viernes, 29 de diciembre de 2017

¿UNIVERSOS PARALELOS?


Estamos acostumbrados a entender que el origen del Universo sucedió con la Gran Explosión, o el Big Bang, esta es una idea aceptada mundialmente desde mediados del siglo pasado, gracias a los trabajos del físico y astrónomo ucraniano Gueórgui Gámow y los nortemericanos Ralph Alpher y Robert Herman. Sin embargo en los últimos años, viene empujando fuerte algunas teorías desde el campo de la astrofísica y la física cuántica que ponen nuestro asombro en un nuevo punto de partida.


¿Qué son los universos paralelos?

La teoría de los Universos Paralelos es uno de los retos más importantes y fascinantes que enfrentan los físicos y astrofísicos de la actualidad; ésta plantea la existencia de diversas realidades alternas a la que experimentamos día a día.

Lo que parece propio del campo metafísico y paranormal, es objeto de los más avanzados estudios de la ciencia dura: la física, particularmente, la física cuántica.

El cosmólogo sueco-estadounidense y profesor del Instituto Tecnológico de Massachussetts, Max Tegmark, plantea que existen tres tipos de universos paralelos, además de nuestro universo.
Uno existe en más allá de los confines de nuestro universo; otros se encuentran en un entorno de energía oscura llamado multiverso; el último se halla en el mismo espacio en que vivimos, aunque en una dimensión distinta, por lo cual no podemos verlo.

Orígenes de la teoría
El tema de los universos paralelos, tal como lo expone actualmente la física cuántica inició cuando Sir William Crookes, un eminente científico inglés, partidario de la parapsicología y la videncia, dio crédito a personas que, afirmaban, tenían la facultad de contactar con seres inmateriales de otras dimensiones, en la década de 1870.

La investigación de Crookes sobre la luz y su conductividad a través de ciertos metales, así como su aporte a los modelos atómicos, le ganó el reconocimiento de la comunidad científica de la época, incluso llegó a tomar sorprendentes fotografías de sesiones espiritistas. Sin embargo, las conjuras e intrigas de sus detractores convenció del «fraude» de los videntes y la reputación de Crookes se vino abajo. Toda referencia a dimensiones y universos paralelos fue desterrada del ámbito científico, y quien hablara del tema era objeto de escarnio y burla.

Fotografía tomada por William Crookes
Pero otro brillante científico continúo con el trabajo de Crookes en torno al estudio de la naturaleza de la luz; se trata del húngaro Fülöp Lénárd o Phillip Lenard, Premio Nobel 1905. Lenard, inspirado por el trabajo del propio Crookes y de Heinrich R. Hertz diseñó uno de los experimentos más importantes de la ciencia, conocido hoy como la  «ventana de Lenard».

En su experimento, Lenard quiso corroborar el comportamiento ondulatorio de la luz aplicando un potente haz de luz a una placa metálica con la idea de obtener más energía, pero los resultados nunca fueron los esperados.


Origen de la ciencia cuántica

Fue la inquieta mente de Einstein quien encontró la respuesta al experimento de Lenard. Sus investigaciones lo llevaron a encontrar que el comportamiento de la luz es no sólo ondular, sino también corpuscular, lo que a la postre llamarían elementos de onda/partícula o «quantos».

Este hallazgo fue uno de los orígenes de la mecánica cuántica, y lo que tiempo después llevaría a la teoría de los universos paralelos.

Antes de Einstein la ciencia estaba regida por el sentido común y la física clásica, el mundo sólido. La luz era sólo ondas. Ahora, en la física cuántica reina la incertidumbre y el azoro. La luz, podía ser onda y partícula al mismo tiempo, y podía estar en dos sitios a la vez.
Hugh Everett

Investigaciones posteriores encontraron que la misma naturaleza dual de la luz aplica en todo el comportamiento del mundo subatómico.

Ahora bien, el punto fuerte de este planteamiento es, ¿por qué el mundo es sólido y concreto como lo percibimos? Si estoy hecho de partículas que pueden estar en varios sitios a la vez, ¿por qué no puedo estarlo yo también?, ¿por qué si existen varias posibilidades de realidades subatómicas sólo vemos un mundo a nuestro alrededor?

Estas formulaciones dieron lugar a la teoría de los universos paralelos, y fueron respondidas en la década de 1970 por el físico estadounidense Hugh Everett, en el tratado llamado Muchos Mundos, escrito siendo aún estudiante universitario, su brillante trabajo establece que cada vez que nos relacionamos con el mundo que nos rodea, lo observamos o medimos causando que la realidad, nosotros incluidos, se divida en todas las realidades posibles.

Sin embargo el planteamiento de Everett fue rechazado por la comunidad académica, por considerarlo un disparate. Como Crookes, Everett fue otra víctima del ostracismo académico y científico; sus formulaciones terminaron por arruinarlo.

No obstante su trabajo fue revalorado por generaciones que le sucedieron, valorando la solución de Everett.


Varias teorías de varios universos

Los desarrollos teóricos que han formulado prominentes científicos como el propio Alan Guth o Max Tegmark, sostienen que las estipulaciones de Everett no son tan descabelladas. Guth afirmó en una reciente entrevista de National Geographic «Hay una serie de planetas exactamente igual que nuestro planeta, y exactamente iguales que muchas otras tierras posibles que podamos imaginar.»

Y agrega: «Nosotros y la Tierra estamos hechos de partículas, y las partículas están unidas, como los átomos. Presumiblemente sólo existe un número finito de modos distintos en que esas partículas pueden unirse para crear algo como un planeta como la Tierra. Al final se acabarían las posibilidades y habría que repetir las mismas combinaciones antiguas. Y si el universo fuera realmente infinito, habría un número infinito de copias de todo.»

Entonces, en un universo de tamaño infinito esas ordenaciones finitas de átomos y moléculas, acabarían repitiéndose, creando seres parecidos a nosotros, y finalmente copias idénticas.
En sus investigaciones sobre el origen del universo, Guth ha encontrado que en el momento justo de la Gran Explosión el universo se infló a una velocidad inimaginable (1035, es decir, un decimal seguido de 35 ceros y al final un 1), de este acontecimiento se deduce que lo que vemos es sólo una parte diminuta del verdadero universo.

El cosmólogo y profesor de la Universidad de California, Anthony Aguirre, afirma en este mismo sentido: «Hay réplicas exactas ahí afuera, está garantizado que hay materia ordenada del mismo modo que nuestro planeta.»

Por otro parte, la cosmóloga y física teórica albanesa, Laura Mersini-Houghton, plantea la posibilidad del multiverso. A partir de la idea de que el Big Bang fue sólo un acontecimiento diminuto dentro de un valle de energía donde ocurre un Big Bang a cada momento, algunos son parecidos a nuestro universo, otros no.

Finalmente, si el multiverso crea un número infinito de universos, la misma secuencia que forman la materia de nuestros cuerpos y nuestros planetas, se repetirán indefinidamente, de la misma manera que vemos la fractalidad en la naturaleza, la cual sigue un patrón y un orden universal.

Todas estas posturas teóricas están basadas en complejas formulaciones y cálculos matemáticos que nos aproximan a lo que se ha planteado en esta reseña. Muchas leyes que hoy son aceptadas por todo el mundo experimentaron el escepticismo por parte de la comunidad científica como lo existe hoy en día en torno a la teoría de los universos paralelos.

Si algo caracteriza a este momento histórico, es el consenso entre los científicos de que hoy en día de que no existe una sola versión que explique el origen del universo.

El tiempo irá decantando cuál de todas estas teorías, es la correcta.




Este artículo se redactó con información contenida en el video Universos Paralelos, ¿existe el multiverso? Realizado por National Geografic en 2011. Naked science. Living in a parallel Universe, escrito producido y dirigido por Malcom Clark.




martes, 21 de noviembre de 2017

CREAN MICROCHIPS «SINÁPTICOS»





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El avance científico del que hablaremos enseguida, ha sido llamado el «Santo Grial» de la informática, y no es por nada; los esfuerzos por imitar la mecánica neuronal del cerebro han llevado décadas enteras de investigación. Por vez primera se ha logrado un avance significativo en la integración tecnológica de las computadoras con uno de los procesos biológicos más exquisitos de la naturaleza: el del cerebro humano.

Es común observar que el funcionamiento del cerebro se equipare al de los procesos informáticos, aunque aún diste mucho de que esto sea una realidad. Sobre todo en la referente a las funciones tanto intelectivas como volitivas (voluntad).

Sin embargo, investigadores de distintas universidades han desarrollado la tecnología informática que emplea la luz para imitar la funcionalidad sináptica de un nervio cerebral, lo cual abre el camino para producir el hardware que recrea el funcionamiento de los procesadores modernos, parecido la eficiencia de la capacidad intelectual.

Actualmente cerebros y computadoras son sistemas que pueden modelar, manipular y almacenar información, pero además de esto, no tienen mucho en común.

Mientras que los actuales procesadores de computadoras combinan impulsos eléctricos con pequeños interruptores de encendido y apagado para realizar las funciones, las neuronas utilizan «mareas bioquímicas» para distribuir impulsos a través de múltiples canales de las llamadas sinapsis.

La diferencia es significativa respecto a la relación de la memoria con consumo de energía presentado en investigaciones previas; ahora, sin necesidad de hardware, puede acercarse a las capacidades de eficiencia y de almacenamiento del cerebro humano.

Imagen relacionadaAsí, el equipo de investigadores de las universidades de Oxford, Münster y Exeter ha revelado la creación de un circuito integrado fotónico que actúa como la sinapsis cerebral.

«El desarrollo de los ordenadores que funcionan más como el cerebro humano ha sido el ‘Santo Grial’ de los científicos durante décadas», dice el investigador principal Harish Bhaskaran de la Universidad de Oxford.

«A través de una red de neuronas y sinapsis, el cerebro puede procesar y almacenar grandes cantidades de información de forma simultánea, utilizando sólo unas pocas decenas de vatios de potencia. Ordenadores convencionales no pueden acercarse a este tipo de rendimiento», reconoce Bhaskaran.

Para obtener ayuda técnica, el equipo se basa en la arquitectura von Neumann , llamado así por el famoso matemático y físico John von Neumann; en él existen unidades de procesadores para el manejo de la lógica y memoria.

En efecto, el cerebro no tiene una CPU en la parte delantera y un disco duro en la parte posterior; en realidad, las neuronas están conectadas en una red de ramificación, separadas por pequeños puentes sinápticos, más parecidos a los procesadores y dispositivos de almacenamiento todo-en-uno.

Para funcionar, los canales de la membrana del nervio de apertura y cierre, envían ondas de iones con carga negativa dentro y fuera de una ola de bajo voltaje, mediados por otros procesos químicos en las puntas de las ramas del nervio. 

En condiciones normales, y dependiendo de factores tales como la fuerza o la frecuencia, las oleadas de neurotransmisores pueden seguir un mensaje, saltando hacia otros nervios. Ese pequeño salto en el extremo de un nervio, al final del procesamiento neural, actúa como un agente de control de tráfico que detiene o acelera la señal.

Descrito como la plasticidad sináptica, los cambios en este punto de control pueden dar cuenta de la manera de aprender y procesar nueva información, el fortalecimiento de algunos circuitos, al tiempo que permite que otros concluyan su cliclo vital.

La llamada computación neuromórfica aspira a replicar esta forma de combinar el procesamiento y la memoria en un solo sistema, con lo que la biología y la inteligencia artificial, están cada vez más cerca. La manera de lograrlo ha sido a través de un procesador que puede imitar la función de la sinapsis.

«Dado que las sinapsis superan en número a las neuronas en el cerebro por alrededor de 10.000 a 1, cualquier ordenador-cerebro es capaz de reproducir la funcionalidad sináptica. Eso es lo que hemos hecho aquí», dice Wolfram Pernice de la Universidad de Münster.

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La sinapsis artificial del equipo se basa en estructuras hechas de un material de cambio de fase (PCM), que almacena y libera cantidades significativas de energía, ya que cambia de un estado a otro.

Las ondas de luz se canalizan a través del material, con pulsos ópticos de conmutación de la PCM de tal manera que imita la plasticidad de una sinapsis.

Cierto es que estos conceptos no son nuevos, sin embargo, esta es la primera vez que el proceso se ha realizado en la práctica.

«Las computadoras electrónicas son relativamente lentas, y a mayor velocidad, mayor es la demanda de energía», dice el investigador David C. Wright de la Universidad de Exeter.

«Además, los equipos de cómputo convencionales son también bastante 'tontos', sin ninguna de las capacidades de aprendizaje incorporado y procesamiento paralelo del cerebro humano.», agregó Wrigth.

En este sentido, los procesadores neuromórficos basados ​​en la luz parecen ser la fusión perfecta de la mente y la máquina.


Artículo escrito con información publicada en: la ciencia avanza.


martes, 31 de octubre de 2017

DICOTOMÍA DE LA CONSCIENCIA


La singularidad humana
Millones de años de evolución están implicados en la más elemental actividad motora de una persona, desde el más leve movimiento de un dedo, hasta la creación de la inteligencia artificial, la exploración espacial y la investigación de la materia; desde un parpadeo, hasta los más profundos estados meditativos.

Ese ser que aparenta una gran fragilidad, puede llegar a acciones extraordinarias, desafiando las leyes de la físicas y la lógica. El sujeto humano es en sí mismo una singularidad, su capacidad de configurar las complejas y diversas expresiones culturales, científicas y religiosas, lo ha arrancado desde hace milenios del mundo natural.

¿Cómo ha llegado la humanidad a ser lo que es? Para bien y para mal, el factor determinante es la conciencia,  aunque nadie sabe por qué, de las innumerables criaturas que habitan el planeta Tierra, al parecer sólo el humano desarrolló, a través de océanos de tiempo, la cualidad de pensar y pensarse. Aquí ofrecemos una explicación, publicada en los inicios de este blog.

La conciencia de estar y la consciencia de ser
El término es uno de los más difíciles de explicar, incluso existen dos formas distintas de escribirla: conciencia y consciencia. El primero significa conocimiento del entorno, del mundo físico; el segundo implica conocimiento de sí mismo, la trascendencia de ser.

Quizá los aspectos preocupantes de la actual condición humana, es decir, la desigualdad, el sometimiento de unos sobre otros y el suicidio ecológico, se explique a un desequilibrio entre la conciencia de estar y la consciencia de ser.
Un sujeto tiene conciencia de aquello que captan sus sentidos, a través de los cuales asume el mundo material, más no la realidad (1). Pero también tiene consciencia de ser, más allá de su identidad y de su entorno; donde habitan la voluntad o el albedrío, la imaginación, la espiritualidad, etc.

La primera, es una conciencia de estar, es campo de los neurólogos, la psicología profunda, la psiquiatría y disciplinas afines que estudian las propiedades dinámicas, funcionales y estructurales de la conciencia; en tanto la segunda, la consciencia de ser, es objeto de reflexión de místicos, teólogos y filósofos.

Distintas habilidades espirituales del budismo zen como el ejercicio del aquí y ahora llevan a cabo la intersección en el que se practican ambas definiciones de consciencia, pues supone un estado mental que centra la atención en el presente; esto implica abrir y enfocar la atención el mayor tiempo posible en la información que ingresa a través de los sentidos, evitando voluntariamente cualquier pensamiento de lo ocurrido (pasado) y de lo que está por ocurrir (futuro).

Integrando la conciencia del estar y la consciencia del ser
Existe una incógnita sobre si la consciencia de estar lleva inevitablemente a la consciencia de ser, y bajo qué condiciones ello se consigue. Eso sería objeto de todo un tratado de filosofía e incluso de las neurociencias.

Lo que sí podemos decir es que ambas entidades habitan la corporalidad humana. Es de suponer que durante los primeros años de vida se tiene una primitiva consciencia de sí; el bebé no distingue entre él y su madre, transcurrido cierto tiempo, alrededor de los dos años, con la aparición del lenguaje empieza a estructurarse en su mente la construcción del YO, en lo sucesivo, gradualmente, se define y condiciona por el entorno, por las interacciones sociales.

Lamentablemente, la cultura no dispone de mecanismos sistematizados que permita cultivar la consciencia del ser. Eso queda supeditada al azar y las circunstancias, de este modo el sujeto entra en un desbalance en el que la conciencia de estar predomina.

Algunos piensan que la religión cumple esa función, pero no es así; el tipo de espiritualidad que se cultiva en los centros o grupos religiosos se centran en el culto a un Dios externo que anula y aliena la experiencia de la mismidad del ser.
Un pensamiento que integra fe y espiritualidad es el panteísmo, que afirma que Dios es la suma de las partes de su Creación (el Todo). Dicho de otro modo, Dios no está afuera, sino que habita dentro del sujeto.

La intersección expresada en la vésica piscis, aclara la idea de la síntesis como unión de contrarios.



La tendencia a unir los contrarios da como resultado, tal como lo propone la dialéctica materialista, una síntesis que subsume la contradicción e integra características o elementos de ambos. La biología es muy clara en este sentido. Las características de un sujeto están determinadas por los genes dominantes de sus progenitores.

Corolario

Evidentemente esta es apenas una breve representación, una idea elemental que se manifiesta de maneras mucho más complejas en la vida cotidiana. Tan sólo hemos querido destacar el hecho de que el desbalance conciencial, si se permite el vocablo, da como resultado el desbalance de un mundo en el que, al parecer, la técnica y el «Yo» predominan sobre espíritu, es decir, donde la 'conciencia' domina a la 'consciencia' se puede encontrar con multitud y variadas definiciones, baste entenderla aquí en los términos explicados para atisbar una arista de la condición humana.

Si quieres hacer algún comentario sobre lo aquí expuesto siéntete en la libertad de expresarlo, si se exponen fundamentos, mejor…








(1) Si por realidad entendemos aquello que constituye el mundo material, debe decirse que las leyes que gobiernen la materia a nivel subatómico están por escribirse, pues nada tienen que ver con las leyes físicas a las que estamos acostumbrados en esta dimensión tridimensional (conservación, electromagnética, gravedad, etc.) 

martes, 25 de julio de 2017

LOS TRES PAÍSES LATINOAMERICANOS QUE TIENEN LAS MEJORES UNIVERSIDADES EN 2017



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De acuerdo a una investigación publicada en la revista británica Times Higher Education (THE), los países latinoamericanos que destacan en el ranking de las universidades de mayor nivel en la región son Brasil, Chile y México.


Prevalece Brasil como líder en la región

El caso de Brasil es notablemente mayor, pues de los 81 centros de estudios evaluados, 32 son brasileños, quedando en primer lugar la Universidad Estatal de Campinas, quien superó a la Universidad de Sao Paulo, primer  lugar en 2016.

Los otros dos países que destacan son Chile, con 17 universidades y México con 13, seguidos de Colombia, con 11.

Además, Argentina y Ecuador entraron por primera vez este año en el ranking con la inclusión de dos universidades cada uno.

De esta evaluación es digno de subrayar dos cosas. La primera es que sea una publicación británica quien haga este tipo evaluación en Latinoamérica, y no una institución de este mismo hemisferio; la otra, que no haya figurado Cuba, cuando es sabido que la isla siempre se ha destacado por su desarrollo educativo.


Nota de editor de THE

Phil Baty, editor de Times Higher Education Ranking, destacó que Brasil invierte más en investigación y desarrollo que otros países de la región, pero ese gasto sigue siendo bajo en comparación con los estándares mundiales.

«Brasil no debe ser autocomplaciente y asumir que va a liderar la lista en el futuro. Mientras las universidades en toda América Latina se esfuerzan en aumentar la calidad de la educación y de la investigación, la competencia por los mejores académicos y estudiantes se hará cada vez más intensa», dijo Baty en rueda de prensa.


Estrellas en ascenso

Investigaciones recientes de Times Higher Education junto al Centro para la Educación Superior Global, de la University College de Londres, incluyen a Chile dentro de un grupo de siete países del mundo a los que denominan «tácticos» por considerar que son los que «tienen mayores posibilidades de convertirse en las futuras estrellas de la educación superior».

En el estudio se destaca a Chile como el país que tiene unas altas tasas de participación universitaria y un alto nivel de calidad investigativa. Además, invierte más en educación terciaria que muchos de sus vecinos.

El grupo de los «tácticos» incluye a otros dos países latinoamericanos: Colombia y Argentina.

Colombia cuenta con un centro de estudios entre los 10 primeros del ranking: la Universidad de los Andes, que este año quedó en el quinto puesto, luego de haber aparecido en el décimo en 2016.

En total, el país tiene cinco instituciones entre las primeras 50.
«La producción investigativa de Colombia ha crecido un asombroso 49% desde 2011. Los salarios de los investigadores son también mayores que los de muchos de sus países competidores, lo cual sugiere que es un destino atractivo para académicos», afirmó Baty.

Según la publicación británica, al ser comparado con otros países de la región, Argentina tiene una alta proporción de investigadores y destaca además por contar con muy altas tasas de participación universitaria, así como una investigación de alto nivel.

El otro país de la región que ingresó por primera vez en el ranking de las mejores universidades de América Latina es Ecuador, con la Universidad de San Francisco de Quito (USFQ), ubicada entre los puestos 41 a 45; y la Escuela Politécnica Nacional, que quedó en el grupo del 61 al 70.


Notas sobre el ranking

Times Higher Education evalúa a las universidades de acuerdo con 13 indicadores agrupados en varias áreas: docencia (el ambiente educativo), investigación (cantidad, ingresos y reputación), citas en publicaciones académicas (influencia de la investigación), alcance internacional (equipo, estudiantes e investigación) e ingresos del sector empresarial (transferencia de conocimiento).

Las universidades participan voluntariamente en el estudio, entregando los datos que les son requeridos y que son certificados por una empresa independiente.

De acuerdo con los responsables del ranking, aunque el sector de la educación superior en América Latina está tomando impulso, aún hay riesgos y amenazas como los bajos salarios de los investigadores, la insuficiencia de fondos disponibles para investigar, el exceso de burocracia y la inadecuada definición de las políticas de investigación.

Por otra parte, el incremento de la competencia entre las distintas universidades implica que los centros deben hacer esfuerzos para no quedarse atrás.

«A medida que las universidades en América Latina se enfocan en el incremento de la calidad de la educación y la investigación, seguido por una enorme alza en la participación y accesibilidad de la educación y la productividad investigativa, la competencia por los mejores académicos y estudiantes se hará cada vez más intensa», advirtió Baty.

Para conocer el informe y la lista completa del ranking de las mejores universidades de América Latina elaborado por Times Higher Education puede visitar este vínculo.




Nota redactada con información encontrada en la web de la BBC y en la Fanpage Investigación y Desarrollo


lunes, 24 de julio de 2017

LA COGNICIÓN CUÁNTICA

      ►Una nueva teoría explica cómo frágiles estados cuánticos pueden ser capaces de existir durante horas o incluso días en nuestro cerebro. 


·         ►Pronto, los experimentos podrían probar esta teoría.

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·        
      El concepto de “conciencia cuántica” parece un término emergido más de la New Age que de la neurociencias. Sin embargo, se trata de una nueva hipótesis que podrían desempeñar algún papel en la cognición humana. Matthew Fisher , un físico de la Universidad de California, Santa Bárbara, publicó un artículo en la revista Annals of Physics en el que propone que algunos procesos subatómicos del cerebro permitirían a éste funcionar como una computadora cuántica.
     Construir una computadora cuántica requiere conectar qubits - bits cuánticos de información - en un proceso conocido como entrelazamiento. Pero existen qubits entrelazados en un estado frágil, lo cual representa actualmente a los investigadores un reto suficientemente complicado para realizar el procesamiento cuántico en un entorno de laboratorio cuidadosamente controlado.
|    Durante la última década, sin embargo, la evidencia creciente sugiere que ciertos sistemas biológicos podrían emplear la mecánica cuántica. En la fotosíntesis, por ejemplo, los efectos cuánticos ayudan a las plantas a conviertir la luz solar en combustible. Los científicos también han propuesto que las aves migratorias tienen una “brújula cuántica” que les permite explotar los campos magnéticos de la Tierra para su orientación, o que el sentido humano del olfato podría tener sus raíces en la mecánica cuántica.
     Fisher ha desarrollado una interesante hipótesis: la incorporación de la física nuclear y la física cuántica, la química orgánica, la neurociencia y la biología para dar lugar a la neurociencia cuántica. Aunque sus ideas se han topado con un muro de escepticismo, algunos investigadores están comenzando a prestar atención, como es el caso John Preskill , un físico del Instituto de Tecnología de California.
     Senthil Todadri , también investigador de la Universidad de California cree que la formulación de Fisher es consistente, pero sugiere que el siguiente paso es hacer pruebas de laboratorio para sustentar su planteamiento.
     Matthew Fisher ha propuesto una forma nueva que sugiere que los efectos cuánticos influyen en el funcionamiento del cerebro.
Las revelaciones del litio
No obstante que pertenece a una dinastía de físicos destacados, la inclinación de Fisher hacia la biología, la química, la neurociencia y la física cuántica se debió a una difícil situación personal que le hizo caer en profundo estado depresivo.
Fisher recuerda claramente que febrero de 1986 su crisis se vio agravada. «Me sentía preso de un profundo dolor de cabeza y malestar en el cuerpo cada minuto del día». Se puso tan mal que contempló el suicidio para acabar con su sufrimiento, aunque el nacimiento de su primera hija le dio una razón para seguir luchando a través de la aguda depresión.
Por esos días, un psiquiatra le recetó un antidepresivo, y dentro de tres semanas su estado mental comenzó a levantar. «La niebla que me había envuelto se hizo un poco menos densa; finalmente vi una luz frente a mí», dijo Fisher en entrevista a Quanta Magazine 
Su experiencia lo convenció de la función de los fármacos. Pero Fisher se sorprendió al descubrir que los neurocientíficos entienden poco sobre los mecanismos exactos que operan detrás de los psicofármacos, lo cual  despertó su curiosidad, y dada su experiencia en la mecánica cuántica, encontró los principios del procesamiento cuántico en el cerebro.
Hace un lustro se lanzó a aprender más sobre el tema, basándose en su propia experiencia con los antidepresivos como punto de partida.
Se concentró en el litio, por hecho de que esta sustancia, además de ser empleada comúnmente en desórdenes mentales y emocionales, dispone de un isótopo común llamado de litio-7. La pregunta que surgió fue, ¿un isótopo diferente marcaría una gran diferencia del litio-6, o producirían los mismos resultados? 
Al buscar en la literatura sobre el tema, Fisher encontró un experimento que ya había comparado los efectos del litio-6 y litio-7. En 1986, los científicos de la Universidad de Cornell examinaron los efectos de los dos isótopos sobre el comportamiento de las ratas, donde halló que la ligera diferencia en la masa atómica marcó diferencias en el comportamiento de los roedores.

Fisher consideró que la clave podría hallarse en el espín nuclear, que es una propiedad cuántica que afecta a la duración de cada átomo puede ser coherente aislando su entorno. Cuanto menor sea el giro, menos interactúa el núcleo con los campos eléctricos y magnéticos, y menos rápido es la coherencia atómica.
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Dado que el litio-7 y litio-6 tienen diferente número de neutrones, también tienen diferentes giros. Como resultado, litio-7 es demasiado rápido para la cognición cuántica, mientras que el litio-6 puede permanecer enredado más tiempo como una molécula coherente.
Fisher había encontrado dos sustancias idénticas en todos los aspectos importantes, excepto en el giro cuántico, lo cual podrían tener efectos muy diversos en el comportamiento. Para el investigador, este indicio sugiere que los procesos cuánticos desempeñan un papel funcional en el procesamiento cognitivo.
Los procesos bioquímicos
La investigación de Fisher demuestra que el procesamiento cuántico juega un papel en el cerebro que resulta ser un desafío monumental. El cerebro requiere de mecanismos para almacenar información cuántica en los qubits por largos periodos; además, debe contar con algún medio químicamente adecuado que influya en el funcionamiento de las neuronas y algún medio que transporte la información cuántica almacenada en los qubits a todo el cerebro.
Esta es una tarea difícil. En el transcurso de su misión de cinco años, Fisher ha identificado un solo candidato creíble para el almacenamiento de información cuántica en el cerebro: los átomos de fósforo, que son el único elemento biológico común distinto del hidrógeno que hace posible un mayor tiempo de coherencia. El fósforo no puede hacer un qubit estable por sí mismo, pero su tiempo de coherencia puede ser ampliado aún más, de acuerdo con Fisher, si lo enlaza con iones de calcio.
En 1975, Aaron Posner, científico de la Universidad de Cornell, se dio cuenta de una agrupación impar de átomos de calcio y fósforo en sus radiografías. Hizo dibujos de la estructura de esos grupos: nueve átomos de calcio y seis átomos de fósforo, más tarde llamado “moléculas Posner”, en su honor.
Los grupos aparecieron de nuevo en la década de 2000, encontrando pruebas de los clústeres en el cuerpo. Fisher piensa que las moléculas de Posner podrían servir como un qubit natural en el cerebro también.
El proceso se inicia en la célula con un compuesto químico llamado pirofosfato en el que la interacción entre los espines de los fosfatos provoca que se enreden. Ellos pueden emparejarse en cuatro formas diferentes: Tres de las configuraciones se suman a un giro total de uno (un estado triple, que se enreda débilmente), pero la cuarta posibilidad produce un giro cero (en estado individual), crucial para la computación cuántica.
A continuación, ocurren complejos procesos bioquímicos donde participan enzimas y fosfatos entrelazados en dos iones de fosfato libres. Estos iones se pueden combinar a su vez con los iones de calcio y átomos de oxígeno para convertirse en moléculas Posner. 
Así, esos grupos protegen los pares entrelazados de la interferencia externa para que puedan mantener la coherencia durante largos períodos. Fisher estima que podría durar horas, días o incluso semanas.

De esta manera, el enredo se puede distribuir sobre distancias bastante largas en el cerebro, que influyen en la liberación de neurotransmisores y el disparo de las sinapsis entre las neuronas.
La comprobación de la teoría
Los investigadores que trabajan en biología cuántica se mantienen con cautela ante la propuesta de Fisher. Alexandra Olaya-Castro, físico de la Universidad College de Londres que ha trabajado en la fotosíntesis cuántica, lo llama «una hipótesis bien pensada. No da respuestas, se abre preguntas que podrían conducir a continuación, cómo podíamos probar etapas particulares en la hipótesis».
Peter Hore, químico de la Universidad de Oxford, que investiga el uso de los efectos cuánticos en los sistemas de navegación de aves migratorias, sostiene. «He aquí un físico teórico que propone que moléculas específicas, inciden el procesos mecánicos específicos, y de cómo ello podría afectar la actividad cerebral», y agrega, «Esto abre la posibilidad de una prueba experimental».
Otros ya ven que hay necesidad de invocar el procesamiento cuántico para explicar el funcionamiento del cerebro. «La evidencia acumulada posibilita exponer aspectos interesantes de la mente, en términos de interacciones de neuronas», dijo Paul Thagard , un neurofilósofo de la Universidad de Waterloo en Ontario, Canadá.
Fisher trabajó recientemente en la Universidad de Stanford en colaboración con investigadores para replicar el estudio de 1986 con ratas embarazadas; opina que en un tiempo perentorio obtendría de esta investigación resultados concluyentes.
Han aprobado a Fisher financiamiento para llevar a profundidad sus experimentos de la química cuántica. Se ha improvisado un pequeño grupo de científicos de diversas disciplinas en UCSB y la Universidad de California, San Francisco, como colaboradores. Le gustaría investigar antes que nada, si el fosfato de calcio realmente puede formar moléculas estables Posner, y si los espines nucleares fósforo de estas moléculas puede enredarse lo suficiente por largos períodos.

Si todos los experimentos demuestran en última instancia, su hipótesis equivocada, podría ser el momento de renunciar a la idea de la cognición cuántica por completo. «Sería bueno para la ciencia conocer las conclusiones».

      Este artículo se redactó con información de la investigación A New Spin on the Quantum Brain, firmada por Jennifer Oullette y publicada en Quantamagazine

miércoles, 12 de julio de 2017

NUEVA EXPLICACIÓN SOBRE LA MATERIA OSCURA

El universo podría estar «nadando» en un súperfluido…


















El tema de la materia oscura es uno de los enigmas más fascinantes del universo, pues de manera general, es todo aquello que los astrónomos no detectan de forma directa en sus observaciones del cosmos.

Issac Newton puso los cimientos de este descubrimiento en 1666, cuando planteó su Ley de Gravitación Universal. Pero el primer registro del estudio de la materia oscura tiene su origen –al menos en Occidente- en el año 1933, en las investigaciones de Fritz Swicky, astrónomo y físico suizo de origen búlgaro.

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Fritz Swicky
Swicky fue el primero en plantear la presencia de una materia invisible entre las galaxias, pero como a otros tanto pioneros en la historia, sus ideas fueron desechadas e ignoradas durante 40 años.

Gracias a su persistencia, en 1979 el físico suizo confirmó su hallazgo, al descubrir el cuásar llamado Q0957+561, el cual aportó los datos necesarios –a través de la así llamada «lente gravitacional»- que sugería la existencia de la materia oscura.

Actualmente se ha incrementado el conocimiento sobre la materia oscura. Especialistas han calculado que representa nada menos que el 85% de la masa total del Universo.

La materia oscura es una sustancia hipotética que se propuso para tener en cuenta el claro desequilibrio entre la cantidad de materia en el universo, y la cantidad de gravedad que mantiene unidas a las galaxias.

Ahora, los físicos Justin Khoury y Lasha Berezhiani sostienen el universo está envuelto en un peculiar súperfluido cuyas características darían lugar al quinto estado de la materia.

La divulgadora científica Jennifer Ouellette, decribe bien el hallazgo:

«En el último esfuerzo para resolver este enigma, dos físicos han propuesto que la materia oscura es capaz de cambiar fases en diferentes escalas de tamaño. Justin Khoury, un físico de la Universidad de Pensilvania, y Lasha Berezhiani , que ahora está en la Universidad de Princeton, dicen que en el ambiente frío y denso del halo galáctico, la materia oscura se condensa en un superfluido - un exótico estado cuántico de Materia que tiene viscosidad cero. Si la materia oscura forma un superfluido a escala galáctica, podría dar lugar a una nueva fuerza que explicaría las observaciones que no encajan en el modelo frío de la materia oscura. Sin embargo, a la escala de los cúmulos de galaxias, las condiciones especiales requeridas para que un estado superfluido se forme no existen»

Sin embargo, el superfluido, en algunas ocasiones, podrían ser un condensado de Bose-Einstein, referido como el 'quinto estado de la materia'.

Investigadores anunciaron la semana pasada que los superfluidos están empezando a aparecer más accesible que nunca, siendo capaces de crear la luz que se comporta como un líquido.

«Cuanto más se sabe de este nuevo estado de la materia, los físicos consideran con mayor fuerza la idea de que los súperfluidos podrían ser mucho más comunes en el universo de lo que pensamos.», dice el Equipo BEC de ScienceAlert.

«Los superfluidos pueden existir dentro de las estrellas de neutrones, y algunos investigadores han especulado que el propio espacio-tiempo puede ser un superfluido. ¿Por qué no debería materia oscura tienen una fase de superfluido, también?», agregan.

Gradualmente las dudas en torno a la materia oscura van dilucidándose para dar lugar a cuestiones aún más trascendentes. Habremos de estar al tanto y ver hacia dónde va esta hipótesis del «Súperfluido» de Khoury y Berezhiani, a quienes no sería extraño verlos como candidatos al Nobel próximamente.



La investigación completa está disponible en línea en arXiv.org.





Este breve video de 4.45 minutos del Instituto de Física Teórica, explica también lo que es la materia oscura. Espero te sirva...