Nuevo experimento de la rendija para estudiar la dualidad onda-partícula con átomos de hidrógeno ultrarrápidos

La diferencia entre ciencia y religión no es la Fé, que es necesaria en ambas, sino el método científico. La caricatura de la izquierda lo ilustra muy bien (en inglés): “El método científico: Estos son los hechos. ¿Qué conclusiones podemos extraer de ellos? El método creacionista: Aquí está la conclusión. ¿Qué hechos podemos encontrar para demostrarla?”

Todas las verdades en Física están sujetas a la duda (la duda metódica cartesiana o la definición de ciencia de Popper): todas las verdades científicas deben ser refutables. Es por ello, que los experimentos “clásicos” que han demostrado la validez de ciertas “verdades” deben ser repetidos periódicamente en circunstancias diferentes con objeto de verificar dicha “verdad”. Por ejemplo, es válida la Ley de Newton de la Gravedad a escalas pequeñas. El último resultado del que tengo referencia dice que sí lo es hasta las 5 micras (micrómetros), para lo que se ha utilizado un dispositivo micromecánico (MEMS) para medir la fuerza en entre dos pequeñas masas separadas a dicha distancia. El artículo de D. M. Weld, J. Xia, B. Cabrera, A. Kapitulnik, “A New Apparatus for Detecting Micron-Scale Deviations from Newtonian Gravity,” ArXiv preprint, submitted on 7 Jan 2008 . ¿Qué pasa a distancias menores de 1 micra? ¿Se cumple la ley de Newton? Nadie lo sabe aún. Habrá que esperar a nuevos experimentos. Lo mismo ocurre a distancias muy grandes con la Relatividad General de Einstein, donde los experimentos directos son imposibles y algunos resultados de difícil explicación sugieren a algunos autores desviaciones respecto a la teoría.

A los científicos nos gusta hablar como si estuvieramos en posesión de la verdad, sin embargo, la “verdad” es que nuestra Fé en la Verdad debe ir unida a la Duda sobre su veracidad. ¿Cómo demostrar la dualidad onda-partícula para la luz y la materia en la Mecánica Cuántica? La manera más habitual es utilizar el experimento de la doble rendija. Young hace 200 años utilizó dicho experimento para demostrar las propiedades ondulatorias de la luza, haciendo pasar rayos de luz por un par de pequeños agujeros y observando las franjas de interferencia subsiguientes. En 1923, de Broglie propuso que los electrones y otras partículas materiales se podían describir como ondas lo que conduciría a la formación de patrones de interferencia cuando un haz de dichas partículas interactuace con una “pantalla” con dos pequeños agujeros o rendijas. En 1927, Davisson y Germer demostraron de esta forma la naturaleza ondulatoria del electrón. Dicho experimento se ha realizado también con neutrones, átomos, y moléculas. Por ejemplo, A. Zeilinger et al., “Wave-particle duality of C60 molecules,” Nature 401, 680-682, 14 October 1999 , realizó dicho experimento con fullerenos o buckybolas, moléculas con 60 átomos de carbono con forma de balón de fútbol; estas moléculas son prácticamente cuerpos clásicos dado el gran número de grados de libertad “cuánticos” que poseen con los que pueden interactuar con el entorno vía la decoherencia. Más recientemente se ha llegado a demostrar con moléculas aún más grandes, como los fullerenos C70, S. Gerlich et al., “A Kapitza-Dirac-Talbot-Lau interferometer for highly polarizable molecules,” Nature Physics 3, 711-715, 2007, ArXiv preprint.

El experimento de la doble rendija depende de la longitud de onda de de Broglie de la partícula (átomo o molécula) utilizada. Dicha longitud de onda es inversamente proporcional al momento (o la energía cinética) de la partícula, es decir, a más energía, menor longitud de onda. ¿Cuál es la longitud de onda más corta en la que el experimento ha sido comprobado? Acaba de publicarse hace unos días que dicho experimento con átomos de hidrógeno con una energía de 1.3 MeV, es decir, con una longitud de onda de 25 fm. (femtometros). El resultado del artículo de H. T. Schmidt et al., “Evidence of Wave-Particle Duality for Single Fast Hydrogen Atoms,” Phys. Rev. Lett. 101, 083201 ( 2008 ), confirma las conclusiones de la mecánica cuántica.

Estos experimentos son necesarios. Sin ellos, la ciencia no puede “progresar” ya que su progreso requiere reafirmar lo ya establecido en la búsqueda de su refutación.

Para los interesados en una breve explicación del experimento de la doble rendija, en inglés subtitulada en español, les recomiendo el siguiente vídeo de youtube.

Por cierto, ¿cómo vuela una mosca?

En verano las moscas son muy pegajosas, siempre encima de uno, especialmente cuando hace calor. No hay manera de quitárselas de encima. La razón es que a las moscas les cuesta más volar cuando hace calor por ello necesitan parar más a menudo. La evolución ha hecho que las moscas que tienen que volar en ambientes más fríos tengan las alas más grandes (con más área y más largas), como han estudiado recientemente M. R. Frazier et al., “Cold rearing improves cold-flight performance in Drosophila via changes in wing morphology,” Journal of Experimental Biology 211, 2116-2122 ( 2008 ).

Pero, ¿cómo vuela una mosca? Un interesante y reciente artículo de revisión sobre el tema es Fritz-Olaf Lehmann, “When wings touch wakes: understanding locomotor force control by wake-wing interference in insect wings,” Review on Biomechanics of Flight, Journal of Experimental Biology 211, 224-233 ( 2008 ) , que por cierto, es un artículo de libre acceso (gratuito).

Hay dos efectos necesarios para el vuelo de la mosca, la producción de una estela de vórtices por cada ala independientmente y la interacción de los vórtices entre ambas alas. En un único aleteo, cada ala genera un vórtice (leading edge vortex, LEV en la figura) que interactúa con la estela de vórtices de aleteos anteriores permitiendo que el animal extraiga energía del fluido. Las figuras A-D muestran este efecto gráficamente. Sin embargo, las simulaciones por ordenador (utilizando CFD, computational fluid dynamics) muestran que este efecto no permite explicar toda la fuerza de sustentación en el vuelo del insecto. Estudios recientes han mostrado la gran importancia de la interacción entre ambas alas (mostrado en las figuras E-H). Durante el aleteo, cada ala produce un vórtice, que interactúan entre ellos y con la estela. La mosca acerca las alas entre sí, para luego alejarlas, produciendo un vacío en forma de V que incrementa la energía asociada a los vórtices y con ella la fuerza de sustentación conseguida. Los experimentos muestran que es necesaria una separación angular entre ambas alas de 10-12° (para un número de Reynolds de 134). En las alas de la mosca Drosophila (cuyo aleteo tiene una amplitud angular de 160°), la sustentación máxima aumenta aproximadamente un 17% por este proceso de interacción entre ambas alas, con respecto a la que se obtendría si actuarán independientemente. Más aún, durante la interacción entre los vórtices de ambas alas, el fluido reduce su velocidad localmente, reduciendo el gasto energético del aleteo para la mosca.

El movimiento del ala durante el aleteo es muy complejo y se suele describir por 6 fases separadas. No entraré en sus detalles. El artículo de Fritz-Olaf Lehmann and Simon Pick, “The aerodynamic benefit of wing-wing interaction depends on stroke trajectory in flapping insect wings,” Journal of Experimental Biology 210, 1362-1377 ( 2007 )(también gratuito) presenta gran número de detalles para los interesados. Para entender estos detalles sobre la aerodinámica del vuelo de la mosca han sido necesarias tanto las simulaciones por ordenador, como las presentadas en Ravi Ramamurti and William C. Sandberg, “A computational investigation of the three-dimensional unsteady aerodynamics of Drosophila hovering and maneuvering,” Journal of Experimental Biology 210, 881-896 ( 2007 ) (también gratuito), que muestra en detalle las curvas de iso-vorticidad así como las fuerzas y momentos que producen sobre las alas, como las video de alta velocidad, mediante cámaras infrarrojas para 3D, como las mostradas en Steven N. Fry, Rosalyn Sayaman and Michael H. Dickinson, “The aerodynamics of hovering flight in Drosophila,” Journal of Experimental Biology 208, 2303-2318 ( 2005 ), (también gratuito), quienes además de usar moscas también han utilizado robots como modelos.

¿Cómo controla el pequeño “cerebro” de la mosca su vuelo? Los detalles no se conocen todavía, pero los estudios parecen indicar claramente que la organización física de las conexiones neuronales están muy relacionadas con la aerodinámica y biomecánica de su vuelo, por ejemplo, véase Michael H. Dickinson, “The Initiation and Control of Rapid Flight Maneuvers in Fruit Flies,” Integrative and Comparative Biology 45(2):274-281 ( 2005 ) (también de acceso gratuito). Es sorprendente, pero muchos artículos relacionados con el vuelo de las moscas son de acceso gratuito en sus respectivas revistas (será que el tema tiene interés mediático e incrementa los índices de impacto).

¿Algún modelo matemático-físico sencillo de cómo vuelan las moscas? La aerodinámica de la interacción de vórtices es siempre complicada, pero el artículo de Laura A. Miller and Charles S. Peskin, “When vortices stick: an aerodynamic transition in tiny insect flight,” Journal of Experimental Biology 207, 3073-3088 ( 2004 ) (también gratuito), en mi opinión, puede ser comprendido por cualquier físico con un mínimo de bagaje (y que esté interesado en este asunto). Para los docentes y quienes estén interesados en una comparación entre cómo vuela un avión (la aerodinámica de un ala rígida) y una mosca, me parece que degustarán con placer el artículo de revisión de Sanjay P. Sane, “The aerodynamics of insect flight,” The Journal of Experimental Biology 206, 4191-4208 ( 2003 ),  que desafortunadamente considera la aerodinámica de cada ala por separado (sólo estudia un ala) y no tiene en cuenta los efectos de interacción entre alas que hoy sabemos que son bastante importantes.

Es increíble lo que se ha avanzado en la última década de investigación en el vuelo de los insectos y de la mosca en concreto desde que M.H. Dickinson and K.G. Gotz, “The wake dynamics and flight forces of the fruit fly Drosophila melanogaster,” Journal of Experimental Biology, 199: 2085-2104, 1996 , realizaron las primeras visualizaciones del flujo alrededor de una mosca en vuelo y estimaron la fuerza de sustentación instantánea que permite entender el porqué vuelan. Si te atreves a ver este artículo verás lo “pobres” que eran sus imágenes del fluido, comparadas con las que se observan en los artículos más recientes y con las nuevas técnicas de visualización infrarroja tridimensional.

El tema del que todo el mundo habla: ¿Por qué es tan difícil matar moscas?

Todos hablan de lo mismo. Muchos blogs. Varias noticias en Menéame. ¿Pero alguien se ha leído el artículo científico? Me refiero a Gwyneth Card, Michael H. Dickinson, “Visually Mediated Motor Planning in the Escape Response of Drosophila,” Current Biology, In Press, Available online 28 August 2008 . Los investigadores del CalTech han escrito un artículo bastante interesante pero hay que leerselo. De todas formas, los que sólo queréis leer algo curioso sobre el tema podéis recurrir a la entrada de Curruncho “¿Por qué es tan difícil matar moscas?,” la de la Cadena Ser “¿Por qué es tan difícil atrapar moscas?,” la de 20minutos.es “¿Por qué es tan difícil matar una mosca?,” la de El Mundo “¿Por qué es tan difícil atrapar una mosca?,” la Opinión “La odisea de atrapar una mosca,” o la noticia de RTVE “¿Por qué es tan difícil matar moscas?,” por sólo mencionar unas pocas. Puedo citaros muchas más en inglés. Pero de qué va el susodicho artículo científico.

El resumen nos lo aclara “Los comportamientos reactivos requieren la habilidad de localizar espacialmente los estímulos recibidos y la de respondar rápidamente a ellos. La respuesta rápida es necesaria en los comportamientos evasivos como respuesta a los ataques de los predadores. Los autores han investigado la mosca de la fruta, Drosophila, encontrando que utilizan información visual con objeto de planificar un salto en la dirección opuesta a la que perciben que reciben un ataque. Para ello han utilizado vídeo de alta velocidad. Unos 200 milisegundos antes de ser golpeadas, las moscas ajustan su postura a la dirección de su futuro escape. Para ello, resituan su centro de masa de tal forma que la extensión de sus piernas les de un impulso máximo para la huida. Estos movimientos previos al vuelo tienen una magnitud y dirección que depende de la postura inicial de la mosca, por lo que los autores creen que involucran un sistema de control realimentado.”

Los investigadores han dirigido con un ángulo de 50° en una trayectoria descendente un disco negro de 14 cm. de diámetro hacia una mosca colocada en una plataforma de 5 milímetros cuadrados encima de un cilindro. Han rodado la respuesta de la mosca con una cámara de video de alta velocidad. El 96% de las moscas han respondido a la amaneza del disco saltando al aire e iniciando su vuelo (ver vídeo justo abajo). El retraso medio entre el inicio del estímulo y la respuesta de la mosca (pérdida de contacto tarsal de alguna de las patas) fue de 215 ms ± 42 ms (media ± desviación típica). Este valor es una cota superior del tiempo de respuesta neuronal de la mosca.

Obviamente las moscas estaban colocadas en la platarforma en diferentes posturas y direcciones, por lo que en algunos casos el ataque del disco era frontal. El video de alta resolución muestra que las moscas saltan con un ángulo aproximadamente a la mitad entre alejarse en dirección opuesta al obstáculo (α = θ +180°) y dirigirse directamente hacia él (α = 0°). Este sesgo hacia adelante no es sorprendente dado que el comportamiento voluntario de la mosca es huir del ataque.

La mosca calcula la dirección de escape a partir del estímulo visual debido al predador que se acerca (el disco en el experimento). ¿Influye el aire en movimiento debido al predador? Con objeto de estudiar su efecto, los investigadores han introducido un poco de “viento” entre el disco que se acerca y la plataforma en la que reposa la mosca. Los estudios estadísticos no muestran diferencia entre la respuesta de la mosca con y sin viento. Por ello concluyen que la información utilizada por la mosca para determinar la dirección de ataque es básicamente visual.

La mosca puede responder de dos formas diferentes, adaptando sus patas para saltar en la dirección adecuada o saltar como esté y luego cambiar de dirección gracias a sus alas. Los autores han estudiado estas dos posibilidades mediante el uso de moscas a las que les han quitado las alas (¿algo cruel es la ciencia?). El 97% de las moscas sin alas han saltado en la “misma” dirección que las moscas con alas (ver vídeo justo abajo). Mostrando que la respuesta inicial al estímulo es adaptar la postura de las patas para el salto en la dirección adecuada. Utilizando moscas a las que les han quitado las patas (¡la crueldad de la ciencia!) han mostrado que incluso sin ellas las moscas tratan de volar en la dirección adecuada aunque con una respuesta mucho más lenta. La mosca trata de huir “como sea” en la dirección “correcta,” moviendo como puede la postura de cuerpo, ayudándose de sus alas.

¿Cómo es el sistema de control moto-sensorial de la mosca? En teoría de control hay dos tipos de sistemas, los retroalimentados (feedback), más complejos, y los directos (feedforward), más sencillos. En los directos el estímulo visual provoca un cambio en la postura de las patas, independientemente de la postura actual de las mismas. En los segundos (feedback) la postura actual de la mosca es utilizada como estado inicial a partir del cual se produce la adaptación de las patas en la dirección correcta antes del vuelo. Los investigadores han mostrado que el movimiento de las patas de la mosca “compensa” su postura inicial, mostrando que el sistema de control neuronal de la mosca es retroalimentado.

En resumen, los investigadores ham mostrado que ante un estímulo de ataque, la mosca Drosophila muestra un conjunto de acciones motoras antes de iniciar el vuelo que determinan la dirección inicial de escape. En unos 200 ms. la mosca estima la dirección de aproximación mediante estímulo visual, codifica un programa motor que mueve su cuerpo en una posición que facilita su salto en dirección “opuesta” a la de ataque, utilizando sus 6 patas de forma coordinada así como sus 3 segmentos torácicos. La dependencia con la postura inicial de este comportamiento sugiere un sistema de control retroalimentado. Los autores sugieren que las neuronas de las patas (propioceptores) y los circuitos neurales torácicos asociados son suficientes para lograr la retroalimentación observada.

Los resultados observados no se pueden justificar fácilmente con el mecanismo de escape visual basado en el par de neuronas de gran diámetro llamadas fibras gigantes de la mosca. Un sistema neuronal de pequeño diámetro, todavía por identificar, debe ser el responsable de la respuesta de escape observada de las moscas.

Cada avance de la ciencia nos muestra que todavía queda mucho por conocer.

Poesía dominical: ¿quién soy?

SOY

Soy el que sabe que no es menos vano
que el vano observador que en el espejo
de silencio y cristal sigue el reflejo
o el cuerpo (da lo mismo) del hermano.

Soy, tácitos amigos, el que sabe
que no hay otra venganza que el olvido
ni otro perdón. Un dios ha concedido
al odio humano esta curiosa llave.

Soy el que pese a tan ilustres modos
de errar, no ha descifrado el laberinto
singular y plural, arduo y distinto,

del tiempo, que es uno y es de todos.
Soy el que es nadie, el que no fue una espada
en la guerra. Soy eco, olvido, nada.

Jorge Luis Borges, 1975

Para qué sirve el ADN basura y por qué las células fabrican ARN a partir de él

Sólo del 1-2% del ADN humano produce ARN que codifica proteínas. El resto era calificado como ADN “basura” (junk), ¿sirve para algo? Anna Petherick trata de contestar a las preguntas del título en Nature News, Nature 454, 1042-1045 ( 2008 ), published online 27 August 2008 .

En el cromosoma humano 12 se encuentra un trozo de ADN llamado HOTAIR (HOX antisense intergenic RNA), que no codifica ninguna proteína, luego no corresponde a un gen, aunque sí produce una molécula de ARN de unos 2.200 nucleótidos, llamada STAR por su descubridor, que afecta a ciertos genes del cromosoma humano 2 relacionados con el crecimiento de células de la piel. HOTAIR fue descubierto por John Rinn, quien lo califica como una “joya en el mar de los ARN largos.” Esta gran molécula de ARN no codificante es similar a Xist, el ejemplo más famoso de ARN largo no codificante, descubierto en 1991, que tiene 17.000 nucleótidos.

Hace sólo una década el ARN era considerado un mero intermediario entre el ADN y la maquinaria molecular de fabricación de proteínas, sin embargo, hoy las cosas han cambiado. Thomas Gingeras en 2005 demostró que en algunas células el 80% del ADN produce moléculas de ARN. En 2008, se ha demostrado que el 74% del genoma de la levadura de la cerveza (Saccharomyces cerevisiae) y el 90% de la levadura Schizosaccharomyces pombe producen ARN no codificante. ¿Para qué sirven todos estos “genes de ARN”? Actualmente no se sabe para qué sirven, ni siquiera se sabe si todos sirven para algo o sólo algunos. En especial, la polémica está servida para los trozos grandes de ARN no codificantes, algunos de más de 10.000 nucleótidos. De hecho, hay investigadores que creen que son “errores” que han permanecido en el genoma durante la evolución.

¿Cómo se puden saber para qué sirven? Lo más fácil es alterar genéticamente el ADN y ver qué pasa. Por ejemplo, en ratones, Jürgen Brosius de la University of Münster, Alemania, ha eliminado 150 nucléotidos que gneran ARN no codificantes en neuronas de ratones. Como resultado, aparentemente, nada ha pasado. Eso sí, el comportamiento de los animales parece “ligeramente” alterado en ciertos test de inteligencia. pero los cambios son muy sutiles para poder asociarlos completamente a dicha alteración genética.

Los investigadores que creen que estas cadenas largas de ARN no sirven para nada ponen siempre como ejemplo ciertos estudios de levaduras que muestran que muchas cadenas largas de ARN son rápidamente destruidas por el exosoma nuclear, un complejo protéico que degrada el ARN. En dicho caso, es difícil suponer que tienen alguna función específica. Gingeras contesta a dichos investigadores que dos tercios de los ARN largos portan una etiqueta molecular que hace que sean rápidamente degradados, pero el tercio restante no la porta, al menos que se sepa, luego puede tener algún tipo de función específica.

La cuestión está abierta actualmente. Futuros estudios decidirá si los ARN largos forman parte del transcriptoma, las redes de señalización celular que determinan cuándo se debe expresar o reprimir la producción de genes, o por el contrario son en su mayoría meros “errores” de transcripción que se han propagado gracias a la evolución.

Simulación de la formación de estrellas por colapso y fragmentación de nubes moleculares

Simulación que muestra la formación de un sistema (cluster) de estrellas, algunas de ellas binarias (con hasta 3 estrellas), a partir del colapso y fragmentación de una nube molecular. Simulación presentada en el artículo de Matthew R. Bate, Ian A. Bonnell, and Volker Bromm, “The Formation of Stars and Brown Dwarfs and the Truncation of Protoplanetary Discs in a Star Cluster.” Siguiendo este enlace podrás encontrar dichas simulaciones con mayor calidad en formato AVI (ficheros de decenas de megas, claro).

Los cálculos parten de una nube molecular de forma esférica con una masa 50 veces la del Sol y con un diámetro de 1.2 años luz (9.5 billones de kilómetros), con una temperatura de 10 grados Kelvin (-263 grados Celsius). La nube molecular colapsa bajo su propio peso debido a la gravedad generando rápidamente la formación de estrellas. Alrededor de estas estrellas se observan discos de gas protoplanetarios.

Los cálculos requirieron unas 100.000 horas de CPU en un supercomputador con 64 procesadores, con un coste aproximado de 10 mil billones de operaciones aritméticas  (FLOPS). La página web de Matthew Bates, University of Exeter, presenta más detalles de las simulaciones (en inglés).

La película o animación de arriba dura 163 segundos y muestra la secuencia de formación de estrellas dos veces, desde ángulos distintos, 

La animación de abajo muestra las subsiguientes etapas de la evolución del cluster de estrellas, mostrando detalles sobre los sistemas estelares binarios formados y sus discos protoplanetarios.

Simulación de la formación de estrellas alrededor de agujeros negros supermasivos

El reciente artículo de I. A. Bonnell and W. K. M. Rice, “Star Formation Around Supermassive Black Holes,” Science, Vol. 321. no. 5892, pp. 1060-1062, 22 August 2008 , estudia la formación de estrellas alrededor de agujeros negros supermasivos, como los que se cree que habitan en el “centro” de todas las galaxias, mediante su simulación utilizando la técnica numérica SPH (smoothed particle hydrodynamics). Esta técnica es la misma que utilizan los españoles de Next Limit, ganadora de un Óscar técnico en 2007, en su software Real Flow

La presencia de estrellas jóvenes a unas decenas de parsec de los agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias ha sido considerado un problema para las teorías de formación estelar actuales. Dichas estrellas se mueven en órbitas muy excéntricas y sufren altísimas fuerzas de marea gravitatorias que podrían destruirlas. Las simulaciones numéricas indican que una nube de gas alrededor del agujero negro es destruida por estas fuerzas de marea pero que éstas son incapaces de destruir las estructuras a pequeña escala, como las estrellas en formación, que pueden sobrevivir. Además, las fuerzas de compresión térmica del gas en su caída al agujero negro conduce a la formación de una población de estrellas cuya masa crece conforme pasa el tiempo. Si la nube de gas molecular es suficientemente masiva, las estrellas formadas pueden ser extremadamente masivas. Las simulaciones, por tanto, permiten explicar la formación de estrellas masivas a distancias tan cortas como 0.1 parsecs del centro galáctico. ¿Cuál es el origen de la nube de gas que cae en el agujero negro con un parámetro de impacto pequeño? Futuros estudios lo aclararán. 

La técnica SPH fue desarrollada a finales de los 1970s para la simulación de la formación de estrellas (como la que vemos a la derecha obtenida del UK Astrophysical Fluids Facility). El método divide el fluido en un conjunto discreto de partículas o “elementos de fluido” que simula un medio continuo gracias a que cada partícula tiene una “nube” de potencial asociada (una función kernel) que “suaviza” lo discreto del sistema de partículas. Utiliza funciones potenciales adecuadas se pueden simular todos los procesos físicos básicos involucrados en la física de fluidos (ecuaciones de Navier-Stokes) así como las de la magnetohidrodinámica (acoplamiento con las ecuaciones de Maxwell). Las simulaciones con SPH son siempre espectaculares. La figura es del trabajo de Matthew R. Bate, Ian A. Bonnell, and Volker Bromm, “The Formation of Stars and Brown Dwarfs and the Truncation of Protoplanetary Discs in a Star Cluster,” en el que simulan utilizando unas 100.000 horas de CPU de 64 procesadores el colapso y la fragmentación de una nube molecuar con una masa 50 veces la del Sol. La nube molecular colapsa espontáneamente formando muy pronto un rosario de estrellas alrededor de las cuales orbitan discos de gas que más tarde conducirán a la formación de sistemas planetarios (como nuestro Sistema Solar).

El siguiente video muestra la formación de un conjunto de estrellas a partir de una nube esférica de gas molecular. La belleza se conjuga con la física.

La enseñanza universitaria basada en competencias, destrezas y capacidades

Destrezas o conocimientos, lo nuevo o lo viejo, los créditos basados en horas lectivas o los basados en el trabajo del alumno, o ¿cómo evaluar a un alumno en función de sus destrezas? ¿de sus capacidades? Obviamente, depende de las destrezas y capacidades exigidas en la carrera. ¿Cuáles se exigirán en España para los planes de estudio de Ciencias Físicas? Según el libro blanco elaborado por la Agencia Nacional de Evaluación de la Calidad y Acreditación (ANECA) para la licenciatura en física, los objetivos del título de grado en física son tres:

1. Adquirir la capacidad de percibir posibles analogías en casos que son físicamente diferentes y de aplicar soluciones conocidas a nuevos problemas.

2. Adquirir la capacidad de identificar los elementos esenciales de un hecho, de construir o modificar un modelo que permita describirlo y realizar predicciones, y de comprobar la validez del modelo.

3. Adquirir la capacidad de realizar experimentos de manera independiente y de describir, analizar y evaluar críticamente los resultados. ¿Cómo se concretarán estos conocimientos, capacidades y destrezas en cada materia de los planes de estudio?

Los nuevos planes de estudio describirán los contenidos de las materias mediante una enumeración de las destrezas que deberán adquirir los alumnos que las cursen. Por ejemplo, en la asignatura “Mecánica y Ondas,” la primera destreza es “saber plantear los problemas en el sistema de coordenadas apropiado”. ¿Plantear o resolver? No es lo mismo. ¿Aprenderán los alumnos a utilizar estas coordenadas en una asignatura de Matemáticas anterior? Pongamos otro ejemplo, en “Métodos Matemáticos de la Física” deben conseguir “dominar las técnicas de integración para funciones de una y varias variables.” ¿Qué significa esto? Los alumnos aprenderán a integrar ¿polinomios? ¿funciones racionales? ¿funciones con senos y cosenos? ¿aprenderán a utilizar libros de tablas de integrales? ¿programas simbólicos como Mathematica o Maple? … ¿qué significa “dominar”? Ineludiblemente, los profesores tendrán en su mano concretar aún más las destrezas. ¿Tendrán la “obligación” de hacerlo? ¿Hasta dónde? ¿Harán uso de la libertad de cátedra para ello?

El problema no es fácil. Pongamos un ejemplo más cercano a todo el mundo. La destreza (no académica, pero útil) “saber conducir vehículos” (similar a “saber integrar funciones”). ¿Cómo debería concretar dicha destreza el profesor? ¿Debería especificar qué vehículos esperamos que aprendan a conducir?  Parece necesario especificar la clase (moto, coche, camión, tren, barco, avión…) y el tipo (cada modelo de avión requiere cierto aprendizaje). ¿Conducir vehículos requiere conocer el código de circulación? Pertenecerá esta destreza a alguna materia previa. ¿Qué pasará si parte de nuestros alumnos no han superado (aprobado) dicha materia cuando cursen la nuestra? Los nuevos créditos valorarán el trabajo del alumno. ¿Valorarán por igual el trabajo de los alumnos que no hayan superado la materia previa respecto a los que sí la hayan superado? Todos sabemos que el rendimiento del trabajo que requiere aprender nuevas destrezas depende de nuestras destrezas ya aprendidas.

Los nuevos planes de estudio requieren un nuevo modelo de relación alumno-profesor. Desaparecerá la comodidad de la clase magistral centrada en la transmisión de conocimientos, tanto para el profesor, como para el alumno. ¿Enseñarán a los alumnos a “practicar” dicho modelo? ¿Enseñarán a los profesores? Quizás acabemos con un “que pase lo que pase, que Dios dirá.”

Entrada inspirada en el artículo “De sesenta a sesenta. Sobre el futuro grado en Física,” Antoni Amengual, aparecido en la Revista Española de Física, pp. 5-8, Julio-Septiembre 2006, cuya lectura recomiendo.

Corrientes, el “paseo marítimo” de Argentina (o un puente entre dos culturas)

La costanera de Corrientes, un “paseo marítimo” a orillas del río Paraná, es el gran atractivo de Corrientes más allá de sus gentes, agradables cual andaluces “congelados” en los 1970s. El “obligado” paseo por la costanera de todos los días, disfrutando del ejercicio y de los demás paseantes, contemplando el ancho río, con una fuerte corriente, con la contracorriente cercana a la orilla bien visible, con sus “paupérrimas” playas de arena en esta época del año (invierno), con las grandes barcazas que transportan mercancías desde el cercano Paraguay. Hasta zoológico podemos encontrar en la costanera, paara quien contemplar un yacaré sin necesidad de acercarse a los Esteros del Iberá.

El puente General Manuel Belgrano, el gran icono de Corrientes, marca el final de la costanera, aunque actualmente están ampliando la costanera unos 400 m. más allá.  Dicho puente une las ciudades de Corrientes y Resistencia, las provincias argentinas de Corrientes y el Chaco, dos de las provincias más pobres del país, a través del río Paraná. Con sus más de 1700 m. fue el primer puente que unía ambas provincias, tan alejadas debido al Paraná. Se han cumplido este año los 35 años desde su finalización y sigue impresionando como obra de ingeniería, en este país de contrastes “económicos” que es Argentina.

El Chaco es una de las provincias argentinas con una de las mayores poblaciones aborígenes. Su capital, Resistencia, es llamada la ciudad de las esculturas, por el gran número de ellas que decoran sus avenidas. La lengua guaraní es hablada por muchos, aunque la mayoría no sepan escribirla (los paraguayos ya la tienen como enseñanza obligatoria en la escuela).

Corrientes, capital de la provincia de Corrientes, en pleno crecimiento económico, tras la crisis del corralito, parece que está mejorando un poquito. Se ven más comercios, restaurantes, y obras en construcción. Aunque, como decía mi amiga Cristina, “se ve mucha familia Miranda, que mira, mira, anda, anda.” Aún así, la imagen general es de una ciudad “sucia” y descuidada. Junto a edificios de bonitas falladas coloniales en perfecto estado podemos encontrar edificios en estado lamentable. Supongo que en su interior estarán bien cuidados, pero lo que es la fallada da pena. Las aceras, repletas de “trampas para viejos,” las calles, con “alocados” conductores que requieren del peatón cuatro ojos, requieren inversiones que parece que la municipalidad no está dispuesta o no es capaz de asumir. La calle Junín, la “malagueña” calle Larios de Corrientes, como siempre, con gente a rebosar, es la que mejor imagen da de toda la ciudad. El resto, una pena. Y me estoy refiriendo al centro de la ciudad, a las afueras no he tenido que acercarme, ni me ha apetecido hacerlo.

El equivalente a la española Ley de Costas ha hecho que los establecimientos de restauración que “decoraban” la costanera, que nos permitían almorzar o cenar acompañados de unas espléndidas vistas hacia el Paraná hayan tenido que cerrar. Algunos han migrando hacia el centro de la ciudad, otros han desaparecido. Una pena. La “marcha” nocturna (la argentina “joda”) ha sido retirada del centro de la ciudad hacia las afueras por las quejas de los vecinos. Los “boliches” de los jóvenes, donde recuerdo que siempre estaba cerca la policía, no pueden evitar el ruido en la calle, cual “botellón,” y se ven obligados a “huir” provocando la necesidad de que los jóvenes tomen un auto para ir y volver. Espero que no se incremente el número de accidentes de tráfico entre los jóvenes debido a las ordenanzas de la municipalidad. Afortunadamente, el Margarita sigue estando en su lugar de siempre, entre el parque Mitre y la plazoleta España. Con Mario poniendo música y Graciela tras la barra “controlando.” Autorizado a albergar a 160 personas, a veces, supera dicho número.

Llegué a Corrientes un fin de semana tarde para poder disfrutar de la Fiesta del Dorado en Paso de la Patria. Referencia mundial para los amantes de la pesca en río y uno de los acontecimientos del año en Corrientes (junto con su “famoso” Carnaval). El Dorado es un pez de río bien musculado y de rica carne, luchador como pocos, ideal para la pesca deportiva. Sin embargo, la incontrolada y excesiva pesca ha hecho que ya sea muy difícil encontrar ejemplares de gran tamaño. En la competición se requiere devolver al río los ejemplares de calibre inferior a la norma. De hecho, este año no he podido disfrutar de su carne ya que no estaban disponibles “legalmente” y su precio como producto “ilegal” (peces de calibre inferior a la norma) es extremadamente alto. La pesca intensiva y desmesurada también ha afectado al Surubí, excelente por su carne, es ahora extremadamente difícil de conseguir (sólo lo he podido disfrutar un día). Y ya no son los surubís de hace años. Una pena para quienes degustamos del buen pescado. ¿Para cuándo los podremos encontrar en piscifactorías? He preguntado y no han sabido contestarme. Me he tenido que conformar con los pejerreys, las “truchas” (en una ocasión me dieron el “timo” del pejerrey por trucha) y las bogas. En Argentina es bien sabido que la carne es un sin ecuanon, sin embargo, prefiero y degusto el pescado.

En Curuzú, al sur de la provincia de Corrientes, tras más de 3 horas de viaje en automóvil, nos honraron con un asado (al animal lo mataron el día anterior). Me hubiera gustado que me honraran sin matar a ningún animal, más aún cuando nos enseñaron el cráneo y la cornamenta aún frescas. Contra las costumbres no podemos luchar. Fue un día muy agradable en la que pude disfrutar de buena compañía, no sólo “chistes” graciosos sino también un buen recital de poesía y una inteligente conversación. Todo un placer, aderezado por un buen paseo por los pastos, “persiguiendo” las reses que huían al percibir nuestra presencia, siguiendo la orilla del arroyuelo, para facilitar el retorno.

Hizo buen tiempo (varios días de fresco invierno y sólo un par de días de calor), sin embargo, el “tiempo” (la puntualidad) es el gran hándicap del país. La excusa. En Aeroparque, aeropuerto nacional bonaerense, se espació la llegada y salida de vuelos para evitar problemas de comunicación con el radar debido a las interferencias de radios locales “ilegales”. La “estatización” de Aerolíneas Argentinas, su “compra” a Marsans, ha sido aprobada estos días por el Congreso de la Nación, a falta de la ratificación por el Senado. Sorprenden las voces que “edulcoran” el proceso hablando de expropiación (quieren que Argentina fije el precio y si Marsans no lo acepta, se le expropie). En próximos años, tras su saneamiento con dinero del contribuyente, volverá a ser privada, y si no me equivoco, la “familia” Kirchner sacará una buena tajada. Robo al pueblo aceptado por el pueblo. Muchos abanderados quieren que la compañía “retorne” al país. ¿Cuál es el gran problema de Aerolíneas? Dicen que los piqueteros. Los sindicatos de trabajadores “controlan” la compañía y cual funcionarios reclaman del Ejecutivo que les “salve de la quema”. Iberia y Delta Airlines no fueron capaces de levantar la compañía. ¿Serán capaces la “familia” Kirchner? Sólo el tiempo lo dirá.

Mi vuelo, vía Aerolíneas, desde Corrientes a Buenos Aires, llegó con cinco horas y media de retraso. Obviamente, perdí la conexión internacional, tuve que hacer noche “obligada”, y perder un día de disfrute con mi familia en España. Por cierto, el vuelo desde Madrid también salió con retraso. Se echa de menos a la familia cuando ésta queda en casa y uno “hace las américas.”

PD: Con el conflicto entre Rusia y Georgia por Osetia del Sur muchos en Argentina se están acordando de su conflicto con la Dama de Hierro de la Gran Bretaña por las Islas Malvinas. Muchos se acuerdan con horror. Pero, también, muchos siguen pensando que algún día, no muy lejano, dichas islas retornen a sus “legítimos dueños”.

Poesía dominical: El libro de las preguntas

El libro de las preguntas
  

I

Por qué los inmensos aviones
no se pasean con sus hijos?Cuál es el pájaro amarillo
que llena el nido de limones?

Por qué no enseñan a sacar
miel del sol a los helicópteros?

Dónde dejó la luna llena
su saco nocturno de harina?
 

III

Dime, la rosa está desnuda
o sólo tiene ese vestido?Por qué los árboles esconden
el esplendor de sus raíces?

Quién oye los remordimientos
del automóvil criminal?

Hay algo más triste en el mundo
que un tren inmóvil en la lluvia?
 

IV

Cuántas iglesias tiene el cielo?

Por qué no ataca el tiburón
a las impávidas sirenas?

Conversa el humo con las nubes?

V

Qué guardas bajo tu joroba?
dijo un camello a una tortuga.Y la tortuga preguntó:
Qué conversas con las naranjas?

Tiene más hojas un peral
que Buscando el Tiempo Perdido?

Por qué se suicidan las hojas
cuando se sienten amarillas?
 

Pablo Neruda