Artículo: No creo que sobrevivamos mil años sin dejar el planeta

Artículo: " No creo que sobrevivamos mil años sin dejar el planeta"

Ahora que he cumplido las tres veintenas más 10, espero que me perdonen por pensar en mi vida pasada y en el modo en que nuestra comprensión del estado del Universo ha cambiado. También intentaré mirar hacia el futuro, más allá del horizonte actual. (...)
En 1950, el lugar de trabajo de mi padre pasó a estar en el extremo norte de Londres, así que mi familia se trasladó cerca de allí, a la ciudad catedralicia de St. Albans. Mis padres compraron una gran casa victoriana con algo de carácter pero St. Albans resultó ser un lugar un tanto aburrido y conservador comparado con Highgate. En Highgate, nuestra familia parecía bastante normal, pero en St. Albans creo que seguramente nos consideraban unos excéntricos. Mi padre pensaba que no podíamos permitirnos un coche nuevo, de modo que compró un taxi de Londres de antes de la guerra y entre los dos construimos un barracón que servía de garaje. Los vecinos estaban indignados, pero no podían detenernos. Como la mayoría de los chicos, me sentía avergonzado por mis padres. Pero a ellos nunca les preocupó. Pienso que aprendí algo de ellos porque, en épocas posteriores de mi vida, a menudo he propuesto ideas que han indignado a mis compañeros.
Cuando inicialmente nos trasladamos a St. Albans, me enviaron a la Escuela Superior Femenina, que a pesar de su nombre, aceptaba a niños hasta los 10 años, pero más tarde fui a la Escuela St. Albans. Nunca estuve muy por encima de la media de la clase (era una clase muy inteligente). Mi aula estaba muy desordenada y mi caligrafía era la desesperación de mis profesores. Pero mis compañeros de clase me pusieron el apodo de Einstein, así que supongo que vieron indicios de algo mejor. Cuando tenía 12 años, uno de mis amigos apostó con otro una bolsa de caramelos a que yo nunca llegaría a nada. No sé si esta apuesta llegó a pagarse ni, en tal caso, en qué sentido se decidió. (...)
En octubre de 1962, cuando llegué a Cambridge, al DAMTP, el departamento de matemáticas aplicadas y física teórica, tenía 20 años. Había solicitado trabajar con Fred Hoyle, el astrónomo británico más famoso de la época. Digo astrónomo porque la cosmología apenas era reconocida entonces como una disciplina legítima. Sin embargo, Hoyle tenía ya suficientes alumnos, así que me llevé un gran chasco cuando me asignaron a Dennis Sciama, de quien no había oído hablar. Pero menos mal que no estudié con Hoyle, porque me habría visto arrastrado a defender su teoría del estado estacionario, una labor que habría sido más difícil que salvar el euro. (...)
Hace no mucho, escribí un nuevo libro, El gran diseño, con Leonard Mlodninov, para intentar abordar algunos problemas que quedaron sin resolver en Breve historia del tiempo. Vemos que las leyes de la ciencia describen cómo se comporta el Universo, pero para comprender el Universo del modo más profundo, también tenemos que comprender el porqué.
¿Por qué hay algo en lugar de nada?
¿Por qué existimos?
¿Por qué este conjunto concreto de leyes y no algún otro?
Creo que la respuesta a todas estas preguntas es la Teoría de Cuerdas. La Teoría de Cuerdas es la única teoría unificada que tiene todas las propiedades que pensamos que debería tener la teoría final. No es una teoría en el sentido habitual de la expresión, sino toda una familia de teorías diferentes, cada una de las cuales es una buena descripción de las observaciones solo en cierto rango de las situaciones físicas. La Teoría de Cuerdas predice que se crearon una gran cantidad de universos de la nada. Estos universos múltiples pueden surgir de forma natural de las leyes físicas. Cada universo tiene muchas historias posibles y muchos estados posibles en épocas posteriores, es decir, en épocas como la actual, mucho después de su creación. La mayoría de estos estados serán bastante diferentes del Universo que observamos y bastante poco idóneos para la existencia de cualquier forma de vida. Solo unos pocos permitirían que existiesen criaturas como nosotros. Por consiguiente, nuestra presencia selecciona, de ese inmenso conjunto, únicamente aquellos universos que sean compatibles con nuestra existencia. Aunque somos raquíticos e insignificantes en la escala del cosmos, esto nos convierte, en cierto sentido, en señores de la creación.
Sigue habiendo esperanzas de que veamos la primera prueba de la Teoría de Cuerdas en el LHC, el acelerador de partículas situado en Ginebra. Desde el punto de vista de la Teoría de Cuerdas, solo estudia las energías bajas, pero podríamos tener suerte y ver una señal más débil de la teoría fundamental, como la supersimetría. Pienso que el descubrimiento de compañeras supersimétricas de las partículas conocidas revolucionaría nuestra comprensión del Universo. No siento lo mismo respecto al bosón de Higgs, razón por la que apuesto 100 dólares a que no lo encontrarán en el LHC. La física sería mucho más interesante si no lo encontrasen, pero ahora da la impresión de que podría perder otra apuesta. (...)
Los avances más recientes en la cosmología se han logrado a partir del espacio, donde hay visiones ininterrumpidas de nuestro inmenso y hermoso Universo. Pero también debemos seguir yendo al espacio por el futuro de la humanidad. No creo que sobrevivamos otros mil años sin escapar de nuestro frágil planeta. Por tanto, quiero fomentar el interés público por el espacio y yo mismo he estado entrenando por adelantado.
Así que permítanme terminar con una reflexión sobre el estado del Universo. Ha sido una época gloriosa en la que vivir e investigar en física teórica. Nuestra imagen del Universo ha cambiado muchísimo en los últimos 40 años y me siento feliz si he aportado mi granito de arena. El hecho de que nosotros, los humanos, que también somos meros conjuntos de partículas fundamentales de la naturaleza, hayamos sido capaces de acercarnos tanto a la comprensión de las leyes que nos gobiernan a nosotros mismos y nuestro Universo es un gran triunfo. Quiero compartir mi emoción y entusiasmo por esta búsqueda. Así que acuérdense de mirar hacia las estrellas y no hacia sus pies. Intenten encontrarle un sentido a lo que ven y pregúntense por aquello que hace que exista el universo. Sean curiosos. Y por muy difícil que pueda parecerles la vida, siempre hay algo que pueden hacer y en lo que pueden tener éxito. Lo importante es que no se rindan.
Gracias por escucharme.

Hawking, uno de los físicos más conocidos por el público moderno

Con la posible excepción de Einstein, Stephen Hawking (Oxford, Reino Unido, 1942) es probablemente el físico más conocido por el público moderno, y por tanto de la no muy larga historia de la ciencia. Su fama se debe en parte a la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) que atrapó su cuerpo en una cárcel de inmovilidad hace ya 45 años, un periodo insólito que tiene asombrados a los médicos. Pero también es cierto que Hawking, uno de los mejores cerebros de la física teórica del siglo XX, ha explotado a fondo esa popularidad para servir a la comunidad científica de altavoz, aunque sea a través de un sintetizador de voz que maneja penosamente con la última hebra de movimiento que sobrevive en un dedo de su mano derecha.
 El gran logro de Hawking ha sido el descubrimiento de formas de combinar la cosmología, basada en la teoría de la relatividad de Einstein, con la mecánica cuántica que rige el mundo subatómico. Estas dos teorías son los cimientos de toda la física actual, y cada una de ellas ha superado hasta ahora las pruebas experimentales más exigentes. También son el fundamento de la tecnología contemporánea, de los ordenadores al GPS. Y sin embargo son incompatibles entre sí. Las elegantes ecuaciones que describen el tiempo, el espacio, la gravedad y la forma del cosmos se deshacen cuando uno intenta aplicarlas a la escala de los átomos, donde el espacio y el tiempo dejan de ser continuos y empieza a imperar el entorno discreto y probabilístico del mundo cuántico.
Hawking percibió que los agujeros negros podían constituir un laboratorio mental para combinar esas dos grandes teorías: su enorme masa les fuerza a obedecer las leyes de la cosmología, pero su ínfimo tamaño los convierte a la vez en objetos cuánticos. Un mundo de paradojas en el que su mente ha aprendido a moverse como un pez en el agua: a moverse como no puede hacerlo con sus músculos en el mundo real. Por lo demás, Hawking es un científico muy normal, que supervisa a un grupo de estudiantes de doctorado, atiende a los seminarios de su departamento en la Universidad de Cambridge y dedica buena parte de su tiempo a leer los últimos papers, o artículos científicos.
El físico es uno de los raros científicos que cree en la necesidad de transmitir al público la ciencia de su tiempo. Recibió el premio Príncipe de Asturias en 1989, e interviene a menudo en reuniones y actos públicos. Su libro de 1988 Breve historia del tiempo fue adquirido por uno de cada 750 habitantes del planeta, según sus propios cálculos, y fue solo el primero de una larga lista de éxitos editoriales. Sigue en la brecha, todavía aspirando a entenderlo todo.

Preguntas:

1.¿Qué es la teoría de cuerdas?

La teoría de cuerdas, es una teoría unificada que tiene todas las propiedades que debería tener la teoría final.Realmente son varias teorías ya cada una de ellas explica las observaciones en ciertas situaciones físicas.

2.¿Qué predice la teoría de cuerdas?

Predice que se crearon múltiples universos de la nada de forma natural, a partir de las leyes físicas  Cada uno de estos universos tendría muchas historias y estados posteriores posibles después de su formación.

3.¿Se parece nuestro universos que predice la teoría de cuerdas?

La mayoría serían diferentes y no permitirían la vida.

4.¿Cómo se podría obtener una prueba de la teoría de cuerdas?

El LHC, acelerador de partículas europeas, se podrían descubrir los compañeras super simétricas de las partículas conocidas. 

5.¿Qué podemos ver en el espacio?

Imágenes interrumpidas del universo desde su origen hasta hoy.

6¿Qué nos recomienda Stephen Hawking?

Por muy difícil que nos pueda parecer la vida siempre hay algo que se puede hacer y en lo que tener éxito. Lo importante no rendirse.

Artículo: Tan caliente como el Big Bang

Artículo: " Tan caliente como el Big Bang "
  Cuando la materia se calienta hasta temperatura extrema, tan extrema como 100.000 veces la del centro del Sol, suceden cosas raras. Los átomos dejan de ser átomos e incluso los núcleos atómicos se disgregan en sus componentes fundamentales para formar un nuevo estado de la materia, una sopa de partículas con propiedades exóticas. Así debió de ser el universo al principio, en los primeros instantes después del Big Bang, mucho antes de que al expandirse y enfriarse aquel cosmos primitivo pudieran formarse los átomos y luego las estrellas, las galaxias, los planetas...
¿Cómo reproducir en el laboratorio esas condiciones de altísima temperatura? El gran acelerador de partículas LHC, en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN, junto a Ginebra), además de servir para cazar el famoso bosón de Higgs, sirve para generar minúsculas gotas de esa sopa supercaliente de partículas elementales (quarks y gluones). Pero, para ello, en lugar de acelerar y colisionar protones, hay que acelerar y hacer chocar plomo, o más bien, núcleos de plomo. Uno de los grandes experimentos del LHC, el Alice, está especializado precisamente en la exploración de ese microcosmos ardiente y cuenta con un mes al año de colisiones de plomo acelerado en el LHC o, como se ha ensayado hace unos pocos días, de plomo contra protones.
“El plasma de quarks y gluones debió de ser el estado de la materia más abundante, si no el único, durante las primeras milmillonésimas de segundo tras el Big Bang, pues la temperatura que reinaba por aquel entonces era de un billón de grados centígrados, lo que equivale a un 1 seguido de 12 ceros, es decir, un millón de veces la temperatura del interior del Sol, que no de la superficie, que está en unos 6.000 grados”, comenta Ginés Martínez, director de investigación del CNRS francés, que lidera el equipo de Alice de su laboratorio en Nantes. “En el LHC nos acercamos pues a esas temperaturas del principio del universo al crear microgotas de ese plasma de quarks y gluones que duran una billonésima de billonésima de segundo”, continúa.

En las colisiones del acelerador LHC se han alcanzado 5,5 billones de grados

“Con Alice tenemos la oportunidad de observar y estudiar las propiedades de ese estado primordial de la materia”, explica Despina Hatzifotiadou, física del experimento. De momento, continúa, en las semanas de colisiones plomo/plomo que ya se han hecho en el LHC, en 2010 y 2011, se ha observado cómo esta sopa de quarks y gluones se comporta como un líquido perfecto, prácticamente sin fricción, y opaco. “Además, hemos batido un récord al crear la mayor temperatura en el universo: unos 5,5 billones de grados kelvin”, añade. Es la temperatura que tendría el universo 10 milmillonésimas de segundo después de la gran explosión inicial, dice Carlos Pajares, que lidera el grupo español de la Universidad de Santiago que participa en Alice. “Se trata de estudiar precisamente la transición de fase entre el estado de las partículas elementales tal y como están en los componentes del núcleo atómico a esa sopa de quarks y gluones”, añade este físico teórico.
En el LHC estaba previsto que tras la fase actual de colisión de protones (hasta final de año) hubiera un mes de colisiones de plomo/plomo en enero. Pero han cambiado ligeramente los planes, explica Hatzifotiadou, y serán choques de haces de plomo contra haces de protones, lo que permitirá a los físicos hacer comparaciones de las propiedades del plasma con diferentes tipos de colisión.
Un millar de físicos e ingenieros de 31 países trabajan en Alice, uno de los cuatro gigantescos detectores de partículas del LHC (otros dos, el Atlas y el CMS, también aportan información en esta vertiente de la investigación de la sopa de quarks y gluones). No hay que olvidar que aunque Alice se sitúe en los récords de energía y temperatura, la instalación estadounidense RHIC avanzó mucho en este camino del nuevo estado de la materia en la última década, recuerdan los expertos. Allí se crearon, hace 10 años, las primeras gotas de la sopa de quarks y gluones, apunta Martínez.

Los quarks parecen prisioneros eternos confinados dentro de los protones

Es todavía un misterio sin resolver por qué los protones y los neutrones de los núcleos de los átomos tienen una masa cien veces superior a la de los quarks que los forman y por qué sus quarks parecen ser sus prisioneros eternos.
Para entender estos dos problemas hay que repasar un poco la composición del átomo, que está formado por un núcleo y electrones; el núcleo, a su vez, está formado por protones y neutrones y cada uno de estos, por tres quarks, unidos por la denominada fuerza fuerte, de la que se ocupan los gluones. Pues bien, los quarks no se pueden separar unos de otros, están confinados dentro del protón o del neutrón, y cuanto más fuerte intenta uno separarlos, más fuertemente se unen. Es como si estuvieran sujetos con una goma (los gluones), que resulta más y más difícil estirar cuanto más tensa está. Pero a partir de un momento, a muy alta temperatura, la goma se rompe y esas partículas elementas, en libertad, forman la famosa sopa, explica Pajares. ¿Cómo? ¿Por qué? ¿Qué reglas rigen esa transición y sus propiedades? Este es el terreno de los físicos de Alice.
Otro misterio pendiente es el de la masa del protón. Resulta que los tres quarks que lo forman “representan solo el 1% de su masa, esa cuyo origen se explica con el mecanismo del bosón de Higgs”, argumenta Martínez. ¿Y el resto? “El 99% restante de la masa se crea por el proceso de confinamiento de quarks”, añade.

Preguntas:

 1.¿Qué ocurrió en los primeros instantes, después del Big-Bang?

Se alcanzaron temperaturas del orden de cientos de milles de veces en centro del sol que permitió crear una sopa de partículas  que es un estado nuevo de materia.Formada por los componentes de los átomos con propiedades exóticas.

2.¿Cómo se pueden producir las condiciones de los primeros instantes del universo tras el Big-Bang?

En el gran acelerador de partículas LHC donde se producen minúsculas gotas de la sopa de partículas supercalientes, acelerando haciendo chocar átomos de plomo o plomo con protones.

3.¿Cómo era el universo una mil millonésima de segundo después del Big-Bang?

Sopa de quarks y gluones a un billón de grados. 

4.¿Qué se ha consignido en el LHC?

Alcanzar las temperaturas del origen del universo, creando microgotas de plasmas de quarks y gluones y duran 4 billones de segundo, para estudiar y observar sus propiedades.

5.¿Qué se ha descubierto en el LHC de esta sopa y que se pretende observar con él?

A 5,5 millones de grados kelvin y una millonésima de segundo tras el big-bang, se forma la sopa de partículas  que se comporta con un liquido perfecto opaco y sin fricción.

Se pretende ver como pasa de la sopa a los protones, neutrones y electrones que forman los átomos.

6.¿De qué se pretende observar con él?

Tres quarks, unidos por gluones (fuerza nuclear fuerte) que no se pueden separar a no ser altisimas temperaturas que se formo las sopas.

7.¿Qué queda por explicar de protones y neutrones?

Queda por explicar porque los protonesy neutrones, tiene una masa 100 veces más que la de los quarks que lo forman, también porque los quarks son prisioneros eternos de neutrones y protones.

Artículo: Completando a Charles Darwin

Artículo:Completando a Charles Darwin

La tectónica, la oceanografía o el clima están dando respuesta a los interrogantes pendientes sobre la evolución - Los nuevos hallazgos cierran lagunas en el 200º aniversario del científico

Una crítica clásica contra Darwin es que, pese a haber titulado su libro El origen de las especies (1859), justo no aclaró cómo se originaban las especies. La selección natural -el mecanismo evolutivo descubierto por el naturalista- se basa en la acumulación gradual de pequeños cambios, mientras que las especies suelen ser entidades discretas y bien definidas: vemos leones y tigres, no una escala Pantone de leotigres. La investigación reciente, sin embargo, ha aclarado muchos puntos del problema de la especiación, o generación de nuevas especies, y ha confirmado que la especiación tiene una relación directa con la selección natural darwiniana. También han revelado unos principios generales que hubieran resultado sorprendentes para el padre de la biología moderna.

El naturalista nunca explicó de verdad el origen de las especies

Los cambios en los seres vivos no son paulatinos; van a grandes saltos

La explosión de la vida animal ocurrió hace 543 millones de años

No sólo compiten los individuos; también lo hacen los genes

 

"La competencia por los recursos, las carreras de armamentos entre predadores y presas y otros factores biológicos dan forma a los ecosistemas locales durante periodos cortos", dice el evolucionista Michael Benton, de la Universidad de Bristol. "Pero son factores externos como el clima, la oceanografía y la tectónica continental los que explican las pautas de la evolución a gran escala". Benton es el autor de uno de los cinco artículos con que la revista Science celebra hoy el 200º aniversario del nacimiento de Charles Darwin (12 de febrero de 1809-19 de abril de 1882).
La idea de que la competencia entre seres vivos es el principal motor de la evolución arranca del propio Darwin y suele ser la preferida por los biólogos. Se la conoce como la hipótesis de la reina roja, por el personaje de Lewis Carroll que le dice a Alicia en A través del espejo: "En este país tienes que correr todo lo que puedas para permanecer en el mismo sitio".
El paradigma de la reina roja son las carreras de armamentos entre predador y presa: los conejos corren cada vez más para escapar de los zorros, lo que fuerza a los zorros a correr cada vez más para seguir comiendo lo mismo que antes; las corazas de las presas se hacen cada vez más duras y las pinzas de sus predadores cada vez más fuertes, con lo que todos corren lo más que pueden para que todo permanezca en el mismo sitio.
El problema es que la evolución a gran escala no permanece en el mismo sitio como Alicia. Los modelos del tipo reina roja, según Benton, no explican que los seres vivos se hayan hecho más complejos en la historia del planeta, ni que hayan colonizado nuevos espacios (como la tierra firme), ni que ciertos linajes concretos hayan brotado en explosiones evolutivas de radiación de nuevas especies. "Todas estas cosas han ocurrido muchas veces en los últimos 500 millones de años", afirma el científico británico.
La razón hay que buscarla en la geología, y algunos ejemplos son bien conocidos. Desde que el supercontinente Pangea empezó a quebrarse hace 250 millones de años, el baile de sus fragmentos por la corteza terrestre ha tenido un efecto decisivo. La biología alienígena de Australia -ornitorrincos, canguros, koalas, wombats, emús, cucaburras- y de Suramérica -llamas, anacondas, pirañas, vicuñas, tapires- se debe a que ambos territorios han sido islas durante casi 100 millones de años.
El sentido común no es la mejor guía para averiguar las relaciones de parentesco entre las distintas especies. El damán, un animalillo africano al que cuesta distinguir de una rata, se agrupa con el elefante en una gran rama evolutiva de los mamíferos, la de los afroterios. Las personas, los delfines y las vacas nos apiñamos junto a las ratas propiamente dichas en la segunda rama (los boreoterios), dejando la tercera (los desdentados) para el armadillo y el oso hormiguero.
La razón es que los mamíferos originales se dividieron físicamente en tres grupos hace 100 millones de años, cuando las actuales África, Eurasia y Suramérica se escindieron de un continente único.
En los últimos años, los geólogos también han encontrado fuertes correlaciones entre la diversidad del plancton -los organismos microscópicos que flotan en el mar- y la temperatura del agua en esa época. El enfriamiento oceánico de los últimos 70 millones de años, por ejemplo, se asocia a una gran radiación de especies de foraminíferos, los principales microfósiles marinos. En general, las fases de calentamiento por las que ha pasado el planeta se han caracterizado por una menor riqueza de géneros, y de familias enteras, de seres vivos.
Si la competencia entre seres vivos es la reina roja, la evolución guiada por las condiciones externas se conoce como la hipótesis del "bufón de corte". Los bufones sólo pretendían complacer a los poderosos, y jamás cambiaban sus números a menos que se vieran forzados por una catástrofe (como una guerra o un cambio de régimen). Si la reina roja es la idea preferida por los biólogos, el bufón de corte es la favorita de los geólogos, como parece lógico. Y es el motor del cambio que parece predominar a las escalas evolutivas, de 100.000 años para arriba en el tiempo, y de especie para arriba en la taxonomía, la ciencia que clasifica a los seres vivos en una jerarquía de especies, géneros, familias, órdenes, clases, filos y reinos.
La cuestión de la reina roja tiene mucha relevancia para el problema estrella de la biología evolutiva: la explosión cámbrica, la gran dificultad que atormentó a Darwin hace un siglo y medio. La Tierra tiene 4.500 millones de años, y los primeros microbios aparecieron poco después (hay evidencias fósiles de 3.500 millones de años). Pese a ello, la explosión de la vida animal sólo ocurrió al empezar el periodo Cámbrico, hace 543 millones de años. La evolución tardó poco en inventar a los animales, aunque tardó 3.000 millones de años en ponerse a ello. Ésta es la versión moderna del dilema de Darwin.
"Creo que la explosión cámbrica es un excelente ejemplo de evolución por el modelo del bufón de corte", confirma Benton a EL PAÍS. "Es un caso en que el cambio dramático del entorno físico tiene un profundo efecto en la evolución. Esto no tiene nada que ver con sugerir que la selección natural es errónea, o que Darwin se equivocó. Se trata simplemente de que los cambios dramáticos e inesperados, como el que ocurrió entonces, pueden abrumar a los procesos normales de la selección natural y poner a cero el reloj evolutivo, como solía decir Steve Gould". Stephen Jay Gould fue un destacado (y polémico) evolucionista norteamericano hasta su muerte en 2002.
El periodo anterior al Cámbrico (de 1.000 a 543 millones de años atrás) se llama Neoproterozoico, de mote "precámbrico", e incluye las más brutales glaciaciones conocidas por los geólogos, como la Sturtian y la Marinoan. Algunos científicos creen que fue una era de bola de nieve planetaria (snowball earth), en la que los casquetes polares cubrían incluso el ecuador terrestre.
Antes de esa era del hielo, los niveles de oxígeno en la atmósfera eran muy bajos, inferiores al 1% de la concentración actual, como habían sido en los 3.000 millones de años anteriores. La última de las grandes glaciaciones precámbricas, la Marinoan, terminó hace 635 millones de años, y los últimos datos indican que los primeros animales, las esponjas, ya habían evolucionado para entonces. Y los datos indican que el fondo marino no estuvo bien oxigenado hasta los tiempos de la explosión cámbrica. Si la biología tardó 3.000 millones de años en inventar a los animales, la razón parece ser que la geología no se lo permitió antes.
La mosca Drosophila ha resultado un modelo muy útil para estudiar los fundamentos genéticos de la especiación. Por ejemplo, la especie americana Drosophila pseudoobscura se separó hace 200.000 años en dos subespecies llamadas USA y Bogotá. Como los caballos y los burros, las moscas USA y Bogotá pueden cruzarse, pero sus hijos son estériles. En casos de especies más divergentes, los hijos suelen ser no ya estériles, sino directamente inviables. El punto es que la genética de la mosca permite hallar los genes exactos que son responsables de la esterilidad o de la inviabilidad.
Los resultados apuntan a muy pocos genes, y varios están relacionados con el transporte nuclear, el intercambio de materiales entre el núcleo y el resto de la célula. Dos de los genes de la especiación son Nup96 y Nup160, componentes del poro nuclear que comunica al núcleo con su entorno, y otro es RanGAP, que regula el mismo proceso. No hay ninguna razón a priori para que la especiación esté relacionada con un mecanismo tan concreto como el transporte nuclear, y estos resultados son inesperados en ese sentido.
Pero estos genes también tienen relación con un fenómeno que lleva décadas siendo un sospechoso central para los genetistas interesados en la especiación. Se llama impulso meiótico (meiotic drive), o más en general "conflicto intragenómico". Al igual que la selección natural clásica, se trata de un proceso de competencia, pero no entre individuos dentro de una especie, ni entre especies dentro de un ecosistema, sino entre genes dentro de un genoma, es decir, entre las partes de un mismo individuo.
Esto es posible porque cada individuo produce miles o millones de gametos (óvulos o espermatozoides, según su sexo), cada uno con una combinación distinta de genes. Y hay genes que sesgan a su favor la producción de gametos, de modo que se aseguran su presencia en más de la mitad de los espermatozoides o los óvulos, que es lo que les correspondería por azar. Estos genes son auténticas bombas evolutivas, porque pueden imponerse en una población en pocas generaciones aun cuando no hagan nada beneficioso para el individuo que los alberga. Los demás genes se ven forzados a adaptarse para convivir en el mismo genoma que ellos, y esto conduce a las poblaciones por caminos separados aun cuando sus entornos sean similares. Esto es la evolución por "conflicto intragenómico".
En el ejemplo mencionado antes de las dos subespecies de Drosophila pseudoobscura, USA y Bogotá, el grupo de Allen Orr, de la Universidad de Rochester, acaba de demostrar que un solo gen (llamado overdrive) es responsable a la vez de la esterilidad de los híbridos entre las dos subespecies, y de causar su propia representación en los gametos por encima del 50% que le correspondería por azar. "Nuestros resultados", afirma Orr, "indican que el conflicto intragenómico, una forma de adaptación al ambiente genómico interno, es una fuerza importante en la especiación".
Otro descubrimiento reciente es la importancia crucial de las duplicaciones de genes en la evolución. Las duplicaciones o pérdidas de genes son la principal fuente de variación genética en nuestra especie: cualquier persona se distingue de cualquier otra en un promedio de 70 regiones duplicadas o amputadas en uno de sus cromosomas.
Dos siglos después, la ciencia rellena huecos que a Darwin le hubiera encantado explicar.

Una teoría revolucionaria

- Si los seres vivos tienen una gran capacidad de reproducirse, pero los recursos son limitados, sólo las variantes más aptas de cada generación sobrevivirán lo suficiente como para reproducirse y transmitir sus cualidades a la siguiente.
- La repetición de este proceso ciego una generación tras otra provoca inevitablemente que las especies vayan cambiando y haciéndose más aptas para vivir en su particular entorno.
- La principal predicción de la teoría de la evolución es que todos los seres vivos del planeta provenimos por ramificaciones sucesivas de una sola especie simple y primordial.
- Los humanos compartimos con las ratas, los gusanos, los abetos y las bacterias tal cantidad de fundamentos genéticos y bioquímicos que el origen común de la vida es uno de los hechos científicos mejor establecidos.
- Darwin propuso una teoría gradual: ínfimos cambios acumulados generación tras generación durante millones de años. El registro fósil, sin embargo, presenta transiciones relativamente bruscas (según las escalas de los geólogos).

Preguntas:

1.Según Darwin ¿Cuál sería el motor de la evolución?

Preferida por los biólogos, se la conoce como la hipótesis de la reina roja.

2.¿Qué no explicaba Darwin en su "Origen de las especies"?

No aclaró como se originaban las epecies.

3.¿Cómo se explica la evolución a gran escala?

El problema es que la evolucion a gran escala no permanece en el mismo sitio.

4.¿Por qué transcurrió tanto tiempo entre la aparición de la vida y su diversificación?¿Cuál de las hipótesis anteriores apoya este hecho?

Por las fases de calentamiento por las que ha pasado a planeta se han caracterizado por una menor riqueza de géneros y de familias enteras de seres vivos.

5.¿Qué se ha descubierto con la Drosophila USA y Bogotá?

La mosca Drosophila ha resultado un modelo muy útil para estudiar los fundamentales genéticos de la especiación. La especie americana Drosophhila se separo hace 200.000 años en dos subespecies llamadas USA y Bogotá.

Vida y Artes

Artículo: Resucitar al neandertal no es posible. Todavía

El genoma del mamut abre la puerta a revivir especies extinguidas - Las dificultades técnicas no son insalvables, pero surgen dilemas éticos

El genoma recuperado de los hielos siberianos es un paso enorme que no osó imaginar ni el recién fallecido Michael Crichton en Parque Jurásico. De ahí a resucitar al mamut median obstáculos formidables que la genética actual no puede resolver. Pero todos los problemas son puramente técnicos, y se irán esquivando tarde o temprano. ¿Veremos un safari park en Siberia con los mamuts devueltos a la vida por la gracia del hombre? Y, sobre todo, ¿qué pasará después con los neandertales, segundo genoma fósil previsto?
Un óvulo fecundado humano y uno de mamut son casi lo mismo. Si el primero produce una persona y el segundo un mamut es por el genoma, o conjunto de los genes, que dirige el desarrollo y la evolución. El genoma del mamut consiste en 4.000 millones de bases, o letras químicas del ADN (aggcttcaa...), y secuenciarlo es determinar su orden exacto. Esto es lo que (casi) han conseguido recientemente científicos rusos y norteamericanos.

Los fósiles de genes obtenidos son parciales y con múltiples errores

'Parque Jurásico' tiene una base científica, aunque todavía lejana

La comparación del genoma humano y del neandertal ya está en marcha

Un proyecto prevé un 'safari park' con 'seudomamuts' nacidos de elefantas

El objetivo no debe ser revivir fieras, sino saber por qué se diferencian

Secuenciar el ADN no implica que se sepa manipularlo y recrear organismos

El genoma del mamut actual es una copia imperfecta de un libro (técnicamente, su cobertura es de 0,7 veces un genoma). Según estima el cazador de genomas fósiles Svante Pääbo, director del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva en Leipzig, una secuencia de "calidad razonable" precisaría una cobertura de 12 veces, o 12 libros imperfectos.
Y aún así, una "calidad razonable" significa un error por cada 10.000 bases (las letras a, g, c, t del ADN). Como el genoma de esta especie tiene unos 4.000 millones de bases, eso da un total de 400.000 errores. Y los "errores" en el genoma de papel se convertirían en "mutaciones" reales en el mamut reconstruido.
"Todavía no podemos devolver el mamut a la vida", dice el subdirector del centro de ADN antiguo de la Universidad de Adelaida, Jeremy Austin. "Una secuencia genómica no hace un ser vivo. Todo lo que tenemos ahora es un genoma parcial, con un considerable número de errores. Sería como intentar fabricar un coche con sólo el 80% de las piezas, y sabiendo que algunas están rotas".
Sin embargo, ninguno de estos impedimentos es insalvable. Sortearlos es sólo cuestión de más mamuts y más dinero. Y la solución a muchos otros problemas aparentemente más graves puede ser más simple aún: hacer trampas. Se trata de no obsesionarse con reproducir fielmente un mamut, sino en conformarse con algo que lo parezca. La evolución biológica, al fin y al cabo, es también una oportunista.
Por ejemplo, los genes del mamut son ahora entidades virtuales: textos (aagattcct...) escritos en un papel, o grabados en la memoria de un ordenador, y será preciso convertirlos en cosas, ADN real empaquetado en cromosomas palpables, para que sirvan de algo. "Aún teniendo un genoma completo y lo bastante preciso", apunta Jeremy Austin, "queda la cuestión de cómo construir los cromosomas". Ni siquiera sabemos cuántos cromosomas tenía el mamut.
Pero es probable que no haga falta. Dos especies de moscas indistinguibles a simple vista pueden diferir enormemente en su estructura cromosómica. Incluso dos personas diferimos algo en ella. Los elementos esenciales de cada cromosoma son los que inician su duplicación en cada ciclo de división celular -orígenes de replicación- y los que garantizan la distribución de las dos copias a las dos células hijas -centrómeros-. Y ambos se han sintetizado artificialmente con éxito.
Lo mismo vale decir para empaquetar los cromosomas en un núcleo. Y el resto son técnicas que no se han probado todavía en elefantes, pero que resultan ya cotidianas en otros mamíferos: introducir el núcleo en un óvulo, estimularlo para que empiece a desarrollarse e implantarlo en una elefanta. Se trata de los pasos de una clonación, aunque entre especies distintas, y una de ellas inexistente.
Por los proyectos conocidos hace años, el primer objetivo de una hipotética resurrección del mamut será probablemente un safari park. En 2002, por ejemplo, un equipo de científicos japoneses financiados por la compañía tecnológica Field inspeccionaron los hielos siberianos en busca de mamuts bien preservados. Les interesaban en concreto sus testículos, porque el esperma es uno de los tejidos que mejor se conservan en frío. Su intención era utilizar un espermatozoide para fecundar un óvulo de elefanta. Si naciera una hembra híbrida, la volverían a fecundar con otro espermatozoide del mamut original, y así hasta hacer un safari park de 150 kilómetros cuadrados en la república siberiana de Sakha, en el noreste de Rusia.
Si la finalidad de resucitar al mamut es exhibirlo en un safari park siberiano, las trampas pueden llevarse al extremo, tal y como sugiere Pääbo en Nature. El Instituto Broad de Cambridge, Massachusetts, uno de los nodos del proyecto genoma, trabaja ya en la secuencia de uno de los parientes vivos del mamut, el elefante africano Loxodonta africana.
Comparar los genomas de los dos paquidermos conducirá a los científicos a los genes clave que distinguen al mamut, en concreto a los responsables de su color oscuro, de su abundante pelo y, sobre todo, de sus aparatosos colmillos. Pääbo cree que la introducción de esos pocos genes en un vulgar elefante produciría algo lo bastante parecido a un mamut como para exhibirlo en un safari park. Un seudomamut de feria.
"No sería un mamut en ningún sentido que pudiera satisfacer a un purista", dice el genetista de Leipzig, "ni a un ecologista, ni al idealista que sueñe con restaurar un grandioso pasado perdido. Pero sería suficiente para un parque de atracciones y evitaría los problemas técnicos más peliagudos. Y es todo lo que puedo aspirar a ver en mis años de vida".
Michael Crichton acertó tres veces con su novela Parque Jurásico (1990). Primero, predijo la resurrección de especies extintas. Segundo, su exhibición en parques de atracciones. Y tercero, las trampas a la Pääbo. Sus científicos no pudieron recuperar ningún genoma completo de dinosaurio, así que introdujeron genes clave de dinosaurio en simples ranas (una elección discutible; el avestruz parece mejor opción, ya que las aves evolucionaron de los dinosaurios). Así que los monstruos jurásicos del parque no eran más que unos seudosaurios de feria incapaces de satisfacer a un purista. Ello no les impedía dar bocados.
El verdadero dilema ético es que, en cuanto se pueda resucitar al mamut, se podrá resucitar también al neandertal, pues éste será el segundo genoma fósil secuenciado. Ésta es una cuestión totalmente distinta, y no por cuestiones ecológicas. Los problemas técnicos serán tan formidables como en el caso del mamut. Pero también de modo similar, ninguno de ellos será insalvable. Y la solución estará en no obsesionarse con reproducir fielmente un neandertal, sino en conformarse con algo que lo parezca.
La comparación del genoma humano con el neandertal ya está en marcha, y poco a poco irá revelando los genes específicos del neandertal. Será entonces posible crear un seudoneandertal, pero la historia parece ahora muy distinta, porque hablamos de una especie humana inteligente, que cuidaba a sus enfermos y enterraba a sus muertos.
Los neandertales se extinguieron hace menos de 30.000 años. Las últimas poblaciones vivieron en Gibraltar. Su capacidad craneal era mayor que la nuestra, y las evidencias anatómicas y genéticas apuntan a que poseían la facultad del lenguaje. Se extendieron por todo el continente europeo durante cientos de miles de años, y coexistieron con nuestra especie, el Homo sapiens, durante cerca de 10.000 años en Europa. Nuestro papel en su extinción es un misterio.
En cualquier caso, el avance de la genética ha resultado más rápido de lo que imaginó Crichton, o cualquier científico en 1990. Los únicos genomas secuenciados por entonces eran de virus, con unas 10 kilobases (10.000 letras del ADN).
El genoma humano es 10.000 veces mayor, y los mamuts y dinosaurios andan cerca, de modo que leer un genoma fósil completo de estos animales era inimaginable (de ahí las ranas). Pero 20 años después es un hecho.
"El campo del ADN antiguo ha avanzado mucho desde el primer estudio, de 1984, que consiguió una pizca de material genético del quagga, una especie de cebra extinta", dice Michael Bunce, jefe de ADN antiguo de la Universidad de Murdoch, en Australia Occidental. Para este científico, como para la mayoría, el mayor interés de estos trabajos no es revivir a las fieras, sino aprender cómo los genomas computan a los organismos, cómo las variaciones de los genes alteran la forma y las características de las especies.
"Comparando los genomas del mamut y de los elefantes actuales, o del neandertal y los humanos modernos, podemos empezar a responder las cuestiones biológicas más fundamentales", afirma Bunce. "¿Qué genes son responsables de qué rasgos físicos? Comparado con sus primos africanos, ¿qué genes alteraron al mamut para adaptarlo a los climas fríos?
En el fondo, Bunce está buscando los mismos genes que los hipotéticos creadores del safari park, aunque por distintas razones: "¿Pero podremos en unos años devolver al mamut a la vida? Nada de eso. Que sepamos la secuencia de ADN de algo no quiere decir que podamos manipularlo genéticamente para recrear el organismo extinto. Este tipo de desarrollo es todavía una fantasía", sentencia el experto.
Pero hay una palabra que aparece por todas partes en este contexto: todavía.

Un túnel del tiempo

Hay túneles del tiempo genéticos que ningún novelista ha explorado, pero que los lingüistas utilizan a diario. No hay grabaciones de hace 10.000 años que demuestren que pie se decía pod en la lengua indoeuropea ancestral. Los lingüistas comparan pie, foot, vot, pes y pada, y deducen cuál es su origen evolutivo. Los biólogos pueden hacer lo mismo con los genes.
La comparación entre genomas y lenguajes es más que una metáfora, porque el ADN es un texto en sentido muy literal. Todos los genes tienen la misma estructura (la famosa doble hélice del ADN). La información genética está en lo único que distingue a un gen de otro, que es el orden de las bases (las letras a, g, c, t) en hileras. Como la información en un texto está contenida en el orden de las letras.
La comparación entre genomas de mamíferos permite reconstruir el genoma del primer mamífero. La comparación entre humanos, moscas y medusas revela el del primer animal, el origen de la evolución animal. Lo mismo vale para cada gen concreto. No hace falta recuperar físicamente aquel ADN de hace 600 millones de años. Se puede deducir, como la palabra pod.
Si hay una conclusión general, es que todas las funciones fundamentales estaban ya en el primer animal, hace 600 millones de años. La evolución ha consistido desde entonces en amplificar y refinar funciones concretas en cada linaje animal. Por ejemplo, los sentidos siempre han existido, y todos tienen una lógica genética similar. Pero los genes de los receptores sensoriales (olfativos, del tacto y demás) se propagan y retraen continuamente en el genoma para adaptarse a las demandas del entorno.
Los genetistas también exploran los futuros posibles. Utilizan los mismos mecanismos que la evolución, sólo que en simulaciones aceleradas. Por ejemplo, las proteínas suelen estar hechas de módulos, y la evolución genera novedad recombinándolos. Las opciones combinatorias son inagotables, y los seres vivos sólo usamos una pequeña fracción de las posibles. En el laboratorio se pueden crear muchas funciones nuevas por este método.
Un safari park verdaderamente rompedor no rescataría el pasado del hielo. Lo deduciría de sus herederos actuales. Y mostraría a éstos sus futuros posibles, aparte de una extinción cierta.

Preguntas:

 1.¿Qué se ha conseguido con el mamut y que hace falta para recrearlo?

Se ha conseguido el 0,7% el genoma de un mamut de los hielos siberianos, haría falta 12 veces más con una calidad razonable(un error cada 10.000 bases o 400.000 errores para un genoma de 4.000.000.000 de bases, estos errores mutaciones del mamut reconstruidos, harían falta mamut, dinero y hacer trampas.

2.¿Qué faltaría para hacer una vez conocidos los genes del mamut?

Habría que empaquetar lo en cromosomas y los cromosomas en un núcleo y meter este núcleo, estimularlo hasta que empiece a desarrollar e implantarlo a un elefante.

3.Con qué finalidad se están realizando estos estudios.

Recrear los mamut para un Safari Park.

4.¿Cuál sería otra forma más sencilla de recrear el mamut?

Buscaron en los hielos siberianos testículos del mamut , pues los espermas se conservan bien en el hielo y formaban con ellos óvulos de elefante y crear un híbrido, si naciera un híbrido hembra, se volvería a fecundar con esperma de mamut y sería mas mamut.

5.¿Qué ocurría en la novela de "Parque Jurásico" de 1990?

Sería comparar el genoma de mamut encontrado con su pariente vivo el elefante Africano y localizar los genes claves que los diferencias. Introducieron estos genes en un elefante se produciría algo muy parecido a un mamut sin serlo.Este camino sería el más sencillo y evitaría todas las dificultades.

6.¿Qué se plantea hacer con el genoma de neardental?

Se introducían genes de dinosaurios en un anfibio (rana) y se formaban dinosaurios.

7.¿Cuál es el mayor interés científico de estas investigaciones?

Saber como las variaciones en los genes alteran la forma y la caracteristica de las especies.

Artículo " Cuasicristales, osadía, tesón y belleza"

Artículo "Cuasicristales, osadía, tesón y belleza"

Cuasicristales, osadía, tesón y belleza.

Belleza es sinónimo de simetría, de orden, y de eso va la cristalografía. Los cristales no son otra cosa que apilamientos ordenados de pedacitos idénticos de materia (átomos, moléculas, macromoléculas ...). No vemos ese orden íntimo porque esos pedacitos de materia son demasiado pequeños para nuestros ojos, e incluso para nuestros microscopios, pero podemos reconocer el resultado de ese orden regular en las subyugantes y angulosas formas externas de los cristales. Y podemos notarlo a diario por las propiedades derivadas de ese orden interno: en alimentos que comemos, en medicinas que tomamos, en dispositivos tecnológicos que usamos, o en los huesos que nos mantienen erguidos. Casi todo está basado en cristales.

El mundo que tenemos ahí afuera cada vez se revela menos clasificable.

¿Cuántos tipos de cristales existen? Es decir, ¿de cuantas formas distintas puede ordenarse la materia? Aunque parezcan ilimitadas, lo cierto es que son muy pocas las opciones para rellenar ordenadamente un espacio repitiendo periódicamente una misma pieza. Por ejemplo, si queremos rellenar una superficie lo podemos hacer con rectángulos, con triángulos, con cuadrados o con hexágonos, pero no con pentágonos. Por eso no venden losetas pentagonales, o si las venden, se combinan con los rombos necesarios para rellenar los inevitables huecos entre pentágonos. Desde el siglo XIX, la cristalografía goza de una preciosa demostración de que hay únicamente 17 formas distintas de alicatar una superficie, formas que se pueden disfrutar visitando la Alhambra, ya que eran conocidas por los geómetras árabes. Y también se demuestra que sólo existen 230 formas distintas de empaquetar periódicamente un volumen con unidades idénticas. Ni una más, ni una menos.

Los cristalógrafos comprobamos ese orden cuando iluminamos un cristal con un haz de electrones, neutrones o rayos X. Entonces el cristal genera (difractando la luz) bellas constelaciones de puntos que muestran la simetría del ordenamiento. Y siempre esas constelaciones coinciden, como manda la teoría, con una de las 230 formas distintas de empaquetamiento. Siempre con simetría de orden uno, dos, tres, cuatro o seis. Nunca con ejes de rotación de orden cinco, ni más de seis.

Hace 29 años, durante una estancia sabática en Estados Unidos, el israelí Daniel Shechtman realizaba uno más de los estudios de difracción que se hacen a diario, cuando observó que su constelación de puntos tenía una simetría de orden cinco: ¡pentágonos! Un científico que no mereciera un Nobel habría pensado que había cometido un error, y se hubiera olvidado de ello. Dan Shechtman no. Lo revisó una y otra vez y se lo contó a sus colegas de laboratorio. Ellos le dijeron que eso era imposible y que él debería saberlo. Repitió los experimentos, comprobó una y otra vez los resultados y trató de publicarlos sin éxito. Los publicó dos años después con ayuda de otros colegas.

Les asaetearon con duras críticas, incluyendo la de cristalógrafos y químicos tan excelsos como Linus Pauling, dos veces laureado con el Nobel. ¡Cómo iba a ser errónea una teoría cerrada y probada durante más de un siglo! Le resultó difícil seguir investigando, pero no cejó en el empeño.

Más tarde, otros colegas descubrieron muchos más casos similares que también rompían la simetría canónica de la cristalografía. La explicación estaba en algo que los matemáticos habían encontrado unos años antes: que las superficies y los volúmenes pueden rellenarse completamente siguiendo pautas regulares pero no necesariamente, periódicamente perfectas. Por ejemplo, pueden hacerlo con simetría de dilatación, siguiendo pautas como la serie de Fibonacci, ligada al famoso número de oro, para algunos el canon geométrico de belleza.

Lo que Shechtman había encontrado eran los primeros materiales que -contra todo pronóstico- estaban ordenados cuasi periódicamente, es decir, los cuasicristales. Ya se le busca a este descubrimiento aplicaciones como materiales antiadherentes, aislantes y en la fabricación de aceros de alta tecnología. Pero eso cuenta poco en este caso. Lo que importa es que la tenacidad de este israelí ha roto una teoría considerada cerrada, intachable e intocable, mostrando que aún le queda larga vida a la cristalografía y que el mundo que tenemos ahí afuera, cada vez se revela menos discreto, menos compartimentado y clasificable y más continuo de lo que parecía.

Este Nobel de Química es un premio a la mera curiosidad, el motor de todo descubrimiento. Y también una llamada de atención para los jóvenes científicos. Como el propio Shechtman aconseja, "si encuentras algo radicalmente nuevo, defiéndelo". Te lloverán las críticas, y serán más duras cuanto más heterodoxo sea tu hallazgo. Si estás en lo cierto, al final te darán la razón. Y si no, todos habremos aprendido mucho en el camino.

Preguntas:

1. Cómo se estudian los cristales si no podemos verlos?

Haciéndoles radiografías. Cuando le hace la radiografía sale una serie de puntos, esos puntos son los elementos de simetría.

2.¿Qué descubrió Daniel Shehtman y como se lo tomo?

Descubrió la simetría pentagonal, en contradicción con los postulados de la cristalogria establecida hasta el momento.

Cuacristales materiales ordenados quasiperiodicamente. 

3.¿Cómo se aplica su descubrimiento?

Las matemáticas habían demostrado que se pueden llenar volúmenes con formas regulares aunque no necesariamente con una periodicidad perfecta.

Sherman lo demostró en la naturaleza con los cristales.

4.¿Cuál es la importancia de su descubrimiento?

La tenacidad demostrada de Daniel , ha roto una teoría considerada cerrada, imposible, mostrando que aun quedan descubrimientos en Cristalografia.

5.¿Qué le recomienda a los jóvenes investigadores?

Que si encontrabas algo realmente nuevo lo defendieras.

Artículo " Con galaxias y a lo loco"

Artículo "Con galaxias y a lo loco"

"CON GALAXIAS Y A LO LOCO" El País, 12 de Octubre de 2011
En el horno la masa de un pan de nueces se expande, pero las nueces no. Del mismo modo, observamos que el universo está en expansión: las galaxias tienen tamaños estables, pero el espacio entre ellas se estira. Mirando el universo desde cualquier galaxia, astrónomos de aquí o de allá podrían pensar que ellos están en reposo mientras que los demás se alejan, más velozmente cuanto más lejos estén. Pero esta velocidad es solo aparente: las nueces no se desplazan, es la masa la que se hincha. Edwin Hubble, en 1928, se hizo famoso por descubrir la expansión universal, aunque lo más novedoso de su publicación fuese el bello título: El Reino de las Nebulosas (o galaxias). En su favor diré que era un gran futbolista... pero eligió ser astrónomo. Los salarios relativos no eran lo que son.
 Si pidiera un litro de futura supernova le darían una botella de dos toneladas Lo único capaz de acelerar la expansión del universo es su energía oscura.
 Para comentar el descubrimiento premiado este año con el Nobel conviene ir pasito a paso. La expansión del pan es algo más fácil de visualizar que la del cosmos. La entendemos (esta última) en el contexto de la teoría de la gravitación de Einstein, o Relatividad General, comprobada -a escalas menores que el universo- con precisión asombrosa. El pan se expande en el espacio que lo circunda, pero el universo no. El espacio y el tiempo son propiedades intrínsecas del universo y nacieron con él. La frase "al norte del Big Bang" es aún más indefendible que la de "antes del mismo".
Otros pasitos: una supernova es una estrella que explota; su luminosidad aumenta hasta competir con la de una galaxia entera. Las supernovas más luminosas -visibles hasta mayor distancia- son de tipo Ia, apodadas SN Ia. Tienen masas tan grandes como la del Sol pero, antes de explotar, son tan pequeñas como la Tierra. Consecuentemente, son muy densas: diga "póngame un litro de futura SN Ia" y le darán una botella de dos toneladas de masa.
Al parecer, las SN Ia explosionan al volverse inestables tras haberse zampado parte de otra estrella muy cercana. No está demasiado claro por qué, pero una virtud de estas supernovas es que su luminosidad es (con pequeñas correcciones) fija o estándar. Si tuviéramos un tren estándar (que pitase siempre con la misma nota e igual de fuerte) podríamos saber cómo está de lejos y a qué velocidad va, midiendo la intensidad y frecuencia de su pitido; lo oímos más flojo cuanto más lejos está, más grave cuanto más raudo se aleja. Pues con la luz de las supernovas, igualito. Uno puede medir la distancia y la velocidad aparente de las galaxias en las que las SN Ia están. Midiendo docenas de ellas, desde cercanas a muy lejanas, se consigue reconstruir buena parte de la historia de la expansión del universo. Historia porque mirando lejos miramos al pasado, la luz tarda en llegar.
La mitad del Nobel de Física de 2011 le ha tocado a Saul Perlmutter, líder de un grupo de cazadores de supernovas y sendos cuartos a Brian Schmidt y Adam Riess, del grupo competidor. No se hubieran repartido el Gordo si el resultado no fuese inesperadamente loco: el universo no solo se expande, sino que está acelerando. Cuando lo anunciaron, en 1998, hasta a ellos les costaba creérselo.
Más pasos: a una bola de billar le basta su inercia para moverse a velocidad constante, un cohete necesita algo que lo acelere. Evitando discutibles imitaciones, lo único capaz de acelerar la expansión del universo es su energía oscura, que Einstein inventó bajo el nombre de constante cosmológica. Esa energía sería la del vacío, lo que quedaría en el cosmos si pudiéramos sustraerle toda la materia y radiación que contiene. Que el vacío sea distinto de la nada es fascinante, que pueda ejercer sobre sí mismo un efecto gravitacional repulsivo que acelere el universo... lo es más. Pero la mayor sorpresa surge de la combinación de los datos de las SN Ia con otros, en particular los de la radiación cósmica de fondo, que nos llega de cuando el universo era un jovencito de 379.000 años de edad, unas 36.000 veces más joven que ahora. En promedio, la energía del vacío contribuye un 75% de la densidad de energía del universo, el resto es materia, de la cual solo 1/5 es la ordinaria, de la que nosotros y las estrellas estamos constituidos.
También le atribuimos al vacío, por el llamado mecanismo de Higgs, la generación de la masa de las partículas elementales, solo las partículas de luz tienen masa nula. Una vibración de la sustancia del vacío sería el tan buscado bosón de Higgs, que algunos madridistas llaman la partícula de Mou. Pero el valor medido de la constante cosmológica y el que uno sospecharía a partir del mecanismo de Higgs discrepan enormemente, paso atrás.
Ultimo paso: el universo visible es una parte del universo, puesto que solo podemos ver hasta el horizonte: allá desde donde le ha dado tiempo a la luz a llegarnos desde que el cosmos nació. Por eso, el año pasado el universo visible era un año-luz más pequeño que hoy (incluso más, ya que se está expandiendo). La parte del universo que aún no vemos se está alejando de nosotros a una velocidad (¡aparente!) mayor que la de la luz, que es la máxima a la que podemos enviar información de un lugar a otro. ¡Pero del universo hoy invisible no nos llegará información hasta que lo veamos!
Si los neutrinos pudiesen viajar más rápido que la luz, como los autores del experimento Opera han anunciado recientemente, la explicación más razonable -de lejos- sería que las leyes de la relatividad fueran válidas para todo ente... menos el vacío. Pero los resultados de Opera, si así fuera, serían inconsistentes consigo mismos. Por ahora, opino, Einstein puede reposar tranquilo, aunque su energía oscura aún no esté del todo clara.

Preguntas:
1.¿Qué es una supernova y una SINa? Explícate.

Una supernova es una estrella moribunda que explota.
SNIa son las más luminosas y de luminosidad constante.

2.¿Qué dicen las estrellas SNIa del Universo?

Nos dicen velocidad y distancia aparente de sus galaxias, demostrando que el universo se expande aceleradamente.

3.¿Cuándo se ralentizó y cuando se aceleró la expansión del universo?  

Se ralentizó después del Big-Bang y se viene acelerando desde hace 5.000 millones de años.

4. ¿Quién se opone a la expansión del Universo y que es lo que acelera?  

La gravedad se opone y la energía oscura (la que quede en el universo tras quitarle toda la materia y radiaciones) la acelera.

5.¿Es visible todo el Universo desde la Tierra? ¿Cómo varía?

Solo el horizonte que por una expansión se va ampliando continuamente a razón de un año luz al año.

6.¿Realmente las galaxias se alejan más rápidamente cuánto más lejos se encuentran?

En el horno la mas de pan de nueces se expande, pero las nueces no se desplazan. Las galaxias no se mueven es el espacio entre ellas que se hincha.


7.¿El universo, el espacio y el tiempo siempre han existido?

No, el espacio y el tiempo nacen con el universo.

Artículo " Hay otros mundos posibles"

Artículo "Hay otros mundos posibles" 
 "HAY OTROS MUNDOS POSIBLES" El País 17 de Enero de 2010 

 Los físicos llevan décadas perplejos por la inverosímil precisión con que parecen ajustadas las constantes fundamentales de nuestro cosmos. Por ejemplo, bastaría aumentar en un 0,2% la masa del protón para que fuera imposible construir un solo átomo. Sin átomos no habría estrellas ni planetas, ni por tanto seres vivos. De modo similar, si la fuerza que mantiene unido el núcleo de los átomos (la fuerza nuclear fuerte, para distinguirla de la débil) tuviera una magnitud ligeramente diferente, las estrellas no habrían podido cocinar el carbono en que se fundamenta toda la materia orgánica. 

Otras constantes físicas también parecen tener el valor adecuado, dentro de unos márgenes muy estrechos, para permitir la evolución de la vida. Entre ellas están la vida media del neutrón, la masa del electrón o la magnitud de la gravedad y las demás fuerzas fundamentales de la naturaleza. Parecemos vivir en el único universo habitable. Los físicos suelen llamar a esta idea el "principio antrópico", un nombre no sólo confuso, sino casi cabalístico.

Según estos físicos, hay muchos otros conjuntos de leyes físicas que son compatibles con la vida. Es decir, que hay otros universos posibles que son también habitables. Jenkins y Perez han presentado sus teorías en Physical Review D (agosto de 2006 y marzo de 2009) y Scientific American (enero de 2010).
Pero todos estos argumentos se basan en cálculos que modifican una sola constante fundamental, dejando igual todas las demás. Los estudios de Alejandro Jenkins, de la Universidad Estatal de Florida, y Gilad Perez, del Instituto Weizmann en Rehovolt, Israel, muestran ahora que las cosas son muy diferentes si se alteran varias constantes a la vez.Es curioso que el primer científico en utilizar un argumento antrópico de ese tipo no fuera un físico, sino un naturalista, y más curioso aún que se tratara de Alfred Russell Wallace, codescubridor junto a Darwin de la evolución por selección natural. Wallace escribió en 1904: "Es posible que un universo tan enorme y complejo como el que vemos a nuestro alrededor sea un requerimiento absoluto para producir un mundo adaptado en todo detalle para que la vida se desarrolle ordenadamente y culmine en el hombre".

Un caso muy notable son los universos sin fuerza nuclear débil (o universos weakless, como ellos los llaman), una de las cuatro fuerzas fundamentales de la física junto a la gravedad, el electromagnetismo y la fuerza nuclear fuerte mencionada antes. La fuerza débil es responsable de la radiactividad, lo que incluye la conversión de protones en neutrones (que emite radiación).

La fuerza débil fue necesaria poco después del Big Bang para que los primitivos grupos de cuatro protones se convirtieran en átomos de helio, formados por dos protones y dos neutrones. Pocas cosas parecen tan poco negociables en la física.

Sin embargo, Perez y su equipo han diseñado un universo con sólo tres de las fuerzas fundamentales, eliminando por completo la fuerza nuclear débil. Aunque ello requiere ajustar varios parámetros del modelo estándar de la física de partículas, el resultado es que las tres fuerzas restantes se comportan igual que en nuestro universo.

También la masa de los quarks es la misma. Los quarks son las partículas elementales que constituyen a los protones y los neutrones, y por tanto a todos los núcleos atómicos. En el universo sin fuerza débil de Perez, los núcleos de helio se construyen de otra forma (a partir de la fusión de dos tipos de hidrógeno). Pero forman estrellas de todos modos, que es de lo que se trata.

Las estrellas vivirían menos (nuestro Sol estaría ya hacia el final de su vida) y brillarían menos, por lo que la Tierra tendría que estar seis veces más cerca del Sol, y éste les parecería enorme a sus habitantes. Pero el caso es que podría haber habitantes.

Los movimientos de los continentes y la actividad volcánica se deben también a la desintegración radiactiva del uranio subterráneo, luego en el universo de Perez no habría nada de eso. Sin embargo, la química sería muy similar a la nuestra, si bien "la tabla periódica sólo llegaría hasta el hierro", como dice el físico.

Una solución a la paradoja del principio antrópico ha sido propuesta por el físico teórico Lee Smolin, del Perimeter Institute de Waterloo (Canadá). Consciente de que la selección natural de Darwin (y Russell) es una teoría capaz de generar diseños sin necesidad de un diseñador, Smolin ha tomado prestada la idea para eliminar la necesidad de diseño que parece implicar el principio antrópico.

Muchas estrellas acaban sus días colapsándose para formar un agujero negro, y de cada agujero negro -propone Smolin- puede surgir un nuevo universo con unas leyes físicas similares, aunque no idénticas, a las del universo anterior.

Si esas leyes son incompatibles con la formación de estrellas, el nuevo universo se habrá quedado sin gónadas: no hay estrellas, no hay agujeros negros, no hay nuevos universos hijos. Los universos que mejor se reproducen son, por definición, los que tienen las leyes físicas más adecuadas para la formación de estrellas, y por tanto de seres vivos.

Naturalmente, esta idea implica que existen innumerables universos. Pero esto es algo que muchos físicos creen probable de todos modos, y por otras razones. Esta línea de pensamiento arranca de otra paradoja: el gato de Schrödinger.

El gran físico Erwin Schrödinger ideó esta paradoja porque, al igual que Einstein, no podía creer que Dios jugara a los dados con el mundo. Un gato está encerrado en una caja junto a un trocito de uranio radiactivo. Un átomo de uranio puede desintegrarse, pero no hay forma de predecir cuándo. Todo lo que la física cuántica nos permite saber es cuál es la probabilidad de que se desintegre en un plazo dado: digamos, por ejemplo, que hay una probabilidad del 50% de que cualquier átomo del trocito de uranio se desintegre en el próximo segundo.

En la caja hay un contador Geiger (capaz de detectar las partículas alfa de la desintegración) conectado a un martillo suspendido sobre una ampolla de gas mostaza. Si a cualquier átomo de uranio le da por desintegrarse en el próximo segundo, adiós gato. Pero, hasta que no abramos la caja, no tenemos forma de saber si el gato está vivo o muerto. Sólo sabemos que hay una probabilidad del 50% de que esté vivo y otra del 50% de que esté muerto.

Pero, según la física cuántica, el átomo de uranio está 50% intacto y 50% desintegrado a la vez. Luego el gato está 50% vivo y 50% muerto a la vez. Por supuesto, al abrir la caja veremos que el gato está vivo, o que está muerto. Y si está vivo, ¿dónde está el 50% de gato muerto que coexistía con él hasta que abrimos la caja? Para Schrödinger, esta consecuencia absurda de la interpretación probabilística del mundo subatómico demostraba que esa interpretación era incorrecta. Dios no juega a los dados.

El físico alemán Dieter Zeh, sin embargo, se dio cuenta en 1970 de que había una trampa en la paradoja de Schrödinger. El estado mágico en el que las probabilidades se superponen (ese gato que está 50% vivo y 50% muerto simultáneamente) existe, pero es muy frágil. Una simple molécula de aire que choque con el gato basta para destruir la magia. El gato vivo-muerto se ramifica en un gato vivo y un gato muerto que ya no se pueden comunicar entre sí.

Pero, una vez perdida la coherencia, ¿dónde están los dos gatos, el vivo y el muerto? El estudiante Hugh Everett III propuso la solución en 1957, al leer su tesis doctoral: ambos gatos existen, pero en dos universos paralelos. En el primer universo, tú abres la caja, ves el gato muerto y te preguntas dónde está el gato vivo. En el otro, ves el gato vivo y te preguntas dónde está el gato muerto.

"En esta misma habitación", escribe el físico teórico Michio Kaku, "coexisten mundos donde los alemanes ganaron la II Guerra Mundial, donde los extraterrestres nos han visitado desde el espacio exterior, donde usted no ha nacido". Otro físico, Frank Wilczek, añade: "Una infinidad de copias levemente diferentes de nosotros mismos están por ahí viviendo sus vidas paralelas, y en cada momento surgen nuevos duplicados que van ocupando nuestros muchos futuros alternativos".

El núcleo atómico se compone de protones y neutrones, que a su vez están hechos de quarks. El protón y el neutrón tienen masas muy similares, pero no idénticas: el neutrón es un 0,1% más pesado que el protón. Ese porcentaje se puede alterar (imaginariamente) jugando con las masas de los quarks, y así lo ha hecho el equipo de Jenkins.

Si la diferencia de masas creciera levemente, desaparecerían los átomos fundamentales para la química orgánica, como el carbono y el oxígeno. Y si la situación se invirtiera, haciendo al protón más pesado que el neutrón, ni siquiera existiría el átomo más simple, el hidrógeno, con un solo protón y ningún neutrón. Ésta es una manifestación más del principio antrópico.

Pero, nuevamente, hay múltiples salidas que nadie había considerado hasta ahora. Cada elemento químico existe en varias formas, o isótopos, todos con el mismo número de protones, pero con algunos neutrones más o menos. El hidrógeno, por ejemplo, siempre tiene un solo protón, pero puede contener además un neutrón (se llama entonces deuterio) o dos (tritio). El hidrógeno común no tiene ninguno.

Y esos dos isótopos pesados del hidrógeno sí serían estables en un intervalo de condiciones más amplio. Lo mismo vale para algunos isótopos del carbono y el oxígeno. Según los cálculos de Jenkins, la relación de masas entre el protón y el neutrón no sólo puede crecer 20 veces respecto a nuestro universo (del 0,1% hasta el 2%), sino incluso invertirse hasta que el protón pese un 1% más que el neutrón. En todos esos universos habría formas estables del hidrógeno, el carbono y el oxígeno.

¿Quiere decir eso que podría haber vida? Jenkins y Perez creen que sí, aunque no sería exactamente la vida que conocemos. Los océanos, por ejemplo, estarían hechos de agua pesada (la versión del H2O en que los dos H son deuterio o tritio). Pero nada de esto parece un obstáculo insalvable para la evolución biológica.

La historia de la ciencia ha implicado hasta ahora nuestra expulsión progresiva del paraíso, o del centro geométrico de la creación. Copérnico y su modelo heliocéntrico son un caso bien conocido de expulsión, pero también frustrado en cierta medida, porque el paraíso se reencarnó enseguida en la forma de un sistema solar que abarcaba el universo entero.

Cuando se pudieron calcular las distancias a las estrellas, quedó claro que la creación era miles de veces mayor que nuestro sistema solar, pero entonces fue la Vía Láctea, nuestra galaxia, la que ocupó todo el cosmos. En las primeras décadas del siglo XX, los astrónomos descubrieron con perplejidad que ciertos objetos celestes, las nebulosas, eran en realidad galaxias enteras y verdaderas, pero todo el mundo supuso entonces que la Vía Láctea era la mayor y principal entre todas ellas.

Ahora que vivimos en un arrabal perfectamente vulgar de un cosmos tan enorme que ni la imaginación puede abarcarlo, sólo el propio cosmos puede ser especial, y por eso el principio antrópico se puede ver como la última reencarnación del paraíso. Pero la historia de la ciencia se repite. Parecemos condenados a ser cada vez menos especiales.

PREGUNTAS:

1.¿Quién fue el primero en afirmar que vivimos en el único Universo habitable y con qué argumentos?

Alfred Russell Wallage junto a Darwin.

Es posible que un universo tan enorme y complejo como el que vemos a nuestro alrededor sea  requeridimiento absoluto para producir un mundo adaptado en todo detalle para que la vida se desarrolle ordenadamente y culmine en el hombre.

2.¿Cuáles son las fuerzas fundamentales del Universo?

Son 4 fuerzas fundamentales llamadas: Fuerza Nuclear fuerte, Fuerza Nuclear Débil, electromagnetismos y gravedad.

3.Paradoja del gato de Schondiger.

Un gato que esta dentro de una caja junto con un átomo de uranio se muere si se desintegra (según la física cuántica tiene 50% de posibilidades de desintegrarse o no desintegrarse), con lo cual decía Schondiger tiene una probabilidad de 50% de estar vivo y otro tanto de estar muerto. Si abríamos la caja está muerto ¿donde esta el 50% de estar vivo?. Esto solo se cumple si los átomos están completamente aislados de todo.

4.¿Qué son los quarks?

Lo que forma neutrones y potrones. 

5.Breve historia de la explusión del ser humano del centro de la creación.

Geocentrismo, Eliocentismo, "Vialactismo", "Multigalixismo".
Ahora somos concientes de que vivimos en un trocito muy pequeño "Brazo de Orión" de un enorme cosmos , que además no es el único universo habitable.

6.¿Son las constantes, las propiedades del Universo las justas para permitir la vida?Pon dos ejemplos y explícalos.

Sí, la masa del potrón fuera mayor sería imposible construir un átomo y si la fuerza nuclear fuerte fuera diferente no se podría haber formado el carbono, fundamental para la vida, en el interior de las estrellas donde procede.

7.¿Para qué hizo falta la fuerza nuclear débil durante el Big-Bang y cómo se salva esta dificultad en un Universo sin esta fuerza?¿qué otras diferencias existirían en este caso?

Permitió la formación del helio a partir de cuatro protones.
Se podría salvar está dificultad si el helio se formase a partir de la fusión de dos átomos de hidrógeno en cuyo caso también se podrían formar estrellas que brillarían y vivirían menos por lo que la tierra, debería estar seis veces más cerca del sol que parecería enorme, para ser habitable aunque la tabla periódica de los elementos solo llegaría hasta el hierro y no existiría elementos radiactivos que movieran los continentes y alimentaran a los volcanes.

8.¿Qué ocurriría en el Universo si se pudiese modificar la masa de los quarks?

No se formarían ni el carbono ni el oxígeno o ningún átomo.

9.¿Qué son los isótopos?¿Permitirían ellos la formación de los átomos necesarios para la vida en otros universos posibles?

Isótopos son los mismos átomos con distinto número de neutrones.
Los isótopos de carbono, oxígeno, hidrógeno se formarían incluso con frustaciones entre el 0,1 y el 2% de masa de los quarks.

10.¿Cuál es el error que cometen los científicos que defienden el "principio antrópico"?

Demuestran sus afirmaciones alternando una sola de sus constantes "variables propiedades del universo".Otra cosa ocurre si se alteran varias constantes a la vez en cuyo caso aparecen otros universos distintos igualmente habitables.