Arqueología, la Isla de Pascua y el elixir de la eterna juventud

La búsqueda del elixir de la eterna juventud es uno de los Santos Griales de la Arqueología en muchas películas. Sorprendentemente, la rapamicina, que alarga la vida a ratones de laboratorio en su tercera edad, es un producto natural de la bacteria Streptomyces hygroscopicus, descubierta en muestras se suelo de la Isla de Pascua, Chile. Algo que William Mulloy, el “Indiana Jones” de la Isla de Pascua, nunca hubiera soñado. El artículo técnico ha sido aceptado en Nature pero ya se han hecho eco del mismo muchos medios (el antienvejecimiento atrae lectores), por ejemplo, el genial Javier Sampedro en “Hallado el primer fármaco que alarga la vida en los mamíferos,” El País, 09/07/2009 (que quizás llegue a portada en Menéame).

Para los que tengan acceso a una subscripción a la revista Nature, les recomiendo la lectura de Matt Kaeberlein, Brian K. Kennedy, “Ageing: A midlife longevity drug?,” News & Views, Nature advance online publication, 8 July 2009. Por cierto, el artículo está muy bien escrito. Los más agerridos preferirán ir directamente a la fuente, el artículo técnico David E. Harrison et al. “Rapamycin fed late in life extends lifespan in genetically heterogeneous mice,” Letter, Nature advance online publication, 8 July 2009.

Para los que no tengan acceso a Nature permitidme unas líneas (que por otro lado a mí me sirven para leerme con detenimiento ambos artículos técnicos que imprimí ayer tarde). No soy experto y mis comentarios son los propios de un aficionado.

Lo primero y más importante. No te acerques a la farmacia de la esquina a pedir cápsulas de rapamicina. Sus efectos potenciales inmunosupresores pueden ser muy perniciosos para tu salud. Así que cuidado. El descubrimiento publicado en Nature abre una nueva línea de investigación farmacológica pero todavía quedan lustros para que llegue al mercado un medicamento antienvejecimiento (si es que llega) basado en esta investigación.

Lo segundo, ya se sabía que la rapamicina alargaba la vida de invertebrados: levaduras de la cerveza, bacterias, gusanos y moscas de la fruta. Los investigadores del ITP querían estudiar los efectos de la rapamicina en ratones pero añadirla a la comida no producía efecto alguno en los ratones. Así que tuvieron que desarrollar un nuevo excipiente para la rapamicina que permite que sea ingerida en forma de cápsulas por vía bucal que se libere solo al alcanzar el intestino. Gracias a este nuevo procedimiento, que aplicaron a ratones que ya tenían 600 días de vida (el equivalente a unos 60 años en una persona) descubrieron que la rapamicina alarga en un 38% y 28% la vida de ratones hembras y machos, respectivamente. La figura de abajo os muestra los resultados del estudio. Los ratones tratados con rapamicina encapsulada a los 600 días de vida (curva roja) viven significativamente más que los no tratados. Los autores del estudio también consideraron otras drogas candidatas a alargar la vida como enalapril y CAPE (caffeic acid phenethyl ester) en dosis bajas y altas, pero no lograron alargar la vida respecto a los controles (curvas de otros colores).

¿Qué pasa si se les da a los ratones cápsulas de rapamicina a partir de los 270 días de vida en lugar de partir de los 600? Buena pregunta. Los machos se ven poco beneficiados por el tratamiento. Sin embargo las hembras si muestran en una mejora en su esperanza de vida. De todas formas, los investigadores han enviado el artículo antes de tiempo y de los ratones estudiados en este caso solo han fallecido el 51% de las hembras y el 68% de los machos. Así que, cuidado, las conclusiones en este caso están “con alfileres.”

¿Cómo actúa la rapamicina? Realmente no se sabe. Se sabe que comer poco alarga la vida. Así que los autores han estudiado la posibilidad de que la rapamicina produzca restricciones dietarias, pero han observado que los ratones envejecen sin mostrar ninguna reducción en su peso corporal. ¿Qué otra explicación puede haber? Todavía es pronto para saberlo. Claro que para publicar en Nature hay que mojarse y los autores proponen que la rapamicina actúa gracias a una combinación de efectos antineoplásticos (generan radicales libres), reforzar la resistencia celular ante esfuerzos y mejorar la respuesta celular ante la ingesta de nutrientes. Es decir, que no tienen ni idea.

En resumen, espero haberos aclarado algo. Aún así lo más importante, cuidado con los medicamentos milagro.

PERDÓN. Si eres lector de Menéame y llegas a esta entrada desde allí, perdón porque en la entrada aparece un enlace como “últimas relacionadas” con el título incorrecto “Cuidado, la rapamicina mata a los ratones de 270 días, aunque aumenta la vida de los de 600 días,” el primer título que le puse a la entrada y que decidí cambiar tras escribirla. Pero los errores debidos “a la tecla rápida” hicieron que se colara en Menéame. ¡Cosas de Menéame! Digo, ¡de la informática! Quiero decir, … ya me entendéis. Por cierto, no es la primera vez que me pasa.

Sobre quacks, crackpots, cranks y otras especies pseudocientíficas

Toda persona que afirme que la relatividad, la mecánica cuántica o la física de partículas son “obviamente” falsas, que proponga teorías “clásicas” que las sustituyan basadas en imágenes “intuitivas” más o menos ingeniosas, utilice o no matemáticas en sus descripciones, puede y debe ser calificado de quack, crackpot, crank, … o sus equivalentes en español.

¿Es tu caso? Puedes hacer varias cosas. Una, puedes calcularte tu “crackpot index” siguiendo el test de John Baez. Aunque muchos crackpots consideran que es una idiotez hacerlo. Como alternativa puedes aplicarte el test de quacks de Warren Siegel, al que ya le dedicamos una entrada en este blog (Cuá, cuá, cuá, …, para quienes prefieren pensar o soñar a trabajar o estudiar (o Siegel’s “are you a quack?”), Publicado por emulenews en Febrero 22, 2008).

Claro, me dirás, cómo voy a perder el tiempo haciendo dichos tests, prefiero dedicarme a hacer sudokus. Sin embargo, otros sí que se han atrevido a pasar los tests, por ejemplo, “A Discussion with a PhD Physicist Professor,” presenta la discusión entre el autor del Modelo Físico del Éter, que explica toda la realidad física conocida en la actualidad, según el autor, claro. El autor pasa el test de quacks de Warren y discute con Warren al respecto. Muy curiosas las respuestas de Warren (obviamente está en inglés). Os extraigo un trocito para que veáis de qué va: [Author] ”I’m not asking for a Nobel prize, I’m asking for the scientific community to carefully consider my theory and test its validity.” Su teoría numerológica (por llamarla de alguna manera) ”predice” 5 dígitos del momento magnético del electrón. [Warren] “The point is that 5 digits is nowhere near as good as 9. (…) As I said, no one will spend their time when you are still so far behind QED. QED agrees with experiment, yours doesn’t.“

Por cierto, si alguien quiere criticar a Warren, le facilitaré la vida, basta con que se lea su artículo Kiyoung Lee, Warren Siegel, “Simpler Superstring Scattering,” JHEP 0606:046: 2006 [ArXiv preprint gratis] donde es clave la suma “1-2+3-4+5-6+… = 1/4.” Curioso, pero así de sorprendentes son las técnicas de regularización infrarroja en teoría de supercuerdas. Fuera bromas, el artículo es bastante interesante.

Todo esto me recuerda al libro, que recomiendo, ”Voodoo science: the road from foolishness to fraud,” de Robert L. Park, Oxford University Press, 2002.

Sobre estos temas también me veo obligado a recomendar la refrescante lectura del artículo técnico de Justin Kruger y David Dunning, “Unskilled and Unaware of It: How Difficulties in Recognizing One’s Own Incompetence Lead to Inflated Self-Assessments,” Journal of Personality and Social Psychology, 77: 1121-1134, 1999 (versión de acceso gratuito), del que extraigo parte del resumen.

“People tend to hold overly favorable views of their abilities in many social and intellectual domains. This overestimation occurs, in part, because people who are unskilled in these domains suffer a dual burden: Not only do these people reach erroneous conclusions and make unfortunate choices, but their incompetence robs them of the metacognitive ability to realize it. Paradoxically, improving the skills of the participants, and thus increasing their metacognitive competence, helped them recognize the limitations of their abilities.”

Esta entrada está dedicada a MiGUi por su comentario “Me asombra tu magnanimidad. Dedicarle un artículo a alguien que spamea y no dejarlo por los suelos xD.”

Hasta cuándo cada nuevo genoma humano secuenciado se publicará en Nature

Próximamente se publicará en Nature el análisis del genoma completo de un coreano, llamado AK1, que se une a los genomas publicados de un africano (un Yoruba), dos individuos de origen europeo (James Watson y Craig Venter) y al de un chino (aparte del genoma de referencia NCBI obtenido por el Proyecto Genoma Humano). Entiendo que cada uno se ha obtenido con técnicas de secuenciación genómica diferentes y que comparar dichos genomas puede tener repercusiones clínicas y antropológicas, pero se me antoja que, como secuenciar un genoma completo cada día es más barato, llegará pronto el día en que este tipo de artículos ya no se puedan publicar en revistas del prestigio e impacto de Nature. Tiempo al tiempo. Para los interesados el artículo técnico es Jong-Il Kim et al. “A highly annotated whole-genome sequence of a Korean individual,” Nature advance online publication, 8 July 2009.

La verdad, yo no tengo mucho más que decir sobre este artículo. Un genoma más, algo importante ahora que hay pocos. En mi opinión de ignorante, comparar el número de polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) entre genomas de origen étnico diferente me parece poco interesante. Así que os dejo con las palabras de los propios autores, quizás de interés para algún biólogo experto en secuenciación de genomas.

“We have obtained the genome sequence of a Korean individual by a unique combination of whole-genome shotgun sequencing, targeted BAC sequencing, and custom-designed high-resolution array CGH. This combination of approaches improved the accuracy of SNP, indel and CNV detection, and will assist in the assembly of contiguous sequences. Agreement on technical standards for individual genome sequences will aid in comparisons between genomes and, ultimately, to associations with phenotypic differences.”

PD: Los interesados en saber algo más de lo que aporta este nuevo genoma pueden recurrir a Gonzalo Casino, “Secuenciado el quinto genoma humano. Los genes asiáticos se parecen más a los europeos que los africanos,” El País, 08/07/2009. Los interesados en leer los comentarios en Menéame aquí tienen el enlace aunque muchos están enfocados en la línea del racismo.

El español Joan Massagué encuentra una marca genética en las células de cáncer de mama asociadas a las metástasis tardías

El oncólogo Joan Massagué, Premio Fundación BBVA en Biomedicina 2009, ha descubierto que una proteína promotora del cáncer, llamada Src, ayuda a que las células de los tumores de cáncer de mama puedan sobrevivir durante años en el tuétano de los huesos y provocar metástasis tardías, incluso si se ha extirpado el tumor. Joan Massagué, del Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York, y sus colegas han realizado un estudio bioinformático (minería de datos) de la expresión génica de 615 células de cáncer de mama asociadas a mujeres que han presentado metástasis tardías, encontrando un patrón característico asociado a la activación de la proteína Src. Más aún, utilizando ratones han identificado que el papel de dicha proteína es fundamental para la supervivencia “oculta” de las células cancerígenas en el tuétano óseo. En ratones, la reducción por ingeniería genética de la cantidad de proteína Src en las células de los tumores de cáncer de mama reduce su posibilidad de crecimiento y supervivencia en el tuétano óseo, activando una vía metabólica que provoca la muerte de estas células. Es muy pronto para hablar de aplicaciones clínicas, aún así es un gran avance que nos han contado en  ”Cancer biology: At rest in the bones,” Research Highlights, Nature 460: 154, 9 July 2009, donde siempre alegra ver el nombre de un compatriota (aunque sea un “cerebro fugado” a los EE.UU.). Para los interesados, el artículo técnico es Xiang H.-F. Zhang et al. “Latent Bone Metastasis in Breast Cancer Tied to Src-Dependent Survival Signals,” Cancer Cell 16: 67-78, 7 July 2009.

PS: La noticia ya ha sido publicada en portada en Menéame como “Descubren la molécula que ayuda a las células del cáncer de mama a sobrevivir en la médula ósea.”

Los macacos rhesus responden como los humanos al efecto Thatcher

El efecto Thatcher consiste en invertir rasgos de la cara en la foto de una persona (p.ej. ojos y boca). Nosotros rápidamente detectamos el cambio si la foto está cabeza arriba pero nos cuesta notarlo si la foto está cabeza abajo (compara la foto de Margaret Thatcher de la izquierda abajo con la de la izquierda arriba). Sin embargo, nos cuesta verlo en la cara de un mono (en las fotos un macaco rhesus). Robert Hampton de la Emory University, Atlanta, Georgia, y sus colegas han mostrado que a los macacos rhesus (Macaca mulatta) les pasa lo mismo que a nosotros con fotos “thatcherizadas” de sus congéneres.  Estos monos naturales de Asia pasan más tiempo mirando estas fotos trucadas cuando están derechas que cuando están invertidas. Nos lo comentan en ”Perception: Picture imperfect?,” Research Highlights, Nature 460: 154, 9 July 2009, haciéndose eco del artículo técnico Ikuma Adachi, Dina P. Chou, Robert R. Hampton, “Thatcher Effect in Monkeys Demonstrates Conservation of Face Perception across Primates,” Current Biology, Article in press, Available online 25 June 2009.

El reconocimiento facial de nuestros congéneres es fundamental en nuestras relaciones sociales interpersonales. Somos capaces de reconocer miles de caras de personas diferentes (aunque hay personas más hábiles que otras). Más aún, somos capaces de notar cambios muy sutiles en los rasgos faciales (ojos, labios, etc.). ¿Le ocurre lo mismo a los primates no humanos? En humanos es difícil notar cambios en la orientación de ojos y boca si vemos una cara invertida, aunque los reconocemos inmediatamente en una cara orientada normalmente (en esto consiste el ”efecto Thatcher”). Adachi et al. han demostrado que a los primates no humanos les pasa exactamente lo mismo, lo que sugiere que los mecanismos cerebrales que subyacen al reconocimiento de rasgos faciales los compartimos con los demás primates no humanos (se han conservado evolutivamente desde nuestros antecesores).

Una noticia tan curiosa no ha pasado desapercibida por muchos otros, por ejemplo, “Humanos y monos rhesus usan los mismos mecanismos para reconocer rostros,” fuente Europa Press.

Los microbios presentan respuestas condicionadas como los perros de Pávlov

Tanto la bacteria E. coli como la levadura S. cerevisiae presentan respuestas condicionadas, cual perros de Pávlov, que les permiten prepararse anticipadamente a cambios en su entorno, como han mostrado Mitchell et al. en un artículo que se publica hoy en Nature. Las redes metabólicas y de transcripción génica de estos microorganismos se comportan cual redes de neuronas en seres vivos superiores, produciendo la emergencia de comportamientos complejos a partir de mecanismos sencillos. La bacteria intestinal Escherichia coli en el tracto digestivo superior, ambiente rico en lactosa pero pobre en maltosa, activa la transcripción de genes que le ayudan a responder a ambientes ricos en maltosa. El intestino (tracto digestivo inferior) es un ambiente rico en maltosa y pobre en lactosa. Los experimentos de Mitchell et al. evidencia que esta respuesta condicionada reduce el coste de la activación de estos genes en un ambiente pobre en lactosa. La bacteria se anticipa a los futuros cambios en su entorno. La levadura de la cerveza, Saccharomyces cerevisiae, presenta también respuestas condicionadas durante el proceso de la fermentación, ante cambios en la temperatura y en el nivel de etanol del entorno. Sorprendentes resultados según Tim F. Cooper, “Evolutionary biology: Microbes exploit groundhog day,” News and Views, Nature 460: 181, 9 July 2009, que nos comenta el artículo técnico Amir Mitchell et al. “Adaptive prediction of environmental changes by microorganisms,” Nature 460: 220-224, 9 July 2009.

¿Por  qué estos microorganismos (y quizás muchos otros) presentan respuestas condicionadas genéticas para adaptarse a ambientes cambiantes? ¿Qué fuerzas ecológicas han seleccionado evolutivamente este tipo de habilidades? Por ahora nadie lo sabe. Lo que está claro es que las redes de regulación génica que conectan los estímulos desde el entorno con las respuestas de los microorganismos, tanto procariotas (E. coli) como eucariotas (S. cerevisiae)  no solo son muy complejas sino que les permiten adaptarse rápidamente a cambios del entorno.

El físico español Ignacio Cirac es firme candidato al Premio Nobel: el cuarto en un estudio que lo coloca por delante de Ed Witten

Phys Author Rank Algorithm es un sitio web que mide el mérito científico de investigadores (físicos) que hayan publicado en revistas Physical Review (1893-2006) de la American Physical Society (APS). Ignacio Cirac aparece en el sexto lugar con solo dos Premios Nobel por delante, por lo que es el cuarto en la lista de candidatos al Premio Nobel según el nuevo algoritmo, una variante del algoritmo Page Rank de Google. El mérito de un físico se mide por el porcentaje de físicos que tienen una posición mejor en el ranking. Una novedad de este nuevo algoritmo es que presenta la evolución temporal de este ranking (más abajo tenéis el resultado para (Juan) Ignacio Cirac comparado con el de Edward Witten). En resumen, una nueva herramienta para añadir métricas de calidad en nuestro curriculum vitae (para contentar a los de la ANECA, “enamorados” como están de los números).  El artículo técnico que describe el nuevo algoritmo es Filippo Radicchi, Santo Fortunato, Benjamin Markines, Alessandro Vespignani, “Diffusion of scientific credits and the ranking of scientists,” ArXiv, Submitted on 6 Jul 2009. No entraré en detalles técnicos del algoritmo (método SARA, Science Author Rank Algorithm, aplicado a redes de citas ponderadas, WACNs, Weighted Author Citation Networks).

En la tabla que abre esta entrada aparecen los mejores 20 físicos en los años 1967-1973 (izquierda) y en los años 2003-2004 (derecha). La notación de los premios es NP=Premio Nobel, WP=Premio Wolf, BM=Medalla Boltzmann, DM=Medalla Dirac y PM=Medalla Planck. En gris los científicos que todavía no han recibido un premio de los grandes. ¿Estarán en la lista de la derecha los Premios Nobel de Física en los próximos años? Solo el futuro lo sabe. Pero los autores del estudio así lo creen. En dicho caso Ignacio Cirac cada día es más firme candidato al Premio Nobel de Física. Los españoles se alegrarán.

Por cierto, si no eres físico, tendrás que esperar un poco, ya que los autores afirman en su web que pretenden aplicar el algoritmo a otras bases de datos bibliográficos.

¿Cómo se comparan J.I. Cirac con, por ejemplo, Ed Witten? La figura muestra, a la izquierda, la evolución del prestigio de Cirac y a la derecha la de Ed Witten. El prestigio (mérito) de nuestro compatriota ha estado subiendo desde ser un físico del montón a principios de los 1990, hasta convertirse en firme candidato al Nobel en los últimos años. El prestigio de Witten empezó siendo bueno y se convirtió en uno de los mejores del mundo a mediados de los 1980, alcanzando su cénit alrededor del año 2000. Nota que en los últimos años, Cirac está mejor posicionado que Witten y sigue mejorando. Por cierto, en estos diagramas, el histograma (barras en gris) tiene una altura que representa la posición relativa del autor (en % en el ranking) y una anchura que mide el periodo de tiempo considerado. Un valor pequeño indica mejor posición en el ranking. La mejor posición de Cirac ha sido 0.0031% (de cada 10000 físicos solo tiene por encima a 31). La mejor posición de Witten ha sido mejor aún, un 0.0009% (solo con 9 físicos de cada 10000 por encima). La curva naranja es una interpolación para facilitar la interpretación de los datos.

Lo dicho, si sigue así, y seguirá así, Nacho acabará por darnos un Premio Nobel en Física para España (aunque ya hace muchos años que no trabaja en España, todos los españoles nos alegramos por nuestro compatriota).

Para los críticos, la siguiente afirmación de los propios autores: “It is clear that the obtained ranking is just an indicator and cannot embrace the multifaceted nature and the many processes at the origin of authors’ reputation. The obtained ranking has therefore to be considered as an extra element to be used with grain of salt.“

Oficialmente “El Niño” ya ha llegado, ¿habrá este otoño “gota fría” en el costa mediterránea?

La correlación entre la llamada “gota fría” en la costa mediterránea española y el fenómeno climatológico llamado el “El Niño“ es baja (un 0.4) salvo cuando hay una Oscilación Decenal del Pacífico (PDO) caliente. El año pasado comenzó un periodo PDO frío. Así que este año no se prevee una “gota fría” fuerte, crucemos los dedos, ya que en estas cosas, ya se sabe, nunca se sabe. La estadística juega muchas veces malas pasadas. La correlación entre ENSO y PDO fue publicada en Davide Zanchettin, Stewart W. Franks, Pietro Traverso, Mario Tomasino, “On ENSO impacts on European wintertime rainfalls and their modulation by the NAO and the Pacific multi-decadal variability described through the PDO index,” International Journal of Climatology 28: 995 – 1006, 13 Aug 2007.

Oficialmente, el fenómeno climatológico de El Niño comenzó hace un par de semanas (tras tres meses mostrando una anomalía de +0.5 °C en el océano Pacífico ecuatorial) [ppt/pdf]. El fenómeno climatológico cuasi-periódico más energético del mundo, también llamado ENSO (Oscilación Austral El Niño), que alterna entre El Niño (periodos cálidos), periodos de calma, y La Niña (periodos fríos). El Niño es un fenómeno considerado caótico (determinista) y por tanto impredecible. ¿Por qué es (casi) imposible preveer el fenómeno de El Niño/La Niña? Técnicamente ENSO es un oscilador no lineal con dos estados estables (atractores), las fases fría y caliente, y una transición caótica. Algo parecido, que me perdonen los expertos, al efecto mariposa en el atractor de Lorenz. Que transita de una “ala” de la mariposa a otra de forma impredecible.

Las consecuencias de El Niño son tan impredecibles como el mismo fenómeno en sí. Por ejemplo, influye en el número de ciclones tropicales en el Atlántico. La semana pasada se publicó en Science un artículo que trataba de mejorar la predicción de estos ciclones dividiendo el periodo de ENSO como El Niño en dos fases: calentamiento del este del Pacífico (eastern Pacific warming, EPW) y calentamiento del centro del Pacífico (central Pacific warming, CPW). El primero (EPW) es prácticamente indistinguible de El Niño “clásico,” sin embargo, el segundo (CPW) no es igual que “EL Niño” aunque ha sido confundido con él en el pasado. Los autores, Kim et al., han encontrado que el número de ciclones crece en los periodos CPW (igual que ocurre cuando se produce La Niña), al contrario que cuando se produce El Niño. Además, CPW es mucho más fácil de predecir que El Niño. Por ello, este nuevo descubrimiento mejora la predictibilidad de ciclones asociados a la oscilación ENSO. Nos lo contó Greg J. Holland, “Predicting El Niño’s Impacts,” Science 325: 47, 3 July 2009, sobre el artículo técnico de Hye-Mi Kim, Peter J. Webster, Judith A. Curry, “Impact of Shifting Patterns of Pacific Ocean Warming on North Atlantic Tropical Cyclones,” Science 325: 77-80, 3 July 2009.

Estudiando la física de los neutrinos en tu propia cocina con isótopos de silicio radioactivos

Todavía no está confirmado, pero los neutrinos podrían ser responsables de pequeñas oscilaciones en la tasa de desintegración radioactiva de ciertos isótopos que presentan una fuerte correlación con la distancia de la Tierra al Sol. Cambios en el flujo de neutrinos solares que podrían ser estudiados en cualquier laboratorio de física nuclear. Por supuesto hay críticos. Algunos creen que el efecto es meramente estadístico. Otros que el efecto tiene explicaciones menos astrofísicas. Nos lo cuenta Justin Mullins, “Decay for all seasons,” New Scientist 42-45, 27 June 2009 ["Solar ghosts may haunt Earth's radioactive atoms," 30 June 2009], quien por cierto está a favor de que la explicación es la desintegración beta inducida por neutrinos solares. Un laboratorio para estudiar neutrinos que podemos montar con un contador Geiger en cualquiera de nuestras cocinas.

En 1986 Dave Alburger del BNL (Brookhaven National Laboratory, New York) tenía un grave problema. Llevaba 4 años estudiando experimentalmente la vida media de un isótopo radioactivo del silicio ³²Si. La curva de desintegración radioactiva teórica es monótona decreciente. Sin embargo, sus resultados experimentalbes presentaban oscilaciones estacionales: la oscilación tenía un máximo en febrero y un mínimo en agosto (curva verde en la figura de arriba). ¿Influye el Sol en la desintegración radioactiva de un isótopo? ¿Error experimental? Sin tener idea decidió publicar sus resultados en un artículo: D.E. Alburger, G. Harbottle, E.F. Norton, “Half-life of ³²Si,” Earth and Planetary Science Letters 78: 168-176, June 1986.

¿Se han observado resultados similares en otros isótopos? Lo cierto es que algunos estudios, aunque pocos, han observado efectos similares en otros isótopos radioactivos, aunque con oscilaciones de menor amplitud que podrían ser estrictamente aleatorias. Por ejemplo, Eric B. Normana et al., “Evidence against correlations between nuclear decay rates and Earth–Sun distance,” Astroparticle Physics 31: 135-137, March 2009, que han estudiado evidencia anterior sobre oscilaciones estacionales en la desintegración de los isótopos ²²Na, ⁴⁴Ti, ¹⁰⁸Agm, ¹²¹Snm, ¹³³Ba, y ²⁴¹Am, concluyendo que se pueden deber a fluctuaciones aleatorias, no conectadas con el movimiento de la Tierra alrededor del Sol.

Sin embargo, para el algunos isótopos la evidencia de las oscilaciones es suficientemente grande como para que no pueda ser achacada a fluctuaciones, como han mostrado Ephraim Fischbach y Jere Jenkins, de la Purdue University, West Lafayette, Indiana, quienes han estudiado estadísticamente los resultados del BNL y resultados similares publicados en 1998 por un grupo alemán para el ²²⁶Ra (PTB en la figura de arriba) confirmando que el resultado está correlacionado con la distancia Tierra-Sol más allá de toda duda. El artículo técnico es Jere H. Jenkins, Ephraim Fischbach, John B. Buncher, John T. Gruenwald, Dennis E. Krause, Joshua J. Mattes, “Evidence of correlations between nuclear decay rates and Earth–Sun distance,” Astroparticle Physics, In Press, Available online 30 May 2009.

¿Qué puede causar estas oscilaciones estacionales en la desintegración radioactiva de ciertos isótopos? Tom Semkow y sus colaboradores han propuesto que fluctuaciones de la temperatura pueden ser responsables de las oscilaciones observadas, en T.M. Semkow et al. “Oscillations in radioactive exponential decay,” Physics Letters B 675: 415-419, 25 May 2009. Han estudiado las oscilaciones en la desintegración radioactiva de los isótopos ²²⁶Ra, ³²Si y ³⁶Cl, observando que está correlacionada con variaciones en la temperatura de la muestra (en la que influye el Sol solo de forma indirecta).

La hipótesis más interesante, todavía sin confirmar, pero que parece que es la más gusta a Justin Mullins, es que el flujo de neutrinos solares (que cambia con la distancia Tierra-Sol) induce desintegraciones beta adicionales en las muestras radioactivas estudiadas. Esta hipótesis está sin confirmar. Ya se han diseñado experimentos que podrán confirmar o refutar esta hipótesis. La figura de arriba nos muestra claramente la idea. Requiere pocas palabras.

Quien sabe, quizás en unos años todos podamos hacer experimentos sobre física de neutrinos (solares) como prácticas de laboratorio en un curso de Física Nuclear.

No se sabe si todos los números naturales están en Pi (o sobre los números anormales)

“Todos los números están en Pi,” Microsiervos.com, nos recuerda que todos los números naturales estarían contenidos en la expresión decimal del número Pi, que es un número irracional y trascendente, si fuera un número normal. No se sabe si Pi es un número normal. Más aún, si fuera cierto, todo número natural estaría repetido en la expresión decimal de Pi infinitas veces.

Un número irracional es normal en base b si todos los números naturales escritos en base b aparecen infinitas veces en su represenatación (con infinitos dígitos) en base b (los matemáticos preferirán una definición más técnica). Un número irracional es (absolutamente) normal si lo es en todas las posibles bases b. Borel demostró en 1909 (la idea original es de 1898) que todo número irracional en [0,1] (y por ende, todo número real irracional) es normal con probabilidad 1, es decir, “lo normal es que un número irracional sea normal.” Turing también lo demostró pero no lo publicó (se publicó en 1992). El primer ejemplo explícito de número normal fue introducido por Sierpinski en 1916. Obviamente, lo normal es que un número normal no sea computable (como le ocurre a los números reales). Que yo sepa el único número normal que se haya demostrado que no es computable es la constante de Chaitin.

¿Es Pi un número normal en alguna base? No se sabe. Mucha gente cree que sí, pero hay que demostrarlo. ¿Por qué? Porque a los matemáticos les gusta demostrar estas cosas. Sí, pero no. Se ha demostrado que existen números irracionales (absolutamente) anormales. El primero fue encontrado por Greg Martin, “Absolutely Abnormal Numbers,” The American Mathematical Monthly 108: 746-754, 2001 (ArXiv preprint).

¿Podría ser Pi un número anormal? Sí, hasta que no se demuestre lo contrario (que es normal). Los interesados en más información sobre constantes famosas que pueden o no ser normales les recomiendo el artículo de David H. Bailey and Richard E. Crandall, “On the Random Character of Fundamental Constant Expansions,” Experimental Mathematics 10: 175-190, 2001. Los interesados en la historia de los número normales durante el s. XX disfrutarán de Glyn Harman, “One hundred years of normal numbers,” que se puede leer gracias Google Books. También disfrutaréis del breve artículo de Davar Khoshnevisan “Normal Numbers are Normal,” 2006.

Uno de los números normales (en base 10) más famosos es el de David Champernowne (1933), buen amigo de Alan Turing, que ves arriba (que “Champ” publicó cuando era estudiante de matemáticas, antes de acabar la carrera). Obviamente, demostrar que es un número normal es trivial en base 10, por construcción, pero ¿es normal en otras bases? Que yo sepa, nadie lo sabe aún, por cierto, el número se ha demostrado que es irracional transcendente. El genial Erdös, con Copeland, encontró un número normal (en base 10, no se ha demostrado que sea absolutamente normal) casi maravilloso, que también veis arriba (sus dígitos son los de los números primos). En trabajos posteriores, Erdös demostró que las dos construcciones de más arriba (las dos primeras líneas de la figura) con una función f que sea un polinomio también conduce a un número normal (en base 10). Recientemente se ha demostrado cómo generalizar dicha demostración cuando f es una función entera (de orden logarítmico), en Manfred G. Madritsch, Jörg M. Thuswaldner, Robert F. Tichy, “Normality of numbers generated by the values of entire functions,” Journal of Number Theory 128: 1127-1145, May 2008 (copia gratis).

¿Qué pasaría si f fuera un algoritmo? En dicho caso, Pi sería un número normal, ya que podemos construir un algoritmo que calcule el n-ésimo dígito de su desarrollo decimal (en cualquier base). No parece fácil seguir esta línea de razonamiento pero a mí se me antoja prometedora. Debe ser que no trabajo en teoría de números.

Por qué en algunas astrofotografías las estrellas tienen puntas y parecen estrelladas

La imagen astronómica del día del 4 de julio de 2009 nos muestra un bonito campo estelar con la Osa Mayor,  la estrella polar y Arturo (ampliada arriba a la izquierda). Si os fijáis con atención todas las estrellas tienen 6 puntas. ¿Por qué? Porque se ha utilizado un telescopio reflector o newtoniano con una montura interior para el espejo secundario de 3 radios. Estos radios sujetan el pequeño espejo diagonal que se encuentra en el interior del telescopio (arriba derecha). Dependiendo del número de radios, el patrón de difracción que muestran las estrellas es diferente. Estos patrones son más visibles cuanto más brillante es la estrella o planeta observado.

Las configuraciones típicas para los anclajes de soporte del espejo secundario las tenéis en la imagen de la izquierda. La que utiliza 4 radios (4 Vane Spider) es bastante común y presenta imágenes de las estrellas con 4 brazos radiales (el efecto de la difracción de los radios). La que presenta 3 radios (3 Vane Spider) genera un patrón de difracción con 6 brazos (no 3), menos intensos que en el caso anterior porque cada radio genera dos brazos en direcciones opuestas. Esta configuración es menos habitual y por eso me ha llamado la atención en la foto astronómica del día (de ahí que os presente esta entrada que a los aficionados a la astronomía les resultará innecesaria). Los telescopios reflectores más modernos suelen utilizar anclajes curvos para el espejo, con lo que se consigue un patrón de difracción más complejo, con 4 brazos difuminados, que se notan mucho menos que en las configuraciones anteriores. Integrando la intensidad óptica en el patrón de difracción se observa que es prácticamente igual que en el caso de 3 radios, pero distrae menos no observar los brazos en las estrellas.

Los telescopios refractores y otros como los Cassegrain, no presentan patrones ”estrellados” para las estrellas, ya que el patrón de diffracción tiene simetría (aproximadamente) circular.

Los patrones de difracción con puntas tienen también su utilidad: sirven para enfocar bien el telescopio. Se venden unos patrones en forma de cruz doble que se colocan delante de la apertura del telescopio para reforzar el efecto de la difracción, por ejemplo, produciendo 4 puntas dobles en las estrellas. Cuando el objetivo del telescopio está mal enfocado se observan 8 puntas, pero cuando está bien enfocado, éstas se superponen entre sí, y solo se observan 4. En el apartado 4, aquí, tenéis un magnífico ejemplo.

CORRECCIÓN (5 julio 2009): El autor de la foto astronómica del día que comentamos en esta entrada no utiliza telescopio, solo su cámara con un objetivo de 50 mm. Las puntas de las estrellas son debidas a la difracción provocada por la forma hexagonal del diafragma en la apertura de dicho objetivo. Gracias a Fcasarra por el comentario.

Como combatir contra el principio de Peter: las personas ascienden a puestos de mayor nivel hasta alcanzar su nivel máximo de incompetencia

Un nuevo estudio sociofísico computacional ha estudiado como combatir el principio del psicólogo canadiense Laurence J. Peter: en una empresa las personas que realizan bien su trabajo son promocionadas a puestos de mayor responsabilidad hasta que alcanzan su nivel máximo de incompetencia. El Principio de Peter es negativo para la eficiencia de la empresa, como se demuestra en este estudio. ¿Cómo evitarlo y mejorar la eficiencia de la empresa? Los autores proponen dos alternativas: elegir aleatoriamente a quien promocionar, o elegir a cara o cruz a quien promocionar entre los mejores o entre los peores. Este último tipo de elección óptima me recuerda a como se ha venido asciendiendo/promocionando al PDI en la Universidad española hasta la llegada de la LOU y su Reforma. A partir de estas últimas, el Principio de Peter se ha venido aplicando en el sistema universitario español, aunque con algunas excepciones. El artículo técnico es Alessandro Pluchino, Andrea Rapisarda, Cesare Garofalo, “The Peter Principle Revisited: A Computational Study,” ArXiv, Submitted on 2 Jul 2009.

Pluchino et al. han utilizado simulaciones por ordenador basadas en sistemas de agentes virtuales y teoría de juegos. La tabla de arriba resume los resultados obtenidos. Básicamente han tomado dos modelos, uno en el que el Principio de Peter es válido (los mejores acaban siendo peores, notad la errata ortográfica “Hypothesys”) y otro en el que lo es el Principio del Sentido Común (los mejores acaban siendo mejores), y cuatro estrategias de selección de personal, elegir a los mejores, elegir a los peores, elegir aleatoriamente, o elegir a cara o cruz entre los mejores o los peores. Partiendo de un nivel de eficiencia del 70%, si el Principio de Peter se cumple, la promoción sólo de los mejores reduce la eficiencia a un 60% y, sorprendentemente, la promoción de solo los peores la incrementa hasta un 82%. Las dos elecciones aleatorias mejoran ligeramente la eficiencia hasta el 71% y 71.5%. Aplicando el Principio del Sentido Común, elegir a los mejores incrementa la eficiencia al 79%, elegir a los peores la reduce al 65%, y elegir aleatoriamente la incrementa ligeramente hasta el 72% y 71.5%. En resumen, si creemos en el Principio de Peter, lo mejor es promocionar a los peores en cada nivel de ocupación de la empresa. Si creemos en el Sentido Común, lo mejor es promocionar a los mejores. Y si no lo tenemos claro, lo mejor son las estrategias aleatorios, que cambiarán poco la eficiencia de la empresa pero siempre a favor.

Los estudios sociofísicos computacionales me recuerdan a “La Fundación” de Asimov. ¿Por qué será? Como ya sabéis los lectores de este blog, yo no creo que estos estudios tengan la más mínima utilidad y suelo calificarlos de Curioso Pero Inútil (aunque sé que muchos de vosotros no compartís mi opinión y disfrutáis con ellos).

Los últimos datos sobre la anomalía de las sondas Pioneer apuntan a la materia oscura y a nueva física más allá del Modelo Estándar

En este blog le tenemos especial cariño a las sondas Pioneer 10 y 11, los objetos humanos que más se han adentrado en los confines más allá del Sistema Solar. Una de las primeras entradas de este blog trataba de una explicación sencilla y efectiva a la anomalía de las sondas Pioneer, una radiación de calor anisotrópica en los componentes de la propia sonda (El sistema solar como un gran laboratorio para la gravedad (o ideas sobre la anomalía de las sondas Pioneer), Enero 28, 2008). Sin embargo, los datos más recientes muestran que dicha explicación sobreestima la anomalía, conduce a una aceleración en la dirección opuesta al Sol de 41 x 10^-10 m/s², cuando los nuevos datos solo indican un valor de solo (8.74 +/- 1.33) x 10^-10 m/s², según publican los mismos autores de la explicación anterior en Slava G. Turyshev, Viktor T. Toth, “The Pioneer Anomaly in the Light of New Data,” ArXiv, Submitted on 2 Jun 2009, gracias al estudio de los nuevos datos disponibles de telemetría de vuelo y radiometría Doppler en las sondas. Estos datos ratifican que la anomalía existir, existe, algo que ya sabíamos (Descubrimientos recientes sobre la anomalía de las sondas Pioneer (Earth flyby anomaly en 5 sondas espaciales), Marzo 5, 2008). ¿Explica la anomalía el hecho de que el sistema solar no sea esférico? No, los nuevos datos no apoyan esta explicación, que a mí también me gustaba, por sencilla y simple (¿Es el sistema solar esférico? (o Voyager y Pioneer en los límites del Sistema Solar), Marzo 7, 2008).

Todo apunta a “nueva física” más allá del Modelo Estándar. Como afirman literalmente los autores del nuevo estudio “As the search for a conventional explanation for the anomaly appeared unsuccessful, this provided a motivation to seek an explanation in “new physics”.” Ahora es el turno de los teóricos, que tendrán que apuntarse al carro de la anomalía de las sondas Pioneer.

El primero en saltar la liebre ha sido John C. Hodge, “Comments on “The Pioneer Anomaly in the Light of New Data”,” ArXiv, Submitted on 2 Jul 2009, quien afirma que su teoría de un nuevo campo escalar (en el Modelo Estándar todavía no hay ninguno) es la única que explica todos los fenómenos reportados por el estudio de Slava G. Turyshev y Viktor T. Toth. Todos y cada uno de los 12 resultados experimentales observados en este estudio casan a la perfección en la teoría de Hodge (en su opinión, yo no lo he comprobado en detalle).

La teoría de Hodge propone un campo escalar para explicar los efectos aparentes de la “materia oscura” del universo en las curvas de rotación de galaxias y en cúmulos de galaxias. La publicó en dos artículos “Scalar potential model of spiral galaxy HI rotation curves and rotation curve asymmetry,” ArXiv, Submitted on 1 Nov 2006, y “Scalar potential model of galaxy central mass and central velocity dispersion,” ArXiv, Submitted on 22 Nov 2006. La posibilidad de que dicha teoría, además de la materia oscura, permita explica la anomalía de las sondas Pioneer la expuso en su artículo ”Scalar potential model of the Pioneer Anomaly,” ArXiv, Submitted on 20 Dec 2006. Por cierto, confiesa que esta posibilidad se la sugirió un revisor anónimo del primero de los artículos anteriores.

La gran ventaja de las teorías de Hodge respecto a otras teorías alternativas es que no afecta a la teoría de la gravedad de Einstein, ni al Principio de Equivalencia, ni a las leyes de la inercia, etc. Además, mata dos pájaros de un tiro. Habrá que estar al loro a ver si se confirma.

Publica o perece, investiga una vez y publica dos veces en la misma revista y número

Entiendo que un proyecto de Gran Ciencia con muchísimos investigadores quiera exprimir al máximo sus resultados. Pero me sorprende que en revistas como Science o Nature permitan que de un único resultado se publique más de un artículo en un mismo número de la revista. Si yo fuera el editor principal les obligaría a unificar ambos resultados en un solo artículo, pero por lo que parece esa no es la política de los editores de estas revistas. Hay muchos ejemplos en los últimos años, el próximo será el que presenta los resultados del Fermi LAT (Large Area Telescope) obtenidos durante 2008. Ya tienen aceptado el artículo A. A. Abdo et al. “Detection of 16 Gamma-Ray Pulsars Through Blind Frequency Searches Using the Fermi LAT,” Science Express, Accepted on June 24, 2009, en el que presentan el descubrimiento de 16 nuevos púlsares que emiten rayos gamma intensos (la mayoría son remanentes de supernovas). Estudian sus espectros en detalle, no, faltaría más, eso requiere otro artículo, A. A. Abdo et al., “A Population of Gamma-Ray Millisecond Pulsars Seen with the Fermi Large Area Telescope,” Science Express, Accepted on June 24, 2009, donde comparan el espectro de los nuevos púlsares con el de otros púlsares ya conocidos, con la novedad de que todos los espectros son calculados con el Fermi LAT.

Pura envidia. El que puede, puede. A los demás, se nos cae la baba.

Todo el mundo aplica la matemática, excepto los matemáticos aplicados

No es mi opinión. Es la que David P. Wilson expresa en su artículo ”Mathematics is applied by everyone except applied mathematicians,” Applied Mathematics Letters 22: 636-637, May 2009. La Matemática se utiliza en una gran variedad de aplicaciones del mundo real, sin embargo, el autor alega que la mayoría de los matemáticos en Departamentos de Matemática Aplicada por todo el mundo no aplica a nada en particular los trabajos matemáticos que desarrollan.

Muchos matemáticos se defienden alegando que aplicar las matemáticas no es lo mismo que Matemática Aplicada, a eso se dedican los que trabajan en Modelado Matemático. Sin embargo, el autor también alega que la mayoría de estos estudios de modelado matemático no tienen ningún impacto en el ámbito aplicado. Para los científicos e ingenieros aplicados resultan ser inútiles y complicados teoremas matemáticos sin ninguna relevancia práctica.

Wilson opina que esto es un autoengaño y que se están gastando muchos meses de investigación de grandes mentes matemáticas solo para lograr publicar artículos en revistas de impacto como el Journal of Biomathematical Meaninglessness (título inventado, la “revista biomatemática de los sinsentidos”). Aunque el análisis matemático presentado en esos artículos pueda ser de interés para otros matemáticos aplicados, no tiene ningún interés en el contexto de una aplicación real.

El problema es la dificultad de la multidisciplinaridad. Si un matemático aplicado quiere trabajar en cierta aplicación tiene que colaborar con expertos en dicho campo y no con otros matemáticos aplicados, aunque a estos últimos los entienda mejor. Los expertos en el ámbito de aplicación no sólo deben ser consultados, han de ser partícipes del diseño de la investigación a realizar, garantizando que es realista y que los resultados de la misma podrán ser interpretados en su contexto. Sin embargo, en matemática aplicada, la interdisciplinariedad tiene un problema claro: todo el mundo ve a los matemáticos estereotipados como nerds, sin vida social y con los que es muy difícil hablar.

Para Wilson es importante recordar que el énfasis en la frase “Matemática Aplicada” no está ni debe estar en la palabra “Matemática”, sino el término ”Aplicada”.

No es mi opinión, empecé diciendo, pero he de confesar que estoy de acuerdo con ella.

Resuelto el mayor enigma del hormigón: la fluencia lenta tiene un origen nanogranular

El hormigón (una mezcla de cemento Portland, agua y arena) es el material de construcción más utilizado en el mundo. El hormigón sometido a una carga (esfuerzo) sufre una deformación lenta. Esta fluencia lenta deteriora y reduce la vida de las estructuras de hormigón. Tras décadas de investigación el origen íntimo de la fluencia lenta todavía era un misterio. Matthieu Vandamme yFranz-Josef Ulm han publicado en PNAS una posible explicación. El hormigón es como un medio granular para los nanogranos de hidrato de silicato de calcio (C–S–H), componente fundamental del cemento Portland. Estos nanogranos tienen 3 estados posibles (densidad baja o LD, alta o HD, y ultraalta o UHD) lo que provoca que se muevan entre sí (deslicen como granos de arena) en el interior del hormigón provocando la fluencia lenta. Se estima que se fabrican al año 20 mil millones de toneladas de hormigón y que solo en Estados Unidos se requieren 79 mil millones de dólares en mantenimiento de autopistas y puentes debido en parte a la fluencia lenta. Este nuevo descubrimiento permitirá que se usen técnicas de nanoingeniería para diseñar hormigones que minimicen la fluencia lenta y las pérdidas en las estructuras de hormigón que acarrea. El artículo técnico es Matthieu Vandamme, Franz-Josef Ulm, “Nanogranular origin of concrete creep,” PNAS 106: 10552-10557, June 30, 2009. El trabajo de investigación lo ha realizado el primer autor en su tesis doctoral.

Nicolas Gisin ha ganado el Premio Bell del CQIQC, otorgado en 2009 por primera vez

El Premio John Stewart Bell para Investigaciones en los Fundamentos de la Mecánica Cuántica y sus Aplicaciones, concedido por el reciente inaugurado Center for Quantum Information and Quantum Control (el palindrómico CQIQC) ha sido otorgado al Profesor Nicolas Gisin de la Université de Genève, por sus contribuciones recientes (tienen que tener menos de 6 años según las bases del premio) en distribución de claves segura para cifrado (criptografía) cuántica y por sus tests de las desigualdades de Bell que refutan ciertas teorías que asumen que el origen del colapso de la función de onda es gravitatorio. En el jurado del Premio se encontraban los “grandes” de la cuántica: Alain Aspect, Aephraim Steinberg, Gilles Brassard, Richard Hughes, y Peter Zoller (todos amigos personales del premiado, dicho sea de paso).

El último artículo (D. Salart, A. Baas, J.A.W. van Houwelingen, N. Gisin, H. Zbinden, “Space-like Separation in a Bell Test assuming Gravitationally Induced Collapses,” ArXiv, Submitted on 17 Mar 2008) refuta la teoría de Penrose-Diósi (L. Diósi, la propuso en “A universal master equation for the gravitational violation of quantum mechanics,” Physics Letters A 120: 377-381, 1987, Penrose hizo famosa en su famoso libro “La Nueva Mente del Emperador” y “corrigió” en un artículo posterior la fórmula dividiéndola por un factor de 2) según la cual la duración del colapso de la función de onda depende del campo gravitatorio generado por la masa contenida en el volumen de espacio donde se produce el colapso de la función de onda (la fórmula del tiempo de colapso está en la figura de arriba).

Brevemente, el experimento es como sigue. Entrelazan dos fotones y los envían en direcciones opuestas por dos fibras ópticas hasta sendos detectores separados 18 km. En cada receptor hay dos espejos de oro de 2 mg (miligramos) conectados a unos actuadores piezoeléctricos controlados por un voltaje que pueden mover (ligeramente) los espejos. Si actúan con el voltaje sobre uno de los espejos, el fotón que colapse en el otro espejo “instantáneamente” hará que colapse el primer fotón antes de alcanzar su espejo y se conocerá el resultado “antes de tiempo.” La actuación sobre el voltaje (unos 0,3 V) es muy rápida, de unos 0.1 microsegundos, y provoca un desplazamiento del espejo de 12,6 nm (nanómetros). Según la fórmula de Penrose-Diósi, el tiempo del colapso es 7,1 microsegundos, unas 60 veces mayor que el tiempo de conmutación del voltaje. Como el experimento verifica las desigualdades de Bell y con ellas un colapso “instantáneo” de la función de onda (la luz recorre en 0.1 microsegundos solamente 0,3 km, muy inferior a los 18 km del experimento) la teoría de Penrose-Diósi queda experimentalmente refutada.

Por cierto, hay otras teorías que conectan el colapso de la función de onda con la gravedad y que conducen a tiempos de colapso muy inferiores (incluso del orden del tiempo de Planck con lo que son experimentalmente no refutables). Hay varios físicos españoles trabajando en este tema. Ya hablaremos de su trabajo en otra ocasión. Os confieso que yo me encuentro entre los que creen que gravedad y colapso de la función de onda están relacionados. Si tenéis acceso en papel (no está en la web) os recomiendo el artículo J. L. Rosales, S. Bergia, F. Cannata, José L. Sánchez-Gómez, “El papel de la gravitación en la fundamentación de la Mecánica cuántica: problemas abiertos y perspectivas,” Revista Española de Física, 6: 18-28, 1992 (José Luis Sánchez-Gómez es catedrático de Física de la Universidad Autónoma de Madrid).

Dos profesores no deberían impartir una única asignatura, si los estudiantes aprendiesen como una red de neuronas artificiales

A veces, los que trabajan en redes de neuronas artificiales (RNA) se pasan un poco: concluyen cosas sobre el comportamiento humano. ¿Aprende un humano como aprende una red de neuronas artificiales? Nadie lo sabe. Juan P. Neirotti afirma que si una RNA aprende mal con dos reglas de aprendizaje, entonces cualquier estudiante aprende mal cuando tiene dos profesores para la misma materia. Curioso. Si hay alguien interesado en modelos del alumno basados en RNA (por cierto, triviales) puede que le interese Juan P. Neirotti, “Can a student learn optimally from two different teachers?,”  ArXiv, Submitted on 30 Jun 2009. Literalmente en inglés “We found that, in the general case, the application of the optimal algorithm to the wrong teacher produces a residual generalization error, even if the right teacher is harder. Simulations carried in finite networks validate the estimate found.” Por cierto, el artículo cita al trabajo del tucumano Leonardo Franco de la Universidad de Málaga, España (junto a Sergio Alejandro Cannas (publicaciones) de la Universidad Nacional de Córdoba, Argentina). De Sergio os recomiendo el discreto artículo “Redes Neuronales: biología, computación o física?“

Sobre la teoría de la gravitación de Xavier Terri Castañé

Xavier nos ha dejado dos comentarios (iguales) en dos entradas en este blog llamándonos la atención sobre su teoría de la gravitación alternativa a la Relatividad General de Einstein, espero que no deje más comentarios similares, ya que con dos hay suficiente. Para los lectores de este blog que se planteen leerse el Extracto sobre la Teoría Conectada de Xavier (de acceso gratuito) os hago un resumen breve. Tienen matemáticas, pero están al alcance de cualquiera que conozca y/o comprenda la relatividad especial de Einstein.

La teoría conectada proclama generalizar la teoría de la relatividad especial de forma alternativa a la teoría general de la relatividad evitando la existencia de agujeros negros (otras teorías como la teoría relativista de la gravedad de Logunov también lo proclaman). A mucha gente, incluido el propio Einstein, los agujeros negros les molestan “metafísicamente,” aunque hay cierta evidencia experimental en astrofísica al respecto de su existencia. 

¿Qué es lo más llamativo de la teoría de Xavier? En teoría de la relatividad especial es imposible que algo acelere desde el reposo hasta una velocidad superior a la velocidad de la luz. Está terminantemente prohibido (y experimentalmente así ha sido confirmado). En relatividad general también está prohibido. En la teoría de Xavier, no lo está: “Otra conclusion inexorable de la teoría conectada es la predicción de velocidades superiores a las de la velocidad [de la luz] simbolizada por la conocida constante c.” [pág. 16]

Xavier toma un métrica para el espacio tiempo g_mn dada, impuesta, pero no dice cómo se calcula. La teoría general de Einstein nos dice cómo se calcula esta métrica a partir de una distribución de materia dada. ¿Cómo se calcula en la teoría de Xavier? De ninguna manera. Ad hoc. Es un dato de entrada. No existe en su teoría conectada ecuación alguna para la métrica. La métrica se impone. Luego Xavier puede imponer métricas arbitrarias y/o no permitidas por la teoría de Einstein, p.ej. esféricamente simétricas, que en infinito se reduzcan a la de Minkowski y que no permitan horizontes de sucesos, como la de Schwarzschild (que conduce a agujeros negros no rotatorios y sin carga eléctrica). Xavier las llama métricas Anti-Schwarzschild (para recalcar que no permiten la existencia de agujeros negros). En mi opinión este es el gran problema de la teoría conectada de Xavier. ¿Cómo se calcula la métrica?

La ecuaciones fundamentales de la teoría conectada de Xavier son las siguientes. Por un lado, la definición de fuerza en relatividad especial pero para una métrica general (no necesariamente minkowskiana), dada por su ec. (75) [pág. 141], básicamente una generalización covariante de la ecuación newtoniana fuerza igual a masa por aceleración. Por otro lado, cómo surge la fuerza gravitatoria en función de la distribución de masa. A partir de un potencial que se superpone sobre la métrica dada. ¿Qué ecuación cumple el potencial gravitatorio? Una generalización de la ecuación de Poisson de la mecánica newtoniana dada por su ec. (149) [pág. 171]. Esta ecuación corresponde a la versión linealizada de las ecuaciones de la gravitación universal de Einstein.

Como hemos dicho, las dos ecuaciones de Xavier no permiten calcular la métrica, de la que dependen. Literalmente “Conocida la métrica del espacio-tiempo, el campo queda unívocamente determinado, a través de las 10 ecuaciones independientes de [la ec.] (149), por las fuentes gravitatorias.” [pág. 171] El propio Xavier nos ayuda aclarándonos el gran problema de su teoría “Luego es imposible que las solas fuentes determinen absolutamente la métrica.” [pág. 172]. Todos los ejemplos de su libro utilizan métricas impuestas y extremadamente simples. ¿Qué hacer en un caso realmente complicado? “Si se consideran varias fuentes gravitatorias, no bastará con añadir un sumatorio extendido a todas las soluciones particulares correspondientes a cada una de estas fuentes, pues las ecuaciones de campo conectadas, como es fácil comprobar, no son lineales.” [pág. 173] Por cierto yo no veo por qué no son lineales (impuesta la métrica). Debo ser torpe.

Curioso título para una nota al márgen “¿Se puede comprobar experimentalmente que un círculo es cuadrado?” [pág. 178].

En resumen, una propuesta curiosa y un buen ejercicio de relatividad especial para quien quiera realizar ejercicios de relatividad especial.

DZERO del Fermilab descarta bosones de Higgs cargados (supersimétricos) de masa inferior a 165 veces la masa del protón

El modelo estándar de las partículas elementales predice solo un bosón de Higgs neutro H⁰, sin embargo, su extensión más simple que incorpora la supersimetría (MSSM) predice cinco bosones de Higgs, tres neutros y dos cargados (H^±). El detector DØ (DZERO) del Tevatrón en el Fermilab ha estudiado la posible desintegración de un quark top en un bosón de Higgs cargado (t →H⁺b) y ha descartado que existan en el rango de masas de 80 a 155 GeV/c² con una confianza del 95%. El artículo técnico es The DZERO Collaboration (V.M. Abazov et. al) “Search for charged Higgs bosons in decays of top quarks,” ArXiv, Submitted on 29 Jun 2009.

La búsqueda de los bosones de Higgs cargados predichos por el Modelo Minimal SuperSimétrico (MSSM) ya se realizó en el extinto LEP2 del CERN resultando en que no existían con una masa inferior a 78.6 GeV/c². Búsquedas indirectas en la desintegración de mesones B han conducido a que su masa no puede ser inferior a 295 GeV/c², sin embargo, al ser búsquedas indirectas todavía ha lugar a su posible existencia, de ahí la importancia del nuevo estudio de DZERO.

Este resultado de DZERO, como otros del CDF, también en el Fermilab, son un buen punto de partida para plantearnos si estamos asistiendo o no a una revolución científica en el sentido de Khun que lleve al sustituto del Modelo Estándar, o así lo hace E. Donth, en “Comment on “Search for the Standard Model Higgs Boson in the Missing Energy and Acoplanar b-Jet Topology at 1.96$ TeV”,” ArXiv, Submitted on 30 Jun 2009.

Según Donth, las revoluciones científicas que llevan a un cambio de paradigma requieren la competencia fuerte entre múltiples grupos de investigación por todo el mundo. Los grandes experimentos que aúnan a múltiples grupos en una causa común minimizan esta competencia. Por ejemplo, el artículo de la Colaboración DØ tiene 519 autores de 82 grupos de investigación en 35 instituciones por todo el mundo. ¿Cómo se comunican entre sí estos científicos? ¿Cómo contrastan ideas y propuestas (contradictorias) entre ellos? Donth va más allá y alega que la probabilidad de que surga un nuevo paradigma a partir de estos experimentos de “ciencia a lo grande” (Big Science) es muy pequeña, casi despreciable. Por supuesto, su manera de calcular estas probabilidades es muy discutible y controvertida. Pero me ha resultado curisoso su propuesta (el artículo solo tiene una página). Casi todo el mundo cree que el LHC del CERN descubrirá física más allá del Modelo Estándar y este señor está entre los que opinan que no, que ese no es el camino. Curioso.