Quieres publicar treinta artículos al año como único autor, únete al club de los wazwazianos

Me ha sorprendido leer en la Guía para Autores de la revista “Applied Mathematics and Computation“, de Elsevier, “AMC does not consider papers on cryptography, the DEA method or the Adomian procedure,” sobre todo porque AMC ha publicado 221 artículos sobre la técnica de Adomian de los que 92 se han publicado en los últimos dos años, desde 2006. Más aún, A.-M. Wazwaz tiene 118 artículos publicados en dicha revista, 100 de los cuales son posteriores al año 2000, y la mayoría aplican la técnica de Adomian y sus variantes. ¿Será un “ataque” directo contra Wazwaz y sus seguidores, los wazwazianos? 

El Dr. Abdul-Majid Wazwaz, professor of mathematics de la Saint Xavier University, en Chicago, con un h-índice de 22 y más de 180 publicaciones con índice de impacto ha demostrado en los últimos 8 años que escribir artículos es tan fácil como hacer galletas (hasta 31 artículos en el JCR como único autor en 2006). En revistas de Elsevier, ya tiene 11 aceptados en 2008 y ha logrado 36 y 35 en 2007 y 2006, respectivamente. ¡¡Parece fácil, pero es un artículo cada 10 días!! Aparte, como su página web muestra, da clases, envía artículos a congresos y hasta escribe libros y monografías de investigación. ¡¡Un monstruo!!

¿Cómo se puede lograr todo esto? Aplicando la técnica de Adomian y sus variantes (la técnica del coseno/seno, de la exponencial, de la tangente hiperbólica, etc.), es decir, usar un ansatz para obtener la solución particular (tipo onda solitaria) de una ecuación en derivadas parciales. De hecho, si miramos sus artículos, ha escrito “muchísimas” veces el “mismo” artículo, variando ligeramente ciertos detalles en la ecuación considerada. Artículos “calcados”. Más aún, ni se molesta en dibujar gráficamente las soluciones que obtiene, por lo que le da lo mismo obtener una secante o una cosecante (soluciones no acotadas) como ondas propagantes, para él es una solución tan válida como cualquier otra.

Wazwaz ha logrado un gran número de seguidores, los wazwazianos, que siguiendo su estela, sobre todo matemáticos aplicados chinos (no citaré nombres, pero son fáciles de localizar). La mayoría de los wazwazianos completa sus artículos con gráficas de las soluciones y ”venden” la técnica de Adomian y sus variantes tanto como un método analítico como numérico, aunque no hacen nada de análisis numérico. En mi opinión, no he hecho un estudio al respecto, se ha “montado” un grupo de investigadores que trabajan todos más o menos en lo mismo y que se aceptan los artículos los unos a los otros.

Wazwaz y los wazwazianos han sabido aprovechar el “publish or perish” a las mil maravillas y parece que hasta ahora les ha ido muy bien. ¿Te gustaría unirte al club?

Me veo obligado a hacer algunas confesiones.

No, lo confieso, no soy wazwaziano.

Sí, lo confieso, envidio a Wazwaz, que ha sabido encontrar todo un “filón” en un campo tan difícil como la Matemática Aplicada.

Sí, lo confieso, he hecho de revisor de uno de sus artículos y recomendé que fuera aceptado.

Sí, lo confieso, en uno de mis artículos, cité uno de los suyos.

Sí, lo confieso, he hecho de revisor de un artículo de wazwazianos.

Sí, lo confieso, recomendé que no fuera aceptado.

Sí, lo confieso, un revisor de uno de mis artículos me obligó a quitar una referencia a Wazwaz como condición, entre otras, para aceptarme el paper.

Sí, lo confieso, la quité.

Mujer, ¿estás casada y tienes la regla? entonces te gustarán más los solteros

Sí, parece sorprendente, pero se acaba de publicar un estudio que muestra que las mujeres casadas consideran más “sexys” a los hombres solteros durante la menstruación (el periodo o la regla) [Matt Kaplan, "Fertile wives find single men sexy," Nature News, 26 feb. 2008] ¿Prefieren “ligar” con hombres solteros en dicho caso? Al menos los ven más “sexys”.

El artículo “The best men are (not always) already taken: Female preference for single versus attached males depends on conception risk,” Psychological Science, 19, 145-151 (2008), ha sido escrito por Paola Bressan (guapa investigadora italiana de la Univ. de Padua) junto a Debora Stranieri una de sus estudiantes. Enmarcan este artículo en uno de sus tópicos de investigación: “Facial attractiveness and mate choice”, que con el riesgo de ser calificado de “machista” me atrevo a calificar de un buen tópico de investigación para una psicóloga: ¿por qué ciertos hombres atraen a ciertas mujeres?

Los estudios parecen indicar que las mujeres en periódo fértil se sienten “instintivamente” más atraídas hacia los hombres solteros, mientras que las que están en periódo infértil son más atraídas por los hombres casados. Las raíces evolutivas de este comportamiento pueden estar en “Ancestral women who felt more attracted to a single man than to an already coupled one would have been more likely than others to succeed and transmit this preference to their daughters,” afirma Paola Bressan, y por supuesto “These subconscious preferences are apparently still with us.” Paola cree que estos hombres preferidos lo son como potenciales futuras parejas en caso de que dejen a la suya: “A coupled man obviously has the skills to maintain a long-term relationship, whereas a single man is an unknown. Indeed, women tend to be suspicious of men who are still on the mating market.”

Las investigadores van más allá y afirman que una estrategia para una mujer es desarrollar una relación duradera con un hombre “de baja calidad” genética mientras en secreto se relaciona sexualmente con hombres solteros ”de alta calidad” genética. El único problema es que las pillen, ya que, en el mundo animal, sus machos de animales con relación duradera, atacarán a las hembras adulteras. En los humanos, estos ataques pueden estar relacionados con los celos y la violencia de género.

¿Cómo se ha realizado el estudio? Se han seleccionado 100 mujeres solteras y 100 casadas y se les ha mostrado fotos de hombres con una etiqueta indicando si están solteros, casados, enamorados, o tienen una novia. Cuando el mismo hombre es etiquetado como soltera en lugar de en las otras clases, las mujeres con la regla lo puntúan un 13% más alto que en los otros casos; las mujeres sin la regla, sorprendentemente, lo puntúan un 8% más bajo. Este efecto se acentúa más cuando los hombres fotografiados son además “especialmente guapos” (por ejemplo, buena musculatura o buena simetría facial).

Sorprende de este tipo de estudios el comprobar que “instintivamente” o “subconscientemente” las mujeres adúlteras no tratan de evitar quedarse embarazadas, todo lo contrario. Afortunadamente, nuestro cerebro “consciente” es tan fuerte que normalmente logra vencer a los “instintos” y al “subconsciente” y la mayoría de los relaciones extramatrimoniales no acaban en embarazo. Al menos eso espero creer… por la cuenta que me trae.

Dualidad onda-partícula (o el electrón como onda en el espacio de momentos)

figura 1.

 El post ¿has visto ese lindo electrón?, que alude a que en La Aventura de las Partículas los leptones son dibujados como felinos (electrón – gato, muón – león, y tauón – tigre), parece sugerir que se ha observado por primera vez la onda “cuántica” de un electrón. En mi opinión, no es realmente cierto, aclarémoslo un poco.

La dualidad onda-partícula es el hecho de que un electrón cuando realizamos un experimento para ver su naturaleza como partícula (onda) se comporte como una partícula (onda), siendo fiel reflejo del principio de incertidumbre de Heisenberg, la complementaridad de Bohr, el hecho de que el experimento altera la “naturaleza” del sistema cuántico medido. Muchos experimentos han demostrado esta “doble” naturaleza del electrón (en realidad el electrón no es ni una onda, ni una partícula, sino que es otra cosa que puede ser observada como partícula u onda, según el experimento, pero que no sabemos observar de ninguna otra forma).

El artículo “Coherent Electron Scattering Captured by an Attosecond Quantum Stroboscope,” de Mauritsson et al., Physical Review Letters, 22 feb 2008, aparecido en ArXiv en agosto del pasado año, muestra por primera vez una imagen de un electrón en el espacio de momentos, es decir, visto como onda, orbitando en un átomo gracias al mismo efecto estroboscópico que nos hace pensar que los radios de una rueda que se mueve a más de 30 vueltas por segundo parece que, a veces, va hacia atrás. Utilizando pulsos ultracortos (de attosegundos) y gracias a un efecto estroboscópico cuántico han podido observar un electrón a “fogonazos” en periodos de tiempo inferiores al femtosegundo (10^-15 segundos). ¡¡Espectacular!! Una animación la podéis ver aquí en AVI o MOV.

figura 2.

El principio físico de la técnica de estroboscopía cuántica utilizada para capturar el movimiento del electrón se ilustra en la figura 2. Un tren (o una sucesión) de pulsos ultracortos en el régimen de attosegundos, en el ultravioleta (onditas azules dentro de la envolvente roja en la figura 2) que inciden sobre un material, logran la ionización de éste por efecto túnel y que algunos de sus electrones “salten”. Un láser de campo infrarrojo está colocado de tal forma que los electrones “saltan” sobre él. El efecto estroboscópico se consigue sincronizando de forma correcta los pulsos ultravioletas y el láser infrarrojo, de forma tal que sólo un eleectrón y exactamente uno “salta” en cada ciclo del láser (las “bolas” azules en la figura 2). Estos electrones se dispersan conforme se propagan hacia el detector (espectrómetro) donde su distribución de velocidades (momentos) es medida. En el detector estos electrones individuales se comportan como ondas, se superponen allí e interfieren (fenómeno estrictamente ondulatorio), mostrando las espectaculares figuras mostradas en figura 1 y en las animaciones (si no las has visto aún, hazlo ahora).

En las animaciones verás que el patrón de interferencia cuando oscila de arriba a abajo muestra una clara asimetría. Esta asimetría confirma que cada imagen corresponde a la ionización a una fase particular del campo del láser infrarrojo. Como ves en la figura 2, la colocación de las onditas azules en la envolvente roja (fase) es distinta en la figura 2 derecha e izquierda que también muestran que el patrón de interferencia adquiere asimetría (hacia arriba en la figura 2 derecha). Simulaciones por ordenador de la ecuación de Schrödinger dependiente del tiempo muestran resultados que son compatibles con los obtenidos experimentalmente (en la figura 1 el lado izquierdo es simulado por ordenador y el derecho obtenido experimentalmente). Que las oscilaciones experimentales en el campo de interferencia coincidan con las esperadas según la teoría cuántica es lo que nos hace pensar que se está observando el campo ondulatorio del electrón.

Lo que los autores de este trabajo han observado es el resultado de las franjas de interferencia de “muchísimos” electrones y no de un sólo electrón como parece indicarse en el post ¿has visto ese lindo electrón? Sin embargo, los autores se amparan en el efecto estroboscópico que igual que la persistencia de nuestra retina a la hora de ver la televisión (un punto luminoso moviéndose por una pantalla de fósforo) nos hace creer que estamos viendo una imagen continua y completa (aunque sólo estemos percibiendo la adición de muchos electrones).

La importancia del resultado obtenido es que se podrá estudiar a escala de sub-femtosegundos ciertos detalles del proceso de ionización átomos en superficies y sus consecuencias en los electrones “emitidos” que eran imposibles de observar sin esta técnica estroboscópica. El artículo “Attosecond Control of Ionization Dynamics,” de los mismos autores será de interés para los que quieran conocer mejor estas técnicas de visualización de la interferencia de paquetes de onda gracias a la modulación por absorción de fotones.

PS (31 de enero de 2009): Esta es la entrada más visitada de este blog durane el año 2008. Aquí tenéis el vídeo de youtube de la imagen del electrón en el espacio de momentos obtenido por los físicos suecos autores de la primera imagen de esta entrada.

Quizás disfrutaréis como yo del experimento de la doble rendija de Hitachi, cuyo vídeo lleva también cierto tiempo en yotube. Todo un clásico.

La vicepresidenta Fernández de la Vega no salió del armario del felipismo (o “el jefe” y “la vice”)

En el suplemento dominical Magazine del periódico de “Pedrojete”, nuestra Primera Vicepresidenta contesta “¡No soy lesbiana!”. Para reafirmarse en lo políticamente correcto de su heterosexualidad refuerza dicha afirmación recordando que “estuvo a punto de casarse…, con un guapísimo arquitecto, Tocho, de quien conserva una foto en su casa” (¡qué romántico!).

Es curioso, no que conserve la foto de un antiguo amor a quien abandonó en el altar, sino que en época electoral “Mayte” no haya querido salir del armario del felipismo y el periodista de “Pedrojete” (siempre sesgado hacia la “derecha”) parece que ha querido olvidar la relación amorosa (vox populi a principio de los 1990s) de “la vice” con Juan Alberto Belloch, el bi-ministro de Justicia e Interior, “justiciero” del felipismo de esos años, responsable de que “Mayte”, jueza gracias al cuarto turno y sin ninguna sentencia firmada, fuese inmediatamente designada como vocal del Consejo General del Poder Judicial.

La “vice” no quiere salir del armario del felipismo y bajo las órdenes de “el jefe”, en plena campaña, no quiere que se recuerde su relación con el GAL, las escuchas ilegales del Cesid, el caso Roldán, … Se libró por los pelos y ha llegado a lo más alto. Su “idilio político” con “el presi” parece que va para largo. En el debate de hoy, Rajoy tendría que haber “atacado” y me ha dado la sensación que ha sido al revés, con Rodríguez echado “físicamente” hacia adelante. Rajoy ha jugado con negras como si tuviera blancas. Rodríguez, con blancas, en mi opinión, ha ganado, sin brillantez, pero me parece que ha ganado. ¿Influirá el debate en los indecisos? ¿Influirán los comentarios de los periódicos de mañana por la mañana? ¿Arreglaremos todos los españoles el país mientras tomamos un merecido café de por la mañana? Volvamos al hilo…

¿Por qué no ha querido “Pedrojete” destapar el felipismo de “la vice”? ¿Otro ejemplo más de autocensura en la Prensa Nacional? ¿Cumplirá su palabra “el follonero” y votará a Rodríguez (fue el primero en mencionar a Javier Bardem y lo hizo con elegancia)?

Los Albertos y las dos varas de medir la justicia en España

Se le ha vuelto a ver el plumero a las dos Justicias de España, la de los ricos y la de los demás, en el caso de los Albertos. Ladrones (estafadores) demostrados (culpables), lo afirman todos los jueces que les han juzgado, incluso quienes les han librado de la cárcel. Si puedes pagar al Bufete Ramón Hermosilla, puedes robar en España como Pedro por su casa. Ni el Tribunal Supremo (que no es Máximo) te puede mandar a la cárcel. Eso iría en contra de Nuestra Constitución (los Albertos son buenos amigos y compañeros de negocios de Su Majestad, El Rey de casi todos los españoles), así que el Tribunal Constitucional ha de entrar en acción y prescribirles el delito. El Tribunal Constitucional de María Emilia Casas Baamonde (su presidenta) ya es competente en delitos económicos. Si puedes pagar a alguno de los mejores bufetes de España, el Tribunal Constitucional prescribirá todos tus delitos económicos. Se abre la veda para los grandes ricos de España que están condenados por el Supremo: hay que recurrir al Constitucional de María Emilia. Por un puñao de parné bien pagá, bien pagá, bien pagá fuistes mujer.

¿Podemos extraer energía “gratis” del vacío? (o sobre las fuerzas de Casimir)

El vacío, en física cuántica, “no está vacío.” Esta sorprendente característica de la física cuántica es consecuencia directa del principio de incertidumbre de Heisenberg y ha sido verificada experimentalmente en múltiples ocasiones: dos placas conductoras no cargadas separadas por el vacío “sienten” una fuerza de atracción debida al vacío, fenómeno descubierto en 1948 por el danés Hendrick Casimir.  

Muchos han tratado de obtener energía “gratis” del vacío utilizando el efecto Casimir o sus variantes (por ejemplo, el “Research Laboratory for Vacuumenergy“). Los detractores de la idea, amparándose en la termodinámica, consideran que es imposible generar un “perpetuum mobile” ya que la fuerza de Casimir siempre es atractiva, luego para conseguir un movimiento útil (oscilación) hay que revertir el movimiento logrado añadiendo energía, con lo que en promedio la “energía gratis” obtenida es cero. ¿Realmente no es posible obtener “energía gratis” del efecto Casimir?

Incluso si se pudiera, la fuerza de Casimir (y la energía a obtener) es extremadamente pequeña. Se necesitarían dos placas de 200 kilómetros cuadrados separadas por una micra (millónesima de metro) para conseguir energía potencial suficiente para encender una bombilla de 100 watios durante un segundo.

Afortunadamente, una energía (fuerza) tan pequeña podría servir para poner en funcionamiento un sistema microelectromecánico (MEMS), pequeñas máquinas de tamaño micrométrico, normalmente implantadas en chips de silicio y fabricadas con la misma tecnología (fotolitografía) que la CPU de nuestro ordenador. Esto no es utópico. Ya se hizo hace casi una década. H. B. Chan, V. A. Aksyuk, R. N. Kleiman, D. J. Bishop, Federico Capasso, “Quantum Mechanical Actuation of Microelectromechanical Systems by the Casimir Force,” Science, Vol. 291. no. 5510, pp. 1941-1944 (2001), construyeron un dispositivo de torsión micromecánico en el que una placa de polisilicio rota alrededor de dos hilos finos “gratis” gracias a las fuerzas de Casimir debidas a la presencia de una superficie esférica metálica cercana (a pocos nanómetros de distancia). Las figuras (A) y (B), arriba, muestran imágenes del dispositivo. El dispositivo, como muestra la figura inferior (arriba) es un torsor que se mueve un ángulo extremadamente pequeño (micro-radianes), sometido a fuerzas de nanoNewtons.

Un artículo que muestra como ha avanzado la microelectromecánica y la nanoelectromecánica basada en fuerzas de Casimir es “Casimir Forces and Quantum Electrodynamical Torques: Physics and Nanomechanics,” Capasso, Munday, Iannuzzi, and Chan, IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Volume 13, Issue 2, Page(s):400 – 414 (2007).

Estos ejemplos ratifican que el vacío en la teoría cuántica del electromagnetismo, llamada electrodinámica cuántica, realmente no está tan vacío como cabría esperar. El principio de incertidumbre de Heisenberg permite que en espacios o en tiempos muy pequeños la incertidumbre en momento lineal o en energía permita la constante creación (y subsiguiente destrucción) de partículas elementales de todo tipo, pero que no son medibles experimentalmente, se denominan virtuales. En promedio se crean tantas partículas (energía) como se destruyen, luego en circunstancias simétricas el resultado es exactamente cero.

Pero, volvamos al principio, ¿podemos extraer “energía gratis” del vacío? En este sentido el artículo de R. D. Schaller and V. I. Klimov, “High Efficiency Carrier Multiplication in PbSe Nanocrystals: Implications for Solar Energy Conversion,” Physical Review Letters, Volume 92, Issue 18,  186601 (2004), ofrece una respuesta interesante. En una célular solar estándar cada fotón excita un sólo electrón y se puede demostrar que su eficiencia teórica máxima es del 35% (energía generada a partir de la recibida). En las células solares basadas en nanocristales desarrolladas por Klimov en el Laboratorio Nacional de Los Alamos, un fotón es capaz de excitar más de un electrón. ¿Cómo es posible? La explicación cuántica es que el electrón excitado “desaparece” en el vacío e interactúa con otros (hasta 7) electrones del vacío (virtuales) y extrae energía de ellos. El coeficiente teórico de eficiencia máxima es por tanto del 700% aunque en la práctica sólo se alcanza del orden del 100% de eficiencia, eso sí, gracias a “robarle” energía al vacío. Técnicamente el proceso se denomina “recombinación de Auger”.

Todavía queda muho para que estas primeras experiencias sobre “cómo extrear energía gratis del vacío” alcancen dispositivos comerciales que todos podamos aprovechar. Pero los avances, aunque lentos, van en la dirección de una respuesta afirmativa a nuestra pregunta inicial.

ACTUALIZACIÓN (1 de marzo de 2008)

Se ha propuesto teóricamente un nuevo mecanismo de movimiento “gratis” basado en fuerzas de Casimir (ver dibujo arriba): MirFaez Miri, Ramin Golestanian, “A frustrated nanomechanical device powered by the lateral Casimir force,” ArXiv preprint (Submitted 28 February). Todavía no se ha construido físicamente (experimentalmente) y no sé si se logrará próximamente pues los dispositivos nanotecnológicos corrugados son difíciles de fabricar.

Bernoulli no explica por qué vuelan los aviones (o sobre la circulación alrededor de un ala y cómo los libros de texto a veces se equivocan)

Holger Babinsky, Univ. Cambridge (c) Phys. Education, 2003.

Yo estudié que la ley de Bernoulli permitía explicar la sustentación del ala de un avión, el porqué un avión vuela. Y me lo creí. Cuando estudié las condiciones de Kutta-Jukowski para la fuerza de sustentación de un ala no comprendí que implicaban fácilmente que la explicación anterior es incorrecta. ¿Quién me abrió los ojos?  

Este video es el contenido multimedia del artículo “How do wings work?” de Holger Babinsky, publicado en 2003 Physics Education 38, pp. 497-503, que propone que la popular explicación utilizando la ley de Bernoulli para la fuerza de sustentación del ala de un avión es incorrecta. Como dice W.R. Sears que le dijo Theodore Von Karman (quizás el mayor especialista en aerodinámica de la historia): “Cuando se lo cuentes a personas legas debes recurrir a lo falso pero plausible, en lugar de a lo verdadero aunque difícil” (“When you are talking to technically illiterate people you must resort to the plausible falsehood instead of the difficult truth”).

La explicación incorrecta es sencilla. Consideremos el flujo que incide sobre el ala, parte recorre el ala por encima y parte por debajo, siendo el punto de estacamiento donde ambos se separan. Para llegar al otro borde del ala, el fluido que recorre el ala por encima recorre una distancia mayor que el que la recorre por debajo, luego debe hacerlo más rápido. Aplicando la ley de Bernoulli, mayores velocidades implican presiones menores, con lo que se justifica la aparición de la fuerza de sustentación.

¿Por qué esta explicación es incorrecta? ¿Por qué las partículas de fluido por encima y por debajo del ala han de coincider en el extremo opuesto? ¿Por qué han de recorrer longitudes distintas en el mismo tiempo? No es fácil dar la respuesta. Porque no es verdad.

Observando el vídeo (si no lo has hecho ya, este e un buen momento, si lo has hecho, te recomiendo que repitas) en visualización bajo humo pulsado, se observa que el humo por encima del ala se mueven más rápido pero no alcanzan el extremo del ala al mismo tiempo que las van por debajo, llegan antes. Por si te interesa, si llegaran al mismo tiempo no habría sustentación.

¿Cuál es el error con Bernouilli? La ley de Bernouilli reza como sigue. Consideremos una partícula de fluido moviéndose en línea recta en una región sometida a una variación de presión (gradiente). Si la presión desciende conforme la partícula se mueve, la partícula “siente” una fuerza que la obliga a acelerar. Si la presión crece en el camino de la partícula, la partícula se ve obligada a desacelerar. Ahora bien, esto se aplica a lo largo de una línea de corriente, nada se dice sobre lo que pasa en líneas de corriente vecinas. Con lo que la ley de Bernouilli no se puede aplicar a líneas de corriente diferentes (las que van por encima y las que van por debajo del ala). No podemos inferir ningún gradiente de presión entre ellas (debido sólo a la ley de Bernouilli).

¿Cuál es entonces la explicación de la sustentación? El flujo de un fluido alrededor de un objeto se caracteriza por las fuerzas as las que está sujeto (aplicando la ley de Newton). Alrededor de un ala las la fuerza más importante es la presión (tanto la gravedad como la fricción se pueden despreciar).  

Cuando una partícula de fluido se mueve a lo largo de una línea de corriente curvada, ésta debe sufrir una fuerza centrípeta que actúa en dirección normal (perpendicular) a su movimiento, fuerza que sólo puede producirse por variaciones de presión, luego la presión a un lado y a otro de la partícula deben ser diferentes, es decir, la diferencia de presión a ambos lados de la partícula es mayor (menor) a lo largo de su trayectoria si nos movemos en la dirección (dirección opuesta) al centro de curvatura.

 

 

Consideremos la figura, cuando nos vemos del punto A al punto B. En A las líneas de corriente son rectas y no hay gradiente de presión. Cerca de B son curvadas y tienen un gradiente de presión. Observando la curvatura, la presión disminuye conforme pasamos de A a B (nos movemos en dirección opuesta al centro de curvatura). Cundo nos movemos de C a D, la líneas de corriente se curvan cada vez más, con lo que la presión en D es mayor que en C (nos movemos a favor del centro de curvatura). Como la presión en B es menor que la presión en D, aparece la fuerza de sustentación.

Por tanto, cualquier geometría del ala que introduzca una curvatura en las líneas de flujo puede producir sustentación. Tanto si el ala es ”delgada” como si es “gruesa”, pueden estar igualmente curvadas y la sustentación será la misma. Por ejemplo, los pájaros suelen tener alas finas y curvadas, pero los aviones no (debido a que es más fácil almacenar el combustible en el ala que en el propio avión).

¿Cómo es posible que un avión (acrobático) vuele “boca abajo”? Si haces un dibujo de las líneas de corriente verás que la explicación es sencilla, en ese caso el avión tiene una fuerza de sustentación “negativa”, necesaria para volar “boca abajo”.

En el apéndice del artículo de “How do wings work?” tenéis una derivación matemática de lo aquí explicado, omito las fórmulas siguiendo la ley de Hawking, expresada en la “Historia del Tiempo”, cada fórmula reduce a la mitad el número de lectores.

Otras cuestiones relativas al vuelo, como las turbulencias y sus efectos “desagradables” las trataremos otro día, hoy os dejo con un video de una simulación numérica del flujo alrededor de un ala de perfil aerodinámico NACA 63-412 viajando a Mach 0.25 y con un ángulo de ataque de 20º. ¿Qué tal si tratáis de imaginar las líneas de corriente del fluido por encima y por debajo del perfil? ¿Cómo será su curvatura?

¿Quién se oculta tras esta foto?

¿Quién es el auto-retratado en esta foto?

Música para el fin de semana (o zoolook y la voz como instrumento)

Siempre me ha gustado la música electrónica, desde Carlos, a Kraftwerk, a Jarre o a Demby. El trabajo de Jarre con alguno de los primeros “samplers”, como el famoso Fairlight, usando “palabras” grabadas en diferentes idiomas como si de un instrumento musical se tratara merece la pena ser escuchado de vez en cuando. Sigue tan “fresco” como hace un cuarto de siglo.

El blog Oxygeneration os cuenta la historia del disco.

Cuá, cuá, cuá, …, para quienes prefieren pensar o soñar a trabajar o estudiar (o Siegel’s “are you a quack?”)

Antes de nada, para los que no seáis físicos, os recomiendo “La Aventura de las Partículas“. Está pensada para “todos los públicos”.

Warren Siegel es de esos físicos teóricos “modernos” que aúnan un “espíritu divertido”, un “profesor de cojones” y un “reputado investigador” en esos temas tan ¿alejados? de la realidad cotidiana como la Física de Cuerdas, Supersimetría, Supergravedad, y demás variantes de las Teorías Cuánticas de Campos. Para los interesados, hoy, su índice-h es de 42 según el ISI Web of Science y sus 5 papers más citados tienen más de 250 citas. 

Os recomiendo encarecidamente (si no las conocéis ya, que hay mucho friki suelto por el mundo bloguero) sus Parodias de Física (son divertidísimas). Es una página ideal para ”gastar” el tiempo que podáis dedicarle y pide ser visitada en más de una ocasión (sobre todo si vuestras teorías están ligeramente estancadas y necesitáis un poco de asueto).

Permitidme que extraiga (y traduzca) algunas frases/comentarios de “Are you a quack?“

“Estos comentarios están dedicados a la gente que entra en mi despacho, o me envía un e-mail, o incluso me envía por correo sus libros, tratando de contarme SU NUEVA TEORÍA, que “saben” que revolucionará toda la física, incluso reonociendo que ellos no han estudiado nada más que una fracción ridícula de ésta. Algunos son sólo ignorantes o inocentes, pero están dispuestos a aprender; estos comentarios no son sobre y para ellos. Es fácil distinguir a los “cuá, cuá”: aunque parecen razonables al principio, acaban degenerando en una conversación progresivamente absurda, “un sinsentido”. “Se convierten en ladrones de mi tiempo”.

Los “cuá, cuá” sólo quieren hablar, no escuchar. Están paranóicos con deririos de grandeza: Su teoría no puede estar equivocada; por lo tanto, los demás lo están. Generalmente sus argumentos son de tres tipos: ataques a teorías establecidas con el argumento de “que no les gustan”, descubrimientos de teorías unificadas, y ataques personales (“porque no les hago caso”).

Entre los ataques a teorías establecidas destaca sin lugar a dudas “He demostrado que la teoría de la relatividad especial y/o la mecánica cuántica no relativista es incorrecta”. ¿Has encontrado resultados experimentales que la contradicen? No lo creo. ¿Has demostrado que es auto-contradictoria? No es posible, matemáticamente son tan “simples” que su consistencia interna es fácil de comprobar. ¿Has demostrado que 2+2=5? (En su caso dame un billete de 5€ que yo te daré 2 de 2€). Si crees haber encontrado una inconsistencia, posiblemente es debido a que has utilizado hipótesis que no son válidas en el marco de la teoría. Estas teorías están demostrando su validez de forma experimental prácticamente todos los días por múltiples físicos distribuidos por todo el mundo.

Entre los que afirman “He descubierto una nueva teoría unificada (de todo)” abundan los que afirman “Mi teoría es más bella que el Modelo Estándar”, en ese caso, “véndesela” a un marchante de arte; “Mi teoría es filosóficamente mejor”, pues cuéntala en una iglesia; “Sé que mi teoría es correcta, para qué voy a molestarme en estudiar Física”, pero, las nuevas teorías en Ciencia nunca reemplazan a las anteriores, donde estas funcionan, por lo que es necesario conocerlas para dominar sus limitaciones, además, la nueva teoría, si funciona mejor, debe predecir todo lo predicho por las anteriores, con lo hay que conocerlas en detalle para poder verificar este punto.

Entre los “Ataques personales porque no les hago caso”: “Lo mismo le pasó a Galileo”, lo siento, pero no eres Galileo, eres un “cuá, cuá”; “La ciencia establecida siempre está en contra de las NUEVAS ideas”, 2+2=5 no es nuevo, es sencillamente falso; “Yo sabía lo que me ibas a decir”, entonces, para qué me haces perder el tiempo; “Lo sabía, buscaré a un científico de verdad”, pues, suerte, que la “fuerza” te acompañe.”

Agua en el subsuelo de Marte (o no cayó lluvia en el pasado marciano)

Nadie ha encontrado agua en Marte, todavía. La única traza de la posible existencia de agua en el pasado de Marte son las huellas dejadas por ésta en “deltas de ríos” o en “laderas de lagos”, que han sido interpretadas como debidas a la presencia de ríos de agua en el pasado “lejano” de nuestro planeta “hermano” (si nuestro planeta “hermana” es Venus). ¿Durante cuánto tiempo ha tenido que fluir agua en Marte para producir las huellas que observamos? Una serie de experimentos en el Eurotank de la Universidad de Utrecht han recreado en la Tierra la morfología marciana y han estudiado cómo se podrían haber formado [Kraal et al. "Martian stepped-delta formation by rapid water release," Nature 451, 973-976 (21 February 2008), noticia en el Eurotank].

Han estimado la topografía inicial “razonable” de un cráter marciano, han introducido diferentes mecanismos de inyección de agua y han observado que sólo son compatibles con los resultados topográficos “reales” actuales si se considera que el agua “manó” desde el subsuelo marciano, en lugar de por precipitaciones (lluvia). Más, aún considerando las posibilidades de un único evento de “inyección de agua” o de un proceso reiterado de múltiples eventos, parece ser que la hipótesis más compatible con sus resultados “terrestres” es la de un sólo evento marciano. La duración de este evento se estima como muy corta, unos 10 años marcianos (recuerde que un año marciano son 687 días terrestres y que un día marciano son 24.6 horas, poco más que un día terrestre). La estimación de la cantidad de agua necesaria para formar las estructuras en “delta” observadas en Marte parece indicar que el agua “contenida” en el río Mississippi es suficiente (una cantidad de agua relativamente “pequeña”).

En la foto de arriba se observa una foto marciana de la región recreada (NASA), una reconstrucción 3D de la región y el modelo a escala construido en el Eurotank por los dos autores. Los autores han presentado un video (Quicktime, .MOV 150 Mb) mostrando los resultados de uno de los experimentos de acumulación de sedimentos. [Sin embargo, hoy lo he descargado un par de veces y no es reconocido como archivo .MOV correcto, así que no he podido verlo... espero que tú tengas más suerte y no te quedes con las ganas. ¿Alguién se atreve a enviarlo a youtube?].

Los parámetros más importantes del modelo a escala del flujo de agua y de su sedimentación son el número (adimensional) de Froude, el de Reynolds y el de Shields. El número de Froude (depende de la velocidad del fluido y de la aceleración de la gravedad) describe la transición entre flujo crítico y supercrítico que caracterizan el tipo de sedimentación que se presenta. El número de Reynolds (depende de la velocidad y de la viscosidad del fluido) determina si el flujo es turbulento o laminar. El número de Shields (depende de los esfuerzos de cizalla sobre el terreno y de las dimensiones del grano que lo constituye) es clave para entender el tipo exacto de las marcas sedimentarias que se producen en el anegamiento del terreno, lo que realmente se ha comparado con las visibles en el propio Marte.

En resumen, los deltas de laderas muy empinadas en Marte parecen ser debidas a episodios hidrológicos de corta duración que involocran una cantidad de agua “pequeña”, por lo que deben ser debidos a la emanación de aguas subterráneas hasta la superficie y no a procesos de precipitación. Quizás estos depósitos subterráneos de agua todavía existan bajo la superficie marciana (hay cierta evidencia pero no hay ninguna demostración definitiva). De existir estos depósitos de agua líquida quizás también alberguen algún tipo de vida microbiana. El futuro próximo nos deparará sorpresas.

Diabéticos “con suerte” dentro de lo que cabe (o nanosensores de glucosa integrables en chips de silicio y páncreas artificiales)

Nanohilos de silicio en el BioFET y su “secreto” químico. (c) IOP

La diabetes es una enfermedad crónica que padecen muchos (que padecerán muchos más en el futuro) que requiere un estricto control alimentario y medidas periódicas de los niveles de glucosa en sangre. Estas medidas son engorrosas para el enfermo. Un medidor continuo de glucosa podría ser la base del sistema microelectrónico de un “páncreas” artificial, que produjera insulina sólo cuando fuera necesaria. Avances recientes nos indican que esta posibilidad no se puede descartar en un futuro no muy lejano  (si eres diabético, lo siento, esto puede tardar más de una década).

Se acaba de publicar el desarrollo de un nuevo tipo de sensor de glucosa nanotecnológico que utiliza nanohilos de silicio para medir en vivo y de forma continua la cantidad de glucosa en sangre [Mohanty's group, "Silicon-based Nanochannel Glucose Sensor," Appl. Phys. Lett. 92, 013903 (2008)]. El biosensor desarrollado por Raj Mohanty en la Universidad de Boston puede implantarse fácilmente en el paciente y puede sustituir a las medidas “gota a gota” de la glucosa. El nuevo sensor, que mejora sustancial nanosensores previos [Chen et al. "Silicon nanowires for high-sensitivity glucose detection," Appl. Phys. Lett. 88, 213104 (2006)] que tenían el gran inconveniente de que eran difíciles de fabricar con las tecnologías actuales (litografía de electrones) de fabricación de chips de silicio (como el Pentium que tienes en el ordenador en el que lees esto).

El nuevo nanosensor utiliza un conjunto de nanohilos (nanocanales) de silicio recubiertos del enzima glucosa-oxidasa que generan un efecto tipo transistor de efecto de campo (FET) biológico (BioFET) [ver la foto, arriba]. La glucosa-oxidas en cada nanohilo de unos 50-100 nanómetros de ancho y unos 6 micrometros de largo permite oxidar la glucosa en sangre mediante una reacción en dos pasos [ver la foto, arriba]. En el primer paso, una molécula de glucosa-oxidasa contiene dos moléculas de una forma oxidada del dinucleótido de flavina y adenina (FAD) que se reduce rápidamente con oxígeno produciendo peróxido de hidrógeno y restarando la forma no oxidada de dicho enzima. En el segundo paso, el polihidroxiácido gluconolactona esponténeamente se hidroliza a ácido glucónico generando un protón (ión de hidrógeno) que cambia localmente el pH de la solución. Los nanosensores son sensibles a dicho cambio de pH, que altera el potencial superficial de los nanohilos y genera un campo eléctrico que modula la conductancia del BioFET. Este efecto es fácilmente amplificado con tecnología estándard de silicio.

El nuevo nanosensor es biocompatible gracias a la tecnología utilizada (aunque todavía no se ha verificado este hecho con experimentos en animales, según Mohanty, actualmente en curso). El nuevo avance permitirá una incorporación más rápida en el mercado de este tipo de bio-nanosensores de glucosa [Belle Dumé, "Glucose sensor goes nano," nanotechweb.org, 2008] lo que hará más soportable la convivencia con la diabetes (especialmente para niños y ancianos).

Cuando te cae un rayo casi te marca de por vida (o alucinando con las figuras de Lichtenberg)

Marcas de Lichtenberg en una mujer de 30 años víctima

de un rayo cuando se encontraba hablando por teléfono.

[Mahajan, Rajan, and Regan, "Lichtenberg figures: cutaneous

manifestation of phone electrocution from lightning,"

Journal of Plastic, Reconstructive & Aesthetic Surgery, 

61(1): 111-113, January 2008, (c) Elsevier Science]

¿Qué pasa cuando te cae un rayo encima? En la mayoría de los casos (sobrevive el 94%) entre las consecuencias (a veces hay importantes secuelas) destacan, por lo curioso, los daños en la piel, que suelen ser superficiales (al contrario de lo que uno esperaría) y se curan sin mayores secuelas [por ejemplo, un paciente fue dado de alta en 24 horas, Domart and Garet, "Images in clinical medicine. Lichtenberg figures due to a lightning strike," New England Journal of Medicine, 343(21): 1536 (2000)]. 

Lo más llamativo son las marcas cutáneas que manifiestan un patrón dendrítico o ramificado llamado figura de Lichtenberg, estudiado en Resnik and Wetli, “Lichtenberg Figures,” American Journal of Forensic Medicine & Pathology. 17(2):99-102, June 1996. Son marcas (figuras) rojizas que son resultado de una respuesta inflamatoria en los pequeños capilares subcutáneos cuando la corrienta del rayo se dispersa causando la ionización y el calentamiento de los mismos (como las de la muchacha mostrada más arriba quien perdió el conocimiento tras recibir el impacto del rayo y no recuerda más detalles de lo sucedido debido a su estado de amnesia).

Las figuras de Lichtenberg en un bloque 3D transparente, normalmente acrílico (polimetilmetacrilato), que se comercializan, son expectaculares. Pero no sólo son un bonito regalo, sino que nos muestran que la física no lineal y la geometría fractal de las descargas de alta tensión todavía nos ofrecen ciertos secretos (merece la pena ver el video en “como atrapar la “luz” de un rayo”). Muchas de las incógnitas ya formuladas en el artículo clásico de Merrill and Von Hippel, “The Atomphysical Interpretation of Lichtenberg Figures and Their Application to the Study of Gas Discharge Phenomena“, J. Appl. Phys. 10, 873 (1939), todavía están por resolver.

Las figuras de Lichtenberg nos permiten interpretar las primeras etapas de una descarga eléctrica de alta tensión vía la ionización electrónica de ciertos átomos del medio, la formación de un plasma de electrones, y la neutralización de dichas cargas, con la consecuente repetición de las descargas pero con iones cargados positivamente en lugar de electrones. Esta repetición de las descargas es la que parece verse en el video, a través de los fotones que emite. Los iones al ser más masivos que los electrones se mueven más lentamente y con trazas más cortas antes de neutralizarse. En mi opinión, en el video la figura de Lichtenberg de fondo gris es debida a los electrones, por ello se forma rápidamente, y los chispazos posteriores son debidos a estos iones positivos (lo que da la sensación de que a “luz” del rayo ha quedado atrapada en el bloque).

¡Cuidado con los rayos! No siempre las figuras de Lichtenberg van acompañadas de un final feliz (A. Rico, “Figures of Lichtenberg in a case of death from lightning,” Cuadernos de Medicina Forense, no. 45-46, p. 276-279, July-Oct. 2006).

¿Quéreis jugar con los rayos? Lo mejor es que lo hagáis con un simulador software.  A mí me gusta LumosQuad, fuente (VC++) y ejecutables (Windows) disponibles gratuitamente por los investigadores, Dra. Ming Lin y Dr. Theodore Kim, que se basa en un trabajo anterior que es de lectura recomendada.

   

Si eres “bloguero”, ¡¿ Qué tal si escribes tu nombre con rayos ?!

La marea baja en Venecia (o cuando Venecia se seca y los turistas se quejan)

Laguna de Venecia (imagen por satélite)

El blog en menéame “Venecia sin agua” (o mejor el original, con foto incluida) me ha recordado que las mareas suben y bajan, que el nivel del agua (“laguna” en el caso de Venecia) también se ve influido por la meteorología, especialmente los vientos y la presencia de ciclones o anticiclones. Aunque la foto parece del año pasado (también podría ser de hace dos años, o incluso de antes), es lo suficientemente atractiva para merecer un comentario. Breve, que así será dos veces bueno.

Las previsiones para, hoy, 19 de febrero de 2008, para la altura del agua en Venecia, indican que la altura del agua será de 71 cm por debajo del nivel de referencia (el nivel medio del agua en Venecia en el año 1897 medido en “Punta della Salute”) y se mantendrá así durante varios días (estas previsiones no suelen fallar mucho, “Flooding and Environmental Challenges for Venice and Its Lagoon: State of Knowledge,” Caroline Fletcher and Tom Spencer, editores, Cambridge University Press, 2005). Eso sí, la marea baja se “nota” sólo a ciertas horas del día (como todos sabemos las mareas suben y bajan a diario). La normativa veneciana “prohíbe” navegar cuando el nivel está por debajo de los 50 cm del nivel de referencia, con lo que los turistas no podrán navegar en góndola a esas horas (sí más tarde o antes).

Desde que se tienen datos fiables (desde 1923 hasta hoy, 19 de febrero de 2008) la marea alta más alta fue de 1’94 metros (nivel teórico estimado pues el nivel del agua superó la escala usada) sobre el nivel de referencia, en noviembre de 1966, y la marea baja más baja fue de 1’21 metros por debajo del nivel de referencia, en febrero de 1934. Normalmente, las mareas bajas más bajas durante el año se producen entre finales de enero y finales de febrero.

Las mareas debidas a la Luna (efectos astronómicos) no permiten explicar estas mareas altas (y bajas) tan altas (y tan bajas), se requieren efectos atmosféricos (que desafortunadamente no son tan fáciles de predecir). En concreto, bajas presiones atmosféricas (ciclón) y fuerte viento del sureste (sirocco) generan mareas altas más altas, y altas presiones (anticiclón) y fuerte viento del noreste (bora) generan mareas bajas más bajas. Estos efectos sobre el mar Adriático se refuerzan (según los modelos por ordenador) en la región donde se encuentra la laguna de Venecia debido a la morfología (forma geométrica) del mar Adríático. Algunas de las mareas altas son debidas a las “seiches”, oscilaciones libres de la superficie del mar que se observan hasta varios días después de una tormenta (lo que suele causar sorpresa, más a los visitantes que a los lugareños).

Hoy por hoy, las previsiones meteorológicas del nivel del mar en Venecia basadas en métodos numéricos son bastante precisas (M. Ferla, M. Cordella, L. Michielli and A. Rusconi, “Long-term variations on sea level and tidal regime in the lagoon of Venice“, Estuarine, Coastal and Shelf Science, Volume 75, Issues 1-2, Pages 214-222, October 2007; Lucia Zampato, Georg Umgiesser and Stefano Zecchetto, “Sea level forecasting in Venice through high resolution meteorological fields“, Estuarine, Coastal and Shelf Science, Volume 75, Issues 1-2, Pages 223-235, October 2007), aunque por supuesto, todavía quedan muchos detalles por conocer y problemas abiertos por resolver (L. D’Alpaos and A. Defina, “Mathematical modeling of tidal hydrodynamics in shallow lagoons: A review of open issues and applications to the Venice lagoon“, Computers & Geosciences, Volume 33, Issue 4, Pages 476-496, May 2007).

Sevilla-Málaga, la pelea en Arquitectura está servida (o pelea entre “Bolonios” por la EEES en Andalucía)

En diciembre se publicó la noticia sobre la aprobación de las directrices para los primeros títulos oficiales “bolonios” de Médico (360 ECTS = 6 años), Veterinario (300 ECTS = 5 años), Arquitecto (300 ECTS = 5 años), Arquitecto Técnico (240 ECTS = 4 años), Maestro de Educación Primaria (240 ECTS = 4 años) y algunos más. En el BOE del pasado viernes 15 de febrero se concretaron los contenidos comunes para las carreras de Médico y Veterinario. No entraré en ellos. La descripción me gusta más que los anteriores descriptores-BOE de los Planes de Estudio “pre-bolonios”.

Me gustaría poner la atención en los “primeros acuerdos de la Comisión Académica del Consejo Andaluz de Universidades (CAU) sobre la implantación de los nuevos títulos de grado que vendrán a sustituir a los actuales ( en Andalucía )” acordados en la sesión de 22 de enero de 2008 ) COPIA AL FINAL DE ESTE DOCUMENTO. Son provisionales, no es alarméis, todavía. Los principios generales son los que uno esperaría (precios públicos comunes en toda Andalucía, política de becas justa, formación integral del alumnado, principios éticos generales, máxima calidad de los estudios, fortalecer la movilidad, etc.).

Lo más interesante son los Acuerdos y Directrices Generales. En 2008/2009 no se implantarán nuevas titulaciones (era de esperar). Antes de enviar un Plan de Estudios al Ministerio (a nivel nacional) habrá que pasar por el filtro andaluz (CAU), también es de esperar. Implantación de cada titulación simultáneamente en todas las Universidades donde se autoricen y  de forma progresiva anual (muy razonable).

En mi opinión, lo más llamativo es que “Una misma titulación de grado tendrá al menos el 75 % de sus enseñanzas comunes en todas las Universidades Públicas de Andalucía (incluidas las prácticas y, en su caso, el trabajo fin de grado)”.  Qué significa esto. Pues que en un Plan de 4 años (como Arquitecto Técnico o Maestro de Educación Primaria) al menos 3 años serán comunes entre todas las universidades andaluzas. Arquitecto tendrá más de 3 años y medio comunes y Medicina 4 años y medio. Ahora esto, obviamente, no se cumple. En Veterinaria no habrá problemas (sólo está en Córdoba) pero Medicina está en Sevilla, Málaga, Granada y Cádiz (aunque no parece que haya muchas diferencias entre los planes de estudio en mis “cortas” entendederas).

Sin embargo, el Plan de Estudios de Arquitectura en Málaga, “muy avanzado, dicen,” y el Plan de Estudios de Arquitectura en Sevilla, “algo más clásico”, tienen bastante poco en común (¿un año y medio quizás?). ¿Cómo se van a uniformizar planes de estudio tan diversos? No dicen que quieren favorecer la autonomía universitaria. ¿Qué luchas internas (entre “capos” y “popes” de diferentes universidades) generará una unificación hasta este punto?  

La “pelea” Sevilla-Málaga en Arquitectura será digna de ver. ¿Qué opinará Ricard (Pie Ninot), Director de la Escuela de Arquitectura de la UMA, sobre estas directrices de la CAU? ¿Abandonará su cargo por que no le dejan hacer “su” Arquitectura en Málaga?

En Andalucía, el primer listado de titulaciones (que sustituirán a las actuales) se debería publicar en 30 de marzo de 2008 y el segundo el 30 de mayo de 2008, que se verificarán (no sé muy bien qué significa) por la CAU el 30 de octubre de 2008 y el 30 de enero de 2009. Así que el 30 de enero de 2009 deberíamos saber cómo cambia el Sistema de Educación Superior en Andalucía.

¿Cómo las grandes “mentes pensantes” de Andalucía podrán uniformizar hasta al menos el 75% todas las titulaciones universitarias? ¿Qué sentido tiene que 7 de las 8 provincias andaluzas (Almería, Cádiz, Córdoba, Granada, Huelva, Málaga y Sevilla) impartan “prácticamente” el mismo título (p.ej. Ingeniero Técnico en Informática de Sistemas, Jaén sólo tiene la I.T.I. Gestión) en un espacio tan reducido como Andalucía?

El principio de Arquímedes y el hexafluoruro de azufre (o la navegación a vela que no te enseñan en el PER, título de Patrón de Embarcaciones Recreativas)

Un “barco” flotando en hexafluoruro de azufre parece flotar en el aire. Este gas es 5 veces más denso que el aire y se puede retener en una pecera igual que si fuera agua, aunque a vista “no se vé”. No es tóxico pero es un gas de efecto invernadero, con consecuencias para el Cambio Climático.

“El hexafluoruro de azufre, SF6, un átomo de azufre unido a 6 átomos de flúor, es un gas sintético de elevada energía de formación, 262 kcal/mol, altamente estable, que se descompone a partir de los 500 ºC. A temperatura ambiente es un gas pesado, de densidad próxima a 5, inodoro, incoloro y no tóxico. La molécula es simétrica e inerte, estando formada por un átomo de azufre en el centro y seis átomos de flúor a su alrededor, con enlaces covalentes saturados. [Se utiliza para generar arcos eléctricos en ciertas herramientas de corte]

“El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado.” La mayoría de las embarcaciones son huecas por dentro (contienen aire, fluido 800 veces más ligero que el agua) con lo que desplazan un gran volumen de agua, siendo su peso mucho menor. En un barco esta fuerza de flotabilidad se aplica sobre el llamado centro de flotabilidad (centro de empuje) que no coincide con el centro de gravedad (donde se aplica la fuerza del peso del navío). En un velero la quilla y las velas (velámen) hacen que el centro de flotabilidad tenga una posición ”efectiva” que mejora la estabilidad cuando el navío está inclinado.

Para determinar la estabilidad hay que determinar el centro de gravedad del buque (fácil, pero depende de la carga) y el centro de flotabilidad (cuya posición cambia con la inclinación de la nave y depende de la forma (sección transversal) del casco). Para que un buque sea estable, el par que ejercen estas dos fuerzas debe tender a recuperar la verticalidad del buque. En los veleros con palo muy alto, sometidos a fuertes inclinaciones por el viento, llevan un gran contrapeso en la quilla, que sitúa el centro de gravedad del conjunto en una posición inferior al centro de flotación, con lo que la estabilidad está asegurada (más sobre navegación).

Más información sobre la física de la navegación a vela. Atención a la foto de Albert Einstein, el marinero.

¿Pero cómo puede un velero navegar en contra del viento? Simplificando, el principio de Bernoulli puede explicarlo fácilmente, considerando que la vela actúa como el ala de un avión. Cuando el aire fluye por un lado de la vela genera presión sobre ella, que atada a las vergas, se infla, mientras que el aire fluyendo por el otro lado se mueve más rápido (recorre una longitud mayor), por lo que genera una presión menor sobre la vela, con lo que ésta recibe una fuerza que es perpendicular a la dirección del viento. Gracias a la quilla y al rozamiento del barco con el agua, se componen estas fuerzas y el resultado combinado puede empujar al barco en dirección perpendicular al viento. Un diagrama de fuerzas es sencillo (se puede ver aquí, donde también ofrecen otra forma de navegar contra el viento).

El motivo de esta entrada, que ya voy a terminar, es que el artículo de Bryon D. Anderson, “The Physics of Sailing,” Physics Today — February 2008, es gratis. Si lees inglés y te interesa este tema, te recomiendo encarecidamente su lectura.

Piensa y siente nuestro estómago con nuestro segundo cerebro (o el sistema nervioso entérico)

 

“¿Por que sientes cosquillas en tu estomago cuando estás enamorada?” Las respuestas más obvias no siempre son las correctas. “Creo que padezco estrés – llego todas las mañanas al trabajo con dolor de estómago.” Incluso a mí me ha pasado. Estas reacciones tienen relación directa con el “segundo cerebro del cuerpo humano“, denominado sistema nervioso entérico (en inglés le llaman “brain of the gut”). ¿Dónde está? En el sistema gastrointestinal. El doctor Michael D. Gershon co-descubridor del sistema entérico es autor del libro titulado “The Second Brain: A Groundbreaking New Understanding of Nervous Disorders of the Stomach and Intestine“.

Gershon propone el campo de la neurogastroenterología que estudia los síntomas tanto a nivel cerebral como intestinal de diferentes reacciones del organismo como los nervios que se reflejan en una gastritis, o la sensación de ansiedad, depresión, síndrome de irritabilidad, hemorroides, úlceras y hasta el Parkinson. Un síntoma en un cerebro repercute en el otro.

El “segundo” cerebro, el sistema nervioso entérico, está formado por unas cientos de millones de neuronas, entre 100 y 600 millones, según los autores, tan parecidas a las del “otro” cerebro como pueda ser una neurona.  Su misión es controlar el comportamiento del sistema digestivo, independientemente de la consciencia del ”otro” cerebro. Recuerda que el “primer” cerebro humano tiene unas 100 mil millones de neuronas (entre cien y mil veces más que que el entérico).

A los interesados en saber más al respecto les recomiendo el artículo de Raj K. Goyal and Ikuo Hirano, “The Enteric Nervous System“, The New England Journal of Medicine, Volume 334:1106-1115 April 25, 1996 (es la revista de mayor índice de impacto de todas luego la mayoría de las bibliotecas universitarias deberían tener acceso a ella). El artículo de G. E. Boeckxstaens, “Understanding and controlling the enteric nervous system,” Best Practice & Research Clinical Gastroenterology, Volume 16, Issue 6, Pages 1013-1023, December 2002, pone en énfasis en la importancia de las células intersticiales de Cajal, nuestro gran Premio Nobel que ya trabajó en estos temas. Finalmente, la entrada en la ScholarPedia también merece la pena.

Bernat Soria y la talla femenina (cilindro, campana, diábolo) o Fernández de la Vega y la constitución masculina (pícnico, atlético, leptosomático)

 

Me sorprendió ver a Bernat Soria presentando “cilindro, campana o diábolo”, el resultado de un estudio antropométrico de una muestra de 10.415 españolas (creo que no soy el único). “La información es útil para los creadores de ropa porque permite que el diseño se adapte a los morfotipos de la población. Parece ser que el presidente de la Federación Española de Empresas de la Confección (FEDECON), Pablo García, no está muy de acuerdo: ”estas nuevas medidas no les van a importar un pimiento”.

Bernat Soria, científico especialista en las bases celulares y moleculares de la diabetes (su artículo más citado es sobre este tema y cuenta con 340 citas en febrero 2008), mimado en andalucía con el Centro Andaluz de Biología Molecular y Medicina Regenerativa, considerado un pionero en la investigación en células madre, quien lleva una carrera “política” de cierto éxito (“director” de la ANEP, coordinador de varias instituciones) y actualmente, científicamente ya venido a menos, Ministro de Sanidad y Consumo.

Tendría que haberlo dicho el propio Soria, pero ha tenido que ser María Teresa Fernández de la Vega, la vicepresidenta primera del Gobierno, quien afirmó que se encargará un estudio sobre el tallaje de la ropa de hombre como el que ya se ha hecho sobre el de las mujeres. “Ese informe será pionero en el mundo”. ¡¿pionero?!

Yo recuerdo de joven haber estudiado el tallaje (bueno, lo he buscado ahora y le llaman constitución, rasgos del fenotipo determinados por el genotipo),… el tallaje masculino, con tres modelos: pícnico, atlético y leptosomático.

“Tipo pícnico: individuo rechoncho, de formas redondeadas, estatura mediana, cuello corto y ancho, cabeza y abdomen voluminoso, ángulo esterno-costal obtuso, tejido adiposo abundante especialmente en el vientre; miembros y hombros delgados, musculatura floja.

Tipo atlético: talla y longitud de miembros, mediana a grande; hombros anchos, tórax voluminoso, ángulo esterno-costal recto, caderas angostas, relieves óseos faciales, prominentes; musculatura muy desarrollada.

Tipo leptosómico: tronco y miembros esbeltos, delgados; hombros estrechos y caídos, musculatura débil, cráneo pequeño, manos delgadas, tórax aplanado, ángulo esterno-costal agudo, rostro alargado y estrecho.” 

En un Manual de Patología encontramos más información sobre este “tallaje masculino” y sus implicaciones médicas. Esto si es importante para la Sanidad y el Consumo, y Soria, como médico que es, debería saberlo.

Para qué sirve la Red Básica en Málaga (o estoy en un atasco de tráfico y el 80% de las calles están vacías)

Las calles en una ciudad se organizan de forma jerárquica de forma tal que la mayoría de las calles “sobran”, mientras que una minoría son fundamentales (en Málaga, serían llamadas Red Básica). Sorprendentemente, esta partición puede ser caracterizada por el principio 80/20 (ley de Pareto), es decir, el 80% de las calles están menos conectadas que la media, mientras que el 20% restante estás más conectadas que la media, como muestra Bin Jiang, “Street Hierarchies: A Minority of Streets Account for a Majority of Traffic Flow” ArXiv, submitted on 9 Feb 2008. Más aún hay un 1% (contado en el 20%) que están extremadamente conectadas. El autor ha estudiado empíricamente una ciudad sueca.

Uno de los resultados más interesantes del artículo es el hecho de que el flujo del tráfico tiende a acumularse en las calles mejor conectadas (o al contrario, quizás se han diseñado así), es decir, la conectividad de una calle es un buen predictor del flujo de tráfico en ella. En el 20% de las calles correspodiente a las peor conectadas prácticamente no hay tráfico, en el 1% correspondiente de las mejores conectadas se concentra el 20% del tráfico (número de vehículos por día), y en el 20% de las mejor conectadas está el 80% del tráfico. La ley de Pareto (en el artículo se dice que de Zipf) del 80/20 se cumple también en esta caso.

¿Por qué el artículo habla de “ley de Zipf” en lugar de “ley de Pareto? Lada Adamic, “Zipf, Power-laws, and Pareto – a ranking tutorial” nos aclara su relación. Ambas leyes equivalen a que el dato considerado (conectividad o tráfico) sigue una distribución (probabilística) modelada por una ley potencial, es decir, power-law, Zipf law, y Pareto law son sinónimos. En todos los casos se describe fenómenos en los que los casos significativos son raros y los no significativos muy comunes.

La ley de Zipf tiene muchas aplicaciones, como medir la popularidad de las páginas web o el “share” (audiencia) de las cadenas de televisión. Veamos algunos ejemplos:

Feng Fu, Lianghuan Liu, Kai Yang, and Long Wang, “The structure of self-organized blogosphere,” ArXiv 2006, estudian la distribución estadística de la blogosfera, demostrando que cumplen la hipótesis del mundo pequeño que conduce a distribuciones potenciales (power law) para muchos de sus parámetros.

B. Blasius and R. Toenjes, “Zipf law in the popularity distribution of chess openings,” ArXiv 2007, analizan un gran número de bases de datos de partidas de ajedrez, mostrando que la ley potencial está en la base de la elección de la apertura tanto entre grandes maestros como en aficionados. Lo más interesante es que el exponente de la ley crece linelmente con la profundidad del juego, es decir, en la apertura la mayoría de los jugadores eligen entre muy pocas posibilidades, mientras que en el medio juego el número de posibilidades se diversifica extremadamente. 

Damian H. Zanette, “Zipf’s law and city sizes: A short tutorial review on multiplicative processes in urban growth,” ArXiv 2007, utilizan el modelo de Simon (basado en procesos estocásticos multiplicativos) para “predecir” la ley de la potencia en la distribución del tamaño de ciudades (276 áreas metropolitanas de EEUU y su tamaño censal en el 2000). Los resultados no son excesivamente buenos y los autores indican que se necesitan ciertas extensiones para conseguir mejorarlos.

Finalmente, Zike Zhang et al. “Empirical analysis on a keyword-based semantic system,” ArXiv, 2008, estudia las palabras clave en artículos científicos “demostrando empíricamente” que su distribución estadística (al menos en la revista Proceedings of the National Academy of Science of the United States of America, PNAS) sigue la ley de Zipf con exponente 0.86. Los autores suponen que ello ocurre en todos los casos.

En este blog, todavía pequeño para un análisis estadístico riguroso, la ley de Zipf va camino de cumplirse… ya comentaremos algo más adelante.

¿Eres doctor? ¿Has “bailado” tu tesis? Pues, ¡ tú te lo pierdes ! (o el concurso “Tú si que vales” en la ciencia)

Es curioso las cosas que se le ocurren a los frikis de la ciencia. ¿Interpretarías tu Tesis Doctoral bailando en un escenario? Piensa un poco, ¿cómo lo harías? Si se te ocurre cómo, seguramente podrás demostrarlo en el concurso de 2009 organizado por la revista Science (John Bohannon, “A Taste of the Gonzo Scientist,” Science, Vol. 319. no. 5865, p. 905, 15 February 2008), ya que el concurso este año se ha celebrado en Viena, Austria, el 18 de enero pasado. Doce participantes, 12, han llegado a la final del “Tú si que vales” científico. Durante 60 segundos tenían que resumir su tesis doctoral, bailando, ante cuatro jueces; no, Sardá no estaba entre ellos, eran un astrónomo, un antropólogo, un periodista científico y, como no, un bailarín profesional. ¿Cuál es el premio en “Dance your Ph.D.”? No, no es el dinero y la fama, ni una entrevista en T’ la hinco. Nada más y nada menos que una suscripción anual a la revista Science (que no es “moco de pavo”).

Tres premios uno por categoría según los años que hace que se defendió la tesis (o lo bien que se recuerda ésta). Brian Stewart bailó su tesis sobre arqueología prehistórica (Refitting Repasts: A Spatial Exploration of Food Processing, Cooking, Sharing and Disposal at the Dunefield Midden Campsite, South Africa, thesis, Univ. of Oxford, 2008) ”imitando” la caza de un antílope (representado por una compañera). Nicole-Claudia Meisner interpretó su doctorado en la regulación del RNA mensajero (mRNA Stability Regulation as a Drug Target: mRNA Stability Cross-Screening and Molecular Mechanisms in Post-Transcriptional Regulation Resolved by Quantitative Biology, thesis, Univ. of Salzburg, 2005). Finalmente, el tercer ganador fue el Prof. Dr. Giulio Superti-Furga que desarrolló tu tesis en la genética del desarrollo humano (Transcription Factors Involved in Development and Growth Control: Regulation of Human G-Globin and Fos Gene Expression, thesis, Univ. of Zurich, 1991), quien estuvo acompañado, faltaría más para un senior, de varios de sus estudiantes de doctorado.

Los videos los podéis ver en la siguiente página web (ver Video Gallery). Seguramente, próximamente pasarán a youtube.

NOTA: si eres doctor y quieres participar ya puedes enviar tu solicitud, en inglés, claro [If you would like to take part in the 2009 Dance Your PhD contest, send an email to gonzo@aaas.org].  

NOTA: el video de arriba no tiene nada que ver con esta noticia, como ya te habrás dado cuenta si lo has visto, se trata del videoclip de la canción “Bad taste & gold on the door (i want my Kate Moss)” del grupo Hushpuppies, primer single de su álbum “Silence is golden”. ¿Por qué aparece aquí? Y por qué no, me resulta “atrativo”, si lo has visto, ya sabrás el porqué, si no, te atreves…