Archivo mensual: septiembre 2013

La chispa de Tesla a la sombra de Edison

Gracias a sus descubrimientos y desarrollo de inventos, tenemos gran parte de las comodidades que disfrutamos en nuestra vida diaria. Pero ¿quiénes fueron Tesla y Edison? Dos genios, inventores y visionarios. Un croata, Nikola Tesla (1856-1943), y un norteamericano, Thomas Alva Edison (1847-1931), que pasaron a la historia por librar la llamada guerra de las corrientes, es decir, la disputa por el descubrimiento y patente de la electricidad. Su enfrentamiento ocurrió a finales del siglo XIX en EE.UU., en donde se libró una guerra comercial en la que Edison, al mando de su compañía General Electric se peleaba con Westinghouse, en donde estaba Tesla como responsable técnico, por la electrificación de ciudades de los Estados Unidos. El sistema de Edison utilizaba corriente continua mientras que el de Tesla se basaba en la corriente alterna (la empleada hoy en día en todos los hogares del mundo).

En aquella época, Edison era un polifacético inventor y afamado empresario, el cual no pasó por la escuela, pero que llegó a patentar más de mil inventos a lo largo de su vida. En cambio, Tesla era un hombre con extraordinarios conocimientos científicos y con brillantes ideas para el desarrollo de nuevas tecnologías, pero bastante desconocido y desacreditado, llegando a convertirse en el gran olvidado en su contribución en la corriente eléctrica. Es de justicia destacar que a Tesla se le debe la invención del motor de inducción polifásico, el cual se sigue usando en la mayor parte de motores eléctricos existentes, participó en la construcción de la primera gran central hidroeléctrica del mundo (en las cataratas del Niágara) y su tecnología de corriente alterna sirvió para iluminar las grandes ciudades. Desarrolló el camino hacia los fluorescentes y diseñó los primeros vehículos de despegue vertical. Además, anticipó el funcionamiento del radar, creó el primer objeto (un barco) dirigido por radiocontrol y se dejó su fortuna y su vida tratando de desarrollar un sistema de transmisión eléctrica inalámbrica que proporcionase energía a todo el mundo.

Tesla, quizás el inventor más genial del siglo XX y una de las mentes más privilegiadas de la historia, el creador de la corriente alterna, inventor de la radio y del control remoto, cultivó en sus últimos años de vida una imagen sobrenatural y misteriosa de sí mismo (aseguraba que era capaz de captar señales extraterrestres, provocar terremotos o que podía partir el planeta por la mitad) que acabaría pasando factura a su credibilidad y a la financiación de sus inventos. Su mente fantasiosa e imaginativa, su obsesión por conducir la energía por el aire y su desbordada creatividad le llevaron a sentenciar algunas de las siguientes visiones: “Cualquier persona, en mar o en tierra, con un aparato sencillo y barato que cabe en un bolsillo, podría recibir noticias de cualquier parte del mundo o mensajes particulares destinados solo al portador, la Tierra se asemejaría, pues, a un inconmensurable cerebro, capaz de emitir una respuesta desde cualquier punto”.

“En las capas altas, la atmósfera está enrarecida. Alcanzar unos cuantos kilómetros de altura en la atmósfera no entraña mayores dificultades que las de índole puramente mecánica. No hay duda de que con las posibilidades que brindan las altas frecuencias y los materiales aislantes, las descargas luminosas podrían surcar kilómetros de aire enrarecido, transportando así una energía de cientos de miles de caballos de fuerza capaces de poner en funcionamiento motores o lámparas, por alejados que estén de la central generadora”. “Si se construye la central pertinente en una región árida y la ponemos en funcionamiento según determinadas observaciones y pautas, podríamos extraer de los océanos cantidades ilimitadas de agua para regar o generar energía eléctrica. Aunque no viviré para verlo, alguien lo conseguirá. Estoy convencido”.

¿Les suena algo la tecnología la cual ya vaticinaba Tesla hace casi cien años?

A pesar del lamentable enfrentamiento, qué hubiese pasado si ambos genios, Edison con sus dotes empresariales y comunicativas, y Tesla con su exquisita formación académica y visionaria, hubieran unido sus fuerzas para desarrollar conjuntamente sus capacidades… desafortunadamente, nunca lo sabremos.

Publicado en Diario de Avisos – Principia 23 de noviembre de 2011

La batalla contra las bacterias

Tal y como dice el refrán, “lo que no te mata te hace más fuerte”, se puede aplicar perfectamente al mundo microbiano. Los microbios, que de por sí tienen desarrollados mecanismos de defensa obtenidos a lo largo de la evolución, se replican con gran facilidad y así transmiten su información genética a otras nuevas generaciones, lo que se conoce como infección microbiana.

Pues bien, vivimos en un entorno que se encuentra completamente colonizado por unos microorganismos que denominamos bacterias. Algunas no hacen ningún daño al organismo humano, e incluso las hay que pueden ser beneficiosas (como las alojadas en la flora intestinal), pero también hay otras que nos provocan enfermedades. Éstas últimas utilizan diferentes estrategias para infectar y, por lo tanto, se necesitan diferentes métodos para combatirlas. Algunas de ellas son consideradas como patógenas primarias, es decir, que por sí solas son capaces de infectar a un individuo, ya que contienen factores de virulencia que les permiten defenderse o eludir la respuesta inmunológica que rápidamente se activa en nuestro organismo (suelen ser los glóbulos blancos o leucocitos) para defendernos. Otras son patógenas oportunistas, y necesitan que las defensas de nuestro organismo estén debilitadas para poder infectar. Existen muchas maquinarias diferentes que permiten a las bacterias causar patologías, por lo que aquí entra la importancia del desarrollo de los antibióticos en el ataque a los componentes defensivos de las bacterias. Los antibióticos han revolucionado la medicina de los últimos 80 años, siendo “armas químicas” en la batalla contra las infecciones bacterianas, es decir, las ocasionadas por una bacteria y no por un virus.

En los últimos años, las bacterias se han convertido en organismos más resistentes y no pueden combatirse tan fácilmente con los antibióticos tradicionales, los denominados de amplio espectro. Según la Organización Mundial de la Salud, si la gente continúa usando antibióticos con negligencia, nuevas cepas o tipos de bacterias resistentes a todo tipo de fármacos podrían hacer retroceder el mundo a los tiempos en que las infecciones leves causaban la muerte. Si un paciente no toma la dosis completa de fármacos para eliminar del todo la infección, los microbios desarrollan resistencia con mayor rapidez. Si la gente se administra antibióticos cuando no los necesita – para tratar infecciones virales como la gripe -, las bacterias que se encuentran de forma natural en el organismo desarrollan resistencia y comienzan a propagarse. Es decir, si se suspende el tratamiento por cuenta propia disminuye brutalmente la defensa de nuestro organismo contra un futuro ataque de la misma familia de bacterias. Hay que tener en cuenta que una de las mayores causas de mortalidad en el mundo son las enfermedades producidas por infecciones. A lo largo de la historia ha habido varios factores que han supuesto un aumento en la supervivencia del hombre ante estas enfermedades, tales como una mejor higiene corporal o una mejora en la nutrición. Pero no hay que bajar la guardia ni olvidar que ya hay bacterias casi invencibles.

Publicado en Diario de Avisos – Principia 20 de septiembre de 2012

Kelvin, el Lord de la TEMPERATURA

¿Qué frío o qué calor hace?, pero ¿cómo lo cuantificamos? Pues haciendo uso de las escalas de temperatura que, a grandes rasgos, puede definirse como una magnitud física que mide el calor o el frío que presentan los cuerpos o el ambiente que los rodea. Gracias a numerosas investigaciones que el hombre ha venido realizando al respecto a lo largo del tiempo, hoy los seres humanos gozamos de muchísima información en este campo la cual nos ayuda en la comprensión y análisis de ciertos fenómenos de la naturaleza.

Pero uno de los hombres que mayores aportes ha brindado al ámbito de la termodinámica fue el físico y matemático inglés William Thompson Kelvin o Lord Kelvin (1824-1907), como también se lo conoció en su tiempo. Entre los grandes aportes de Kelvin se destaca la creación de una escala térmica o termodinámica para la temperatura, de carácter absoluto, y como tal independiente de los aparatos y de las sustancias empleadas. La escala de temperatura Kelvin, o de temperatura absoluta, es el valor de la temperatura medida con relación a una escala que se inicia en el cero absoluto, 0 K o -273,15 °C (grados Celsius o centígrados). La mencionada temperatura absoluta se emplea en el Sistema Internacional de Unidades, siendo su símbolo la K.

Por lo tanto, el cero absoluto sería la temperatura más baja posible que podría soportar la masa de cualquier objeto. Teóricamente, a dicha temperatura, las partículas subatómicas (protones, electrones y neutrones) perderían toda su energía.

Lord Kelvin fue quien calculó el cero absoluto, y para ello se basó en el hecho de que cuando se enfría un gas, su volumen va disminuyendo en proporción a su temperatura. Es decir que cada grado de temperatura que baja el gas, también disminuye su volumen en un porcentaje especifico, de este hecho dedujo que a una temperatura de -273.15 °C el volumen se haría cero, algo que seguramente no pase en la práctica, sin embargo, ocurren muchas cosas curiosas al acercarse a esta temperatura. Hasta este momento, sigue siendo una temperatura teórica ya que ha sido imposible llegar a tan baja temperatura, sin embargo, sí que se han alcanzado temperaturas tan bajas como 0.45 nanoKelvin (0,00000000045 Kelvin) en un experimento realizado en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (EE.UU.) con átomos de sodio en el año 2003.

En nuestro sistema solar se ha logrado detectar temperaturas tan bajas como -240 °C en áreas que se encuentran en sombra permanente como son los cráteres situados en el polo sur de la Luna.

En el universo la temperatura más baja registrada es en la Nebulosa del Boomerang a 5.000 años luz de nosotros, en la constelación de Centaurus, unos gases emitidos por una estrella que se han expandido y enfriado rápidamente hasta 1 Kelvin. En general, las nubes de gas tienden a tener una temperatura alrededor de los 2,7 Kelvin debido a la radiación cósmica de microondas del universo.
Pero ¿qué es lo que sucede a temperaturas tan bajas? A temperaturas cercanas al cero absoluto las partículas subatómicas van perdiendo su energía, y se van combinando o superponiendo formando de esta manera un súper-átomo, conocido como condensado de Bose-Einstein.

En este estado, la materia adquiere características asombrosas como, por ejemplo, la superconductividad eléctrica y térmica (mucho mayor que la de los metales conocidos), y la superfluidez (el helio gaseoso a bajas temperaturas se convierte en un liquido que no posee prácticamente viscosidad).

Si bien la escala de temperatura ha sido estudiada y aplicada en infinidad de ejemplos y consagró a Kelvin, otro logro de este científico fue el perfeccionamiento de las transmisiones de los cables submarinos, culminando en este campo con su gran invento: el galvanómetro, instrumento usado para detectar y medir la corriente eléctrica.

Pero no todo en la vida de Kelvin fueron aciertos: dejó plasmada en un libro en el año 1895 la siguiente afirmación: “Máquinas voladoras más pesadas que el aire son imposibles”; ocho años después, los hermanos Wright llevaron a cabo su primer vuelo con un prototipo de avión. Errar es de científico, porque éste también es humano.

Publicado en Diario de Avisos – Principia 10 de octubre de 2012

Maxwell y el Segundo Principio de la Termodinámica

James Clark Maxwell (1831-1879) era de todo menos un demonio, aunque para muchos estudiantes de ciencias e ingeniería la sola mención de sus famosas ecuaciones sea motivo de la más indecorosa huida. Por supuesto nunca fue esa la intención del sabio al descubrirlas, él lo único que perseguía era dejar claro lo que otros habían comprobado y demostrado antes que él: que la electricidad y el magnetismo están indisolublemente unidos.
La historia venía de 1820, cuando un físico danés llamado Oersted estudiaba la electricidad que circulaba por un cable conductor, generada con una pila inventada por Volta 20 años antes. Para asombro del físico, una brújula colocada por casualidad cerca del cable, cambió de dirección al pasar la corriente eléctrica. La circulación eléctrica influía en la aguja imantada. Así nació la relación entre la electricidad y el magnetismo, una relación que demostró ser más íntima de lo que se había pensado gracias a muchos otros investigadores, especialmente Faraday.

Maxwell demostró esa relación a lo grande, como hacen los genios, reduciendo un problema de dimensiones titánicas a cuatro ecuaciones matemáticas maravillosas que llevan su nombre: “Las ecuaciones de Maxwell”.
La influencia a distancia de la electricidad en los imanes, y viceversa, indicaba la existencia de perturbaciones electromagnéticas que se propagan por el espacio formando ondas. Maxwell dio un paso más: la luz es la expresión visible de las ondas electromagnéticas que viajan por el éter. Si levantara la cabeza se asombraría de todo lo que ahora hacemos con las ondas que el definió en sus ecuaciones: la radio, la televisión, las transmisiones espaciales, la telefonía móvil, etc.

Si Maxwell fue un demonio en algo, ese algo fue su habilidad con las matemáticas. Con ellas atacó el problema del calor poniéndose del lado de un científico austriaco llamado Ludwig Boltzmann que defendía la existencia de los átomos (por entonces esto aun no estaba claro). Boltzmann sostenía que el calor y otras propiedades de la materia se pueden explicar con la estadística. El movimiento de una muchedumbre es predecible porque la mayoría de los que la forman se mueven de forma parecida, aunque algunos se salgan de madre. Con las moléculas de un gas pasa lo mismo, la media es lo que importa.
Era una teoría arriesgada y por eso Boltzmann encontró muchos detractores, pero Maxwell le apoyó desde el principio. Boltzmann, deprimido por la incomprensión de sus colegas, acabaría suicidándose en 1906.
Analizando el problema del calor como producto del movimiento desordenado de las moléculas de un gas, pensó que unas moléculas son más rápidas y otras más lentas pero la mayoría se mueven en torno a una velocidad media que depende de lo caliente que esté el gas. Maxwell atacó el problema de forma estadística y descubrió cómo se distribuyen las velocidades de las moléculas para cada temperatura concreta. La ecuación, conocida como “Ecuación de Maxwell-Boltzmann”, es uno de los pilares de la Física Estadística.

Estos estudios le llevaron a plantearse un problema imaginario que parecía contradecir uno de los principios sagrados de la física: el Segundo Principio de la Termodinámica. Viene a decir este principio que dos cuerpos aislados a diferente temperatura, si se ponen en contacto, siempre pasará el calor del más caliente al más frío y no al revés. También se dice de esta otra manera: la entropía, es decir, el desorden de un sistema aislado, nunca decrece.

El problema que planteaba el sabio se conoce como “El demonio de Maxwell“. Supongamos —decía el sabio— que tenemos dos gases a distinta temperatura encerrados en dos cámaras contiguas y aisladas del resto del Universo. Las moléculas de ambos tendrían entonces distinta velocidad media. Puestos a imaginar, imaginemos un diablillo juguetón que tuviera la facultad de controlar una puerta que conecte las dos cámaras. El demonio podría ver cada molécula individualmente pero sólo abriría la puerta a las moléculas más rápidas. De esta manera, una de las dos cámaras se calentaría cada vez más y la otra se enfriaría, derrotando al Segundo Principio de la Termodinámica.

(extraído de http://cienciaes.com/biografias/2013/07/03/james-clerk-maxwell-el-genio-tartamudo/)

Hormigas: la importancia de la vacunación para sobrevivir

Uno de los temas científicos que más interés suscita en la investigación actual es la acción de los genes sobre nuestro comportamiento. Debido a la dificultad de separar el efecto de lo innato y de lo aprendido, el estudio de este tema resulta complicado en el caso humano, no siendo así en los insectos. Estos diminutos animales no son educados por sus padres, a quienes no conocen; tampoco van a la escuela, no sufren de la influencia externa de familiares, profesores, amigos, etc. Su comportamiento está absolutamente determinado por sus genes. Por esta razón, un comportamiento característico en un insecto refleja siempre un proceso de evolución y de selección de determinadas variantes de genes, conducente al desarrollo y mantenimiento de dicho comportamiento, el cual, sin lugar a duda, debe ser importante para la supervivencia de la especie. Recientes estudios han concluido que, un comportamiento que se creía solo humano, la vacunación, ha sido descubierto en unos cotidianos insectos. Sorprendentemente, la vacunación, establecida hoy en día como un comportamiento social conducente a la supervivencia de la especie, no la inventó el médico inglés Edward Jenner en 1796, sino… ¡las hormigas!, hace probablemente millones de años. Las “campañas de vacunación” en estos insectos, apuntan los investigadores, deben ser el resultado del perfeccionamiento o la evolución de algunos genes, y no de la ingeniosidad de las propias hormigas.

Los grupos de investigación identificaron un comportamiento insólito en estos insectos: descubrieron que cuando la superficie del cuerpo de obreras de una especie de hormiga (Lasius neglectus) era infectada por esporas de un hongo (Metarhizium anisopliae) potencialmente mortal para toda la colonia, no solo las hormigas enfermas no eran aisladas del resto para evitar la epidemia, sino que sus congéneres les limpiaban las esporas con sus mandíbulas, a pesar del consiguiente riesgo de contagio. ¿Cuál es la razón de este comportamiento tan compasivo y “humano” en un insecto? 

La activación de estos genes de defensa es, por tanto, el resultado del contacto con una baja dosis de microorganismos infecciosos (dosis similar a una vacuna), que las hormigas reciben al entrar en contacto con otras, y que resulta suficiente para activar el sistema inmune innato de las hormigas. Esta activación permite que la inmensa mayoría de las hormigas infectadas sean capaces de impedir el desarrollo de los hongos. Se trata, por consiguiente, de una vacunación socialmente inducida que consigue la supervivencia de las obreras de la colonia.

Como se mencionó anteriormente, una vacuna es un “medicamento” que se obtiene a partir de un microorganismo. Cuando se administra a una persona sana, hace que su cuerpo produzca defensas contra éste. Si en un futuro esta persona entrase en contacto con el microorganismo contra el cual ha estado vacunada, las defensas lo protegerían y no padecería la enfermedad. Los microorganismos que contienen las vacunas son capaces de activar nuestro sistema inmunitario, pero no tienen suficiente fuerza para producir la enfermedad. Los seres humanos hemos duplicado nuestra esperanza de vida media, elevado nuestro confort de vida y, por lo tanto, alargado nuestra supervivencia en el planeta Tierra gracias, en gran parte, al tremendo avance que han tenido los fármacos en los últimos 150 años. Uno de esos fármacos son las vacunas que, cuando en el pasado no disponíamos de ellas, las infecciones causaban enormes pandemias debidas a agentes extraños que se propagaban por nuestros organismos, diezmando a la población y creando condiciones de extrema insalubridad.  

Deberíamos aprender de los comportamientos sociales de otras especies que conviven con nosotros en el planeta y pararnos a pensar en la grandeza de las mismas. Parece que las hormigas siempre lo han tenido claro: el bien común y la unión hacen más fuerte a su especie. Nos queda mucho por aprender y aplicar. 

Herejes de la ciencia: Galileo, Newton, Darwin y Wegener

Muchos de los grandes descubrimientos que han provocado revoluciones científicas fueron debidos a herejes de la ciencia. Esas personas que fueron capaces de romper con los cánones conocidos en alguna disciplina y asentaron nuevas bases para el conocimiento de las mismas. Mujeres y hombres brillantes y valientes que, en un determinado momento, pusieron en duda un dogma oficial y elaboraron teorías más conformes con las nuevas observaciones. En vez de decir “no comprendo, por lo tanto es imposible”, cuando las teorías vigentes se muestran incapaces de explicar los hechos, plantearon otra nueva. Desde Galileo y su telescopio han pasado muchos siglos, pero seguimos viviendo en una sociedad retrograda que teme aceptar nuevos paradigmas. Los grandes científicos son personas que, con su visión, cambian la forma en que vemos el mundo. A veces una autoridad religiosa lo ataca; otras, sus propios colegas. Algunos afortunados son reconocidos en vida, pero algunos solo llegan a ser venerados póstumamente. Citando brevemente algunos ejemplos de grandes científicos herejes, pues tenemos a:

Isaac Newton (1642-1727) sugirió que Dios en sí era el tiempo y el espacio. Cambió todo con su ley de la gravitación universal y sus leyes de la dinámica.

Mostró cómo la naturaleza podía ser medida y entendida. Su herejía pública fue describir el Universo como ‘el sentido de Dios’, lo cual sugería que Dios era el espacio y el tiempo mismo.

Galileo Galilei (1564-1642) fue forzado a retirar públicamente su respaldo a la teoría de Copérnico. Se recuerda a Galileo como el clásico científico hereje, debido a su juicio por la Inquisición de la Iglesia Católica en 1633.

Fue condenado por promover la creencia de que la Tierra se movía a través de los cielos.

En aquella época, era aceptado que la Tierra permanecía inmóvil y que el Sol se movía en el cielo. Galileo agravó su delito al insistir que el concepto de una Tierra que se mueve no entraba en conflicto con las escrituras.

Eso estaba prohibido. Su ejemplo se convirtió en un punto de referencia al discutir el tema de la ciencia versus la autoridad. La Iglesia Católica reivindicó la valía de las teorías de Galileo en el año 1994.

La teoría de la evolución de Charles Darwin (1809-1882) no fue bien recibida por la comunidad religiosa. Suya es la teoría de que las especies evolucionan gradualmente con el tiempo, adaptándose a su ambiente.

Algunos miembros de la Iglesia de Inglaterra consideraron la evolución como herética, por implicar que la Tierra no había sido creada perfectamente. Otros pensaban que la capacidad de adaptación fue diseñada por Dios. Darwin publicó la idea en 1859, en El origen de las especies, usando evidencia recopilada durante un viaje en el barco HMS Beagle. Pese a la oposición religiosa, la comunidad científica la adoptó con relativa rapidez.

Alfred Wegener (1880-1930) propuso la teoría de la deriva continental. Este meteorólogo cometió su herejía en 1912. Al notar que Sudamérica encaja con África como un rompecabezas, sugirió que todos los continentes estuvieron unidos alguna vez. Las fuerzas geológicas los separaron y derivaron a sus posiciones modernas. Esto contradecía las creencias en boga, que las masas terrestres estaban fijas en su posición.

La comunidad científica hizo un frente unido contra Wegener, ridiculizándolo. Finalmente, sus ideas fueron aceptadas en la década de 1960, cuando era imposible ignorar el peso de las pruebas que fue presentando. Pero era demasiado tarde: Wegener había perecido en una expedición polar Groenlandia en 1930, al regresar de su misión en un trineo al no soportar las temperaturas de -60°C.

Los anteriores protagonistas de la historia de la ciencia han ido contra viento y marea, sin dejarse convencer por lo que opina la vox populi y, por lo tanto, en muchas ocasiones ser el hazmerreir de la masa, el abucheo de la comunidad científica, la lapidación mediática, y a veces hasta cosas peores. El motor que los movía era el de acercarse un poco más a la verdad.

Publicado en Diario de Avisos – Principia 30 de mayo de 2013

Galileo Galilei / WIKIPEDIA Isaac Newton Alfred Wegener

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Antitabaco….solo hay que ponerlo de moda