud surgen cuando las células pierden esta capacidad.

Una característica del cáncer, por ejemplo, se asocia a anomalías en esta división. Las células tumorales suelen duplicar piezas extra de ADN. Ciertas formas de retraso mental infantil también están marcadas por divisiones anormales que causan la pérdida de grandes fragmentos de ADN, dando lugar a problemas de desarrollo de ciertas estructuras cerebrales.

Los centrosomas se han visto como una solución en los animales más que la evolución de este problema. Las plantas y los hongos no los tienen, pero los animales han tenido centrosomas en sus células. Estas estructuras se cree desempeñan un papel central en la división celular -el que se establecen como ejes para que la células divida el ADN-. Centrosomas se consideran tan importantes para la división celular que todos los animales se supone tienen.

El descubrimiento de que al menos un animal era la excepción no llegó inesperadamente.

Interesados ​​en la mecánica básica del centrosoma, Marshall investigador postdoctoral de UCSF y Juliette Azimzadeh, se asociaron con Alejandro Sánchez Alvarado del Instituto Médico Howard Hughes e investigador del Instituto Stowers, trabajaron con el gusano Schmidtea mediterraneo durante varios años.

Un gusano que se regenera sin centrosomas

Con un nombre encantador que oculta un aspecto de manera humilde, este gusano habita los charcos con unos pocos pocos milímetros de largo como máximo. Sin embargo, su extraordinaria capacidad regenerativa ha hecho al Schmidtea mediterranea una curiosidad científico. Cuando se corta en pequeños pedazos, cada pieza se convertirá en un gusano perfectamente normal en cuestión de días. Cada descendiente puede ser segmentado una y otra vez, es la forma en que el gusano se reproduce.

La intención original del estudio de Azimzadeh, Marshall y Alvarado Sánchez fue diseñado para ver qué pasaba con el gusano cuando perdía el centrosoma.

En conjunto, manipularon el gusano para destruir los genes necesarios para el montaje de estos centrosomas. Sin centrosomas los gusanos suponían debían perder su capacidad de regenerarse normalmente - o así lo consideraban-.

Ellos se sorprendieron al encontrar que la pérdida de estas estructuras no afectaban a la capacidad de los gusanos para regenerarse. Luego se estudió con más atención a los gusanos y se descubrió que nunca habían tenido estos centrosomas en primer lugar.

"Fue una sorpresa para todos nosotros", expresó Sánchez Alvarado. Lo que significa, dijo, es que la presión evolutiva que ha mantenido estas estructuras en casi todos los animales pueden tener muy poco que ver con la división celular en sí.

"Puede ser otra de las funciones de los centrosomas que todavía está oculta", añade.

El artículo, ""Centrosome Loss in the Evolution of Planarians (La pérdida de centrosoma en la evolución de las planarias)" por Juliette Azimzadeh, Mei Wong Mentira, Diane Miller Downhour, Alejandro Sánchez Alvarado y Wallace F. Marshall, se publico en Science Express el 5 de enero de 2012.

Además de la UCSF y el Instituto Stowers, los autores de este trabajo están afiliados con la Universidad de Utah, Escuela de Medicina en Salt Lake City.

El trabajo fue apoyado en parte por el Instituto Médico Howard Hughes, el WM Keck Foundation y el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales.

UCSF es una universidad líder dedicada a la promoción de la salud en todo el mundo a través de la investigación biomédica avanzada, educación de posgrado en ciencias de la vida y profesiones de la salud, y la excelencia en la atención al paciente.

Referencia:

viernes, 6 de enero de 2012

La dinámica de un safari en la ciudad

Créditos: The Economist.
El conocimiento acerca del comportamiento de los peatones podría hacer más sencilla la vida en la ciudad. Así lo expresa un artículo publicado en The Economist.

Imagine que usted es francés. Usted está caminando por una acera ocupada en París y otro peatón se acerca desde la dirección opuesta. Una colisión se producirá a menos que se produzca un movimiento ¿Hacia dónde se mueve?

La respuesta es casi segura que a la derecha. Repita la misma escena en muchas partes de Asia, y es probable que se muevan a la izquierda. No es obvio por qué. No hay ninguna instrucción sobre en que dirección moverse (siendo la excepción Corea del Sur, donde hay una campaña para que la gente a camine a la derecha). No hay una correlación simple con el lado de la carretera y la dirección sobre sobre la que van las personas: los londinenses se mueven a la derecha en las aceras, por ejemplo.

En cambio, dice Mehdi Moussaid del Instituto Max Planck en Berlín, que este es un comportamiento provocado por las probabilidades. Si dos personas que están a punto de chocar y tratan de adivinar las intensiones del otro correctamente, logrando esquivarlo, entonces es probable que se elija pasar de la misma manera la próxima vez que necesite evitar una colisión. La probabilidad de una maniobra con éxito aumenta a medida que más y más personas adoptan un sesgo en una dirección, hasta volverlo una tendencia. Si se trata de izquierda o derecha no importa, lo que hace es la voluntad tácita de la mayoría.

Y quien está en desacuerdo con la idea de la mayoría de las personas sobre ser un peatón. Más que cualquier otra forma de moverse, como ser aplastado en un tren o quedarse atrapado en un atasco de tráfico parece ofrecer una libertad de elección. La realidad es más complicada. Ya sea un paso al costado para evitar una colisión, a ser una persona frente a una multitud, o navegar por las concurridas calles, los peatones son autónomos pero limitados por los demás. En ambos casos son móviles y predecibles. "Se trata de partículas con una voluntad", añade Dirk Helbing del ETH de Zurich, una universidad centrada en la tecnología.

Los Sres. Helbing y Moussaid se encuentran en la vanguardia de un campo bastante joven: comprensión y desarrollo de modelos sobre comportamiento de peatones. Su propósito no es mera curiosidad. Entender los flujos peatonales hace que los eventos públicos sean más seguros: conocer la propensión de las diferentes nacionalidades de paso en diferentes direcciones podría, por ejemplo, en materia de organizadores de un evento como la Copa del Mundo de fútbol, ​​donde los aficionados de varios países se mezclan. Las probabilidades de colisiones subirán si no comparten un reflejo de moverse hacia un lado. En una multitud reunida, frenar de manera impulsiva crearía más de un problema.

En 1995, Peter Molnar y Helbing, ambos físicos, se les ocurrió crear un modelo de ordenador para reflejar la "fuerza social" utilizando información de la forma en que las partículas en los líquidos y los gases se comportan para describir el movimiento de peatones. El modelo supone que las personas se sienten atraídos por algunas cosas, como el destino al que se dirigen y rechazan otros, como otro de los peatones en su camino. Demostró su valor mediante la predicción de varios efectos de auto-organización entre las multitudes que son visibles en la vida real.

Una de ellas es la propensión de las densas multitudes espontáneamente a entrar en los carriles que permiten moverse más eficientemente en direcciones opuestas. Las personas que no tienen que negociar su camino a través de una serie de encuentros con la gente se acerca, sino que sólo puede seguir a la persona en frente. Funciona mejor que tratar de adelantar. La investigación realizada por Moussaid sugiere que el efecto de una persona que trata de caminar más rápido que la gente alrededor de ellos en una densa multitud es forzar un carril contrario de los peatones para dividir en dos, que tiene el efecto de romper el carril de a lado. Todo el mundo se mueve más lentamente como consecuencia de ello.

Muy cercano y personal

Otro comportamiento de auto-organización se opone al flujo de personas que se reúnen en una sola intersección: piense en los padres que tratan de guiar a sus hijos a la escuela con otros padres, trate de salir. Como flujo de  personas a través de una dirección, la presión en su lado es mantenida por la intersección. Eso le da a los que esperan en el otro lado más oportunidad de ir a través, hasta que la presión de su lado se alivia. El resultado es una serie de ráfagas de tráfico que alternan.

Esta oscilación de las corrientes es lo suficientemente inteligente como para que Helbing pregunte acerca de su aplicación a los automóviles. Los sistemas de semáforos en la actualidad operan en ciclos fijos, con las luces en verde sobre la base de patrones de tráfico del pasado. Si los patrones no se repiten, los conductores se quedan relegados durante mucho tiempo en las señales de color rojo, el aumento de las emisiones y los ánimos. Helbing piensa que es mejor tener sistemas descentralizados, locales, que como los padres en la puerta de la escuela puedan responder a una acumulación de tráfico y mantener encendidas las luces verdes durante más tiempo si es necesario. Autoridades de la ciudad están de acuerdo: las ideas de Helbing pronto se aplicarán en Dresde y Zúrich.

Sin embargo tratar de capturar todos los elementos de circulación peatonal en una ecuación es terriblemente complejo. Un problema es que permite los prejuicios culturales, como si la gente pasa a la izquierda o a la derecha o su voluntad de acercarse a los peatones compañeros. Un experimento en 2009 probó la velocidad de marcha de los alemanes y los indios al conseguir voluntarios en cada país para caminar en torno a un corredor elíptico, improvisado de cuerdas y sillas. En densidades bajas las velocidades de cada nacionalidad son similares, pero una vez que los números aumentan, los indios caminan más rápido que los alemanes. Esto no será una buena noticia para cualquier persona familiarizada con Munich y Bombay, pero en la India están menos preocupados sobre chocar con otras personas.

Otro problema con el supuesto de que las personas actúan como partículas es que hasta un 70% de las personas en una multitud son en realidad grupos. Eso es importante, ya que cualquiera que trate de ir más allá de un grupo de turistas lo sabe. También conduce a unas vistas estupendas a escala fina de la coreografía cuando pequeños grupos se comprimen. Las observaciones de las multitudes sobre el pavimento en Toulouse, Francia muestran que los grupos de tres y cuatro personas, naturalmente, se organizan en cóncava "V" y la "U", con los miembros del centro retrocediendo ligeramente. Si un grupo de tres personas se preocupa por moverse rápidamente, ellos se comportan como los gansos y forman una convexa "V", con el miembro medio ligeramente por delante para forjar un camino. En su lugar, adoptan una formación que les permite mantener la comunicación con los demás; se logra un triunfo hablar y caminar.

Moussaid admite una solución compleja al construir un modelo basado al menos en la analogía entre los seres humanos, partículas y más en la ciencia cognitiva. Agentes en este nuevo modelo se les permite "ver" lo que está delante de ellos, que luego tratan de abrirse camino libre a través de las masas para llegar a su destino. Este enfoque produce los mismos efectos de carril en la formación de masas como los modelos basados ​​en la física, pero con algunas ventajas añadidas.

En particular, considera que podría ayudar a hacer salidas de emergencia más seguras. Las salidas de emergencia son en ocasiones un peligro como lo sucedido en la estación de Kings Kross del metro de Londres en 1987 debido a los empujones. Un gran peligro en caso de emergencia es que la gente siga a la multitud y todos se muevan hacia una sola salida. Que a su vez significa que las personas puedan atascarse con otras tratando de abrirse camino a través de una sola puerta.

Los modelos basados ​​en la física tienen una respuesta a este problema de "arco" (llamado así por la forma de la multitud que se acumula alrededor de la salida). Sus simulaciones sugieren que el flujo de peatones a través de una estrecha puerta pueden ser suavizadas por un obstáculo, como un pilar justo en frente de la salida. En teoría, eso debería tener el efecto de la división en los carriles más eficiente. En la práctica, sin embargo, la idea de poner una barrera frente a una salida de emergencia es demasiado anti-intuitivo para que los planificadores lo hayan intentado.

Créditos: The Economist.
El modelo cognitivo ofrece una opción más aceptable, la de experimentar con los efectos de los cambios en los campos visuales de las personas. Moussaid especula que los sistemas de iluminación adaptable, utilizan la oscuridad para repeler a las personas y la luz para atraerlos, que se podrían utilizar para dirigirlos en caso de emergencia, por ejemplo.

Cuando el enfoque cognitivo falla es en los entornos más llenos. "A bajas densidades, el comportamiento es cognitivo y estratégico", añade Moussaid. "En alta densidad, se trata de movimiento de masas y las presiones físicas." En una multitud de cierto punto puede pasar de un flujo controlado de un  evento sin patrones, como las personas cuando se ven obligadas a acortar su longitud de zancada y en ocasiones frenar para evitar colisiones. Este tipo de movimiento puede convertirse en algo mucho más aterrador, conocido como turbulencia de multitud, cuando la gente ya no puede mantener un espacio entre ellos y los demás. Las fuerzas físicas que se imparten a partir de un cuerpo a otro cuando son caóticas y poderosas: si alguien se cae, los demás serán incapaces de evitarlo.

Ciencia se encuentra con la religión

Trabajo con precisión cómo y cuándo suceden estas transiciones es difícil. Llevar una situación real de la vida bajo control una vez que ha comenzado es igualmente difícil. Así que el truco está en asegurarse de que se pueda evitar el hacinamiento grave en primer lugar. De grandes eventos como los Juegos Olímpicos de Londres a el diseño de nuevas estaciones de ferrocarril, empresas de ingeniería ahora de forma rutinaria simulan el movimiento de la gente para tratar de identificar las áreas donde el hacinamiento es probable que ocurra.

Un proyecto típico involucra el uso programas para identificar posibles cuellos de botella en un entorno determinado, como un estadio o una estación de metro. Estos modelos especifican la entrada y salida en un lugar y luego usan "los algoritmos de enrutamiento" para enviar a la gente a sus destinos. Incluso un acontecimiento único como los Juegos Olímpicos tienen un montón de datos sobre el movimiento de los peatones poder utilizar, de los juegos anteriores en este conjunto, las reuniones, tales como, por ejemplo, carnavales en el centro de una ciudad, que permiten a algunos supuestos básicos sobre cómo las personas.

Una vez que los posibles puntos de congestión se identifican, los modelos más sofisticados se pueden utilizar para bajar a un nivel de detalle. Esta segunda etapa permite a los planificadores modificar los diseños arquitectónicos para nuevas ubicaciones e identificar el momento de intervenir en los ya existentes. "No debe haber muchos menos desastres de los que hoy conocemos y la simulación puede", dice Helbing.

La prueba más grande posible de estas herramientas y técnicas es el Hajj, la peregrinación anual a La Meca en Arabia Saudita que los musulmanes deben realizar al menos una vez en sus vidas si pueden. Con el mayor número de peregrinos haciendo el viaje cada año, la peregrinación tiene un largo historial de estampidas, multitud y muertes. De hecho, un video de una estampida durante una Hajj es utilizado por muchos modelistas para validar sus simulaciones de la turbulencia de multitud.

Las autoridades saudíes han llevado a consultores en los últimos años, centrándose en particular en el diseño del puente de Jamarat, donde los peregrinos realizan un ritual en el que lanzan piedras a tres pilares. Al hacer de cruce en una vía y cambiando la forma de los pilares para que las personas lance sus piedras desde diferentes lugares, han mejorado la seguridad del puente.

Pero de acuerdo con Paul Townsend de Crowd Multitud, una consultora que ha trabajado en la peregrinación, los riesgos siguen siendo importantes. Él piensa que el uso de puertas que puedan abrir y cerrar ayudaría a gestionar el flujo. Sin embargo, el Hajj presenta algunas dificultades muy específicas más allá de su enorme escala. Parte del problema es no tener una idea clara de la cantidad de peregrinos a la vez, lo cual dificulta la planificación. Otro tema es la naturaleza de la multitud.

"Peregrinos del Hajj tienen la actitud de que, si me muero no es la voluntad de Dios", dice Townsend. "Hay una voluntad de obtener más y más densa en el espacio". Los científicos pueden modelar muchos aspectos del comportamiento de peatones, pero el fervor religioso es un paso demasiado lejos.

Referencia:

lunes, 2 de enero de 2012

Ensayo sobre la lucidez

"Cuando nacemos, cuando entramos a este mundo, es como si firmásemos un pacto para toda la vida, pero puede suceder que un día tengamos que preguntarnos ¿Quién ha firmado esto por mí?, Ese día puede ser hoy.”
"Ensayo sobre la lucidez", José Saramago

José Saramago tuvo la facultad para poder mostrarnos los demonios que posee la humanidad, de esos entresijos de los que nadie quiere hablar y en los que muchas veces cruzamos la mirada para no presenciarlos. Pero es también el escritor que ha podido conjugar tales elementos junto a los más nobles de forma irónica como la vida misma. A través de sus letras el oprimido, los olvidados por la sociedad y los inconformes han recuperado un espacio que parecía legado al abandono.

Ensayo sobre la lucidez, tiene como premisa la idea: ¿Qué pasaría si en una ciudad sus habitantes decidieran votar en blanco? Un hecho desconcertante pero justificado en las democracias modernas que Saramago retrato y que a lo largo de esta obra crítica con justificados argumentos.

Tal suceso tiene como consecuencia a un Gobierno actuando con represión, mediante actos infames, poco éticos y es en esta parte donde la conexión con Ensayo sobre la ceguera cobra importancia uniendo a la mujer del doctor con el comandante, un personaje que cobrará importancia en esta novela y servirá para conducir los últimos eventos.

Ensayo sobre la lucidez es sin duda un libro que debe leerse para poder recuperar la percepción del papel del individuo en sociedad, como un sujeto de cambio. Es lucidez en su más irónica vertiente para retratar de manera magistral la clase política, por desgracia, de cualquier lugar del mundo.

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