dibujo07feb2008longevidaddos.jpg

La teoría de la selección natural ha conservado mecanismos por los cuales mujeres sometidas a un ambiente hostil abortan con más facilidad los fetos de machos frágiles (los que en la edad adulta tienen un menor número de hijos). La teoría es muy antigua, “Natural selection of parental ability to vary the sex ratio of offspring“, Trivers & Willard, Science 1973, quienes estudiaron el número de nietos de una población de madres (abuelas) y demostraron que conforme las condiciones ambientales que afentan a la madre empeoran, la mujer tiende a alumbrar menos varones que hembras, lo que no ocurre cuando las condiciones son buenas, en las que prácticamente nacen el mismo número de varones y hembras.

La teoría ha sido verificada por muchos estudios posteriores, pero un artículo reciente lleva aún más lejos, el cambio climático también afecta. Los autores de “Ambient temperature predicts sex ratios and male longevity“, Catalano, Bruckner, and Smith, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2008, defienden que el cambio climático también afecta al cociente entre el número de varones y hembras que nacen, así como a la longevidad de los varones. El análisis lo han hecho con daneses, finanlandeses, noruegos y suecos nacidos entre 1878 y 1914. Usando un análisis de series temporales han encontrado que ambientes con temperaturas frías durante el embarazo predicen el nacimiento de un menor número de niños (varones) y una mayor duración de la vida de los hombres.

Pero nuestra mayor longevidad también puede afectar al cambio climático. En el artículo “Population aging and future carbon emissions in the United States“, Dalton et al., Energy Economics, 2008, se estima el efecto potencial del envejecimiento de la población en el consumo de energía y en las emisiones de dióxido carbónico (CO2) en EEUU. En un ambiente en el que la población decrezca, el envejecimiento de la población decrece las emisiones, pero si no es así, éstas se incrementan, y en el modelo muy simplificado de los autores, llega a superar los efectos de los cambios tecnológicos. Los autores sugieren que se necesitan más estudios, pero en cualquier caso el factor envejecimiento ha de ser tenido en cuenta en los modelos de predicción de los efectos futuros del tan “tarareado” cambio climático.

Hablando del envejecimiento de la población, se acaba de publicar el artículo “A systematic look at an old problem“, Kirkwood, Nature 2008, en el que se recuerda que, aunque los demógrafos llevan tiempo afirmando que el crecimiento sostenido de nuestra esperanza de vida tiene que parar algún día, hasta ahora este incremento sostenido no parece tener fin. No sólo está creciendo en el tercer mundo sino también en los países desarrollados más avanzados (según la OCDE) y en ellos está creciendo a un ritmo mayor que en los primeros, sorprendentemente. ¿Cuándo acabará este proceso? Nadie lo sabe. ¿Por qué envejecemos? Las teorías más actuales nos dicen que la acumulación de daños moleculares durante toda la vida es lo que nos lleva a ser más frágiles en la “tercera” (o ya “cuarta”) edad, generando desajustes biológicos que pueden llevar a enfermedades y eventualmente al fallecimiento. Estos daños moleculares individuales son esencialmente aleatorios, aunque su tasa de acumulación aumenta con la edad, con lo que los mecanismos de reparación y mantenimiento celular acaban por “no dar a basto”. Esta teoría explica los efectos genéticos (predisposición a ciertos “males”) así como la contribución de los efectos ambientales (como el “consumo” de cancerígenos, como el “tabaco”, o nuestro nivel de vida) en nuestra esperanza de vida.

Sin embargo, los autores de este interesante artículo de revisión se curan en salud y afirman que los avances en años recientes en la comprensión de los misterios del envejecimiento son espectaculares, pero sólo rascan la superficie de este problema extremadamente difícil. Ellos sugieren que sólo los avances en Biología de Sistemas, que permiten una visión holística de los mecanismos celulares podrá permitir una comprensión del mismo. Como preguntó uno de los asistentes a la conferencia “Biología molecular y bioinformática: dos ciencias destinadas a entenderse” impartada por Francisca Sánchez-Jiménez, catedrática de la Universidad de Málaga, en el marco de los “V Encuentros con la Ciencia” ; (como preguntó uno de los asistentes) más o menos explícitamente, mi memoria ya me falla, “con todos estos avances (biología de sistemas, medicina genéticamente dirigida, …), ¿aumentará la esperanza de vida hasta hacernos eternos? ¿Qué pasará cuando todos vivamos 200 años?”. La pregunta no estaba relacionada con el tema de la conferencia y Kika la “toreó convenientemente”. Pero, quizás haya que pensar un poco sobre el tema ya que para 2040 se espera que nuestra esperanza de vida sean 100 años, ¿qué harás cuando llegues a los 100?

dibujo03feb2008gloriablackhole.png

Los agujeros se “tragan” todo a su alrededor no es correcto. Sólo se “tragan” lo que alcanza en su trayectoria a la frontera de la superficie (atrapada) del agujero negro. Por ello, es posible estudiar la dispersión (scattering) de ondas (electromagnéticas, de campos escalares o gravitatorias) que inciden sobre un agujero negro. Esta dispersión conduce a fenómenos muy parecidos a los del arco iris y de las glorias. Por supuesto, estos fenómenos no se pueden observar en agujeros negros astrofísicos aunque si los miniagujeros negros son observados en el LHC (Cern) entonces podrán ser observados y estudiados en ellos.

En los artículos “Scattering of scalar waves from a Schwarzschild black hole“, Norma G. Sánchez, J. Math. Phys. vol. 17, pp. 688 (1976), y “Wave scattering theory and the absorption problem for a black hole”, Norma Sánchez, Phys. Rev. D 16, 937 – 945 (1977), se estudia la dispersión de ondas (escalares, que es el caso más sencillo) en un agujero negro de Schwarzschild (que no rota y que no posee carga eléctrica) para longitudes de onda mucho menores que el radio de Schwarzschild del agujero negro. Aunque las fórmulas analíticas resultantes no se pueden evaluar en el caso general, su evaluación para ciertos casos límite de forma asintótica es presentada. Resultados numéricos se pueden encontrar en el artículo “Orbiting cross sections: Application to black hole scattering“, Anninos et al., Phys. Rev. D 46, 4477 – 4494 (1992), en el que se considera la ondas que dan vueltas en espiral alrededor del agujero (orbiting cross sections or spiraling scattering). Los autores confirman los resultados analíticos anteriores.

Lo más interesante de todos estos artículos es la presencia de glorias (como las de los santos) debidas a la retrodispersión (backward glory scattering). Estas glorias son robustas y aparecen también para agujeros negros en rotación, “Scattering of scalar waves by rotating black holes“, Glampedakis et al., Class. Quantum Grav. vol. 18 1939-1966, 2001.

¡ Qué bonito sería ver la gloria de un agujero negro ! ¡ Qué maravilla si fuera una gloria de ondas gravitatorias ! Para agujeros negros astrofísicos es prácticamente imposible. Aunque no se puede descartar que los avances en la tecnología actual permitan eventualmente estudiar sus efectos de interferencia en lentes gravitatorias.

Sin embargo, como afirman Glampedakis et al., alcanzar una comprensión teórica detallada de la dispersión de ondas en agujeros negros puede mejorar significativamente nuestro conocimiento de la física de los agujeros negros así como la propagación de ondas en espacio-tiempos curvados.

Muchos “famosillos” de prensa rosa televisiva tienen una vida efímera en los medios. ¿Quién se acordará de Belén Esteban, de “cachuli” o del niño de la Pantoja dentro de 50 años? ¿Quién se acuerda de Tórtola Valencia, La Fornarina, o La Chelito (grandes cupletistas de la segunda mitad del s. XIX)? Benavente y Baroja (a quienes seguramente sí recordarás), tan seducidos por ellas como el resto de los españolitos de a pié, les escribieron poemas proclamando “sus virtudes”.

El género del denominado “corazón”, o prensa rosa, se introdujo en España en 1944 con la revista “Hola” (nació el 2 de septiembre), seguida en 1950 por “Diez Minutos”. La idea venía de Gran Bretaña y el contenido estaba orientado a la información centrada en personajes “famosos” y noticias de interés “humano”, sobre todo la que provenía del legendario Hollywood. En la década de los cuarenta la gran mayoría de las páginas las ocupaban actrices de gran talento y encanto, mientras que en los cincuenta lo interesante eran las bodas reales europeas. Estas revistas se caracterizaban por el trato que se les daba a los personajes, con todo el respeto del mundo y con preguntas más que correctas, aunque a veces se repetían bastante los personajes. ¡ Cómo han cambiado los tiempos !

dibujo05feb2008corintellado.jpg

Hay personajes que son populares, pero no tienen prestigio, y al contrario. Corín Tellado es la autora más vendida en lengua castellana (Libro Guinness, 1994), sin embargo, carece del respeto de los críticos literarios. Doris Lessing (Nobel de Literatura, 2007) puede ser muy respetada entre los críticos literarios pero ser una desconocida para la mayoría de nosotros. La calificación de una obra como “obra de arte” requiere que tenga lectores que la consideren como tal, y mientras más lectores “eruditos” y críticas favorables tenga, más prestigio tendrá su autor.

dibujo05feb2008dorislessing.jpg

Estos ejemplos muestran la existencia de dos factores que contribuyen al estatus de, por ejemplo, un investigador: el número total de citas que reciben sus artículos de otros investigadores, y el prestigio de los investigadores que lo citan. El primer concepto se denomina popularidad (fama) y el segundo prestigio. Ambos conceptos se pueden aplicar a la hora de clasificar revistas de investigación. Por ejemplo, un revista que publica artículos de revisión puede ser frecuentemente citada por investigadores jóvenes, pero ignorada por los expertos. El índice de impacto de una revista, el número de citas a artículos publicados en la revista en los dos últimos años, no tiene en cuenta el factor del prestigio, como estudian Johan Bollen, Marko A. Rodriguez, t Herbert Van de Sompel, “Journal Status,” Scientometrics, vol. 69, pp. 669-687, 2006. Los autores introducen una variante ponderada del algoritmo PageRank de Google como medida del prestigio de una revista de investigación (llamada factor-Y)

El mayor índice de impacto de una revista publicada en el JCR de 2003 es para “Annual Review of Immunology” (>52), seguido de “Annual Review of Biochemistry” (>37) y “Physiological Reviews” (>36). Estas revistas, altamente citadas, no pueden ser consideradas las de mayor prestigio (entre quienes leen este blog quién ha leído algún artículo de alguna de ellas, o a visto que alguna de ellas haya sido citada en El País o El Mundo). Sin embargo, el índice de prestigio es otra historia. La revista en 2003 con mayor prestigio es “Nature” (>51), seguida por “Science” (>48) y “New England Journal of Medicine” (>19). Revistas como Nature y Science, altamente referenciadas en la prensa nacional, son obviamente las de más prestigio en la actualidad.

La lectura del artículo “Journal Status” merece la pena. La recomiendo. Pero me ha hecho preguntarme, ¿para cuándo se aplicarán este tipo de índices a los “famosillos” de la prensa rosa o a los “grandes intelectuales” de nuestro país?

dibujo03feb2008sleep.jpg
(c) TIME.

Mientras dormimos nuestros cuerpos se mueven “poco” pero nuestro cerebro funciona a toda máquina (tanto como cuando estamos despiertos). Las ondas de baja amplitud y alta frecuencia que caracterizan a nuestro neocortex cuando estamos despiertos, son reemplazadas por ondas de gran amplitud y baja frecuencia mientras dormimos (ondas que están caracterizadas por episodios de movimiento rápido de los ojos o REM).

¿Para qué usa el cerebro toda gran actividad durante el sueño? Sir Francis Crick, codescubridor de la estructura en doble hélice del DNA, fallecido en 2004, desarrolló en 1983 una teoría (ideas) sobre ¿por qué tenemos que dormir un tercio del tiempo de nuestras vidas? en su artículo “The function of dream sleep“, Francis Crick & Graeme Mitchison, Nature 304, 111-114 (1983), que parece que es una de las hipótesis más razonables en la actualidad (25 años más tarde).

Crick y Mitchinson sugieren que el sueño “profundo” (las fases REM, rapid-eye movement) tienen como función eliminar ciertos modos de interacción no deseados entre redes de neuronas en la corteza cerebral mediante un proceso de aprendizaje similar al usado en redes de neuronas artificiales. De esta forma proponen que el procesos subsconcientes se ven debilitados, en lugar de reforzados, como le gustaría a Freud y compañía, durante los sueños. Durante el sueño “recordamos” de toda la actividad diaria, analizamos y clasificamos dicha información y la almacenamos (o aprendemos) de forma selectiva. En redes de neuronas artificiales se utiliza una fase de aprendizaje utilizando la regla de Hebb para reflejar esta “fase de sueño”. De esta manera el sueño ayuda a “recordar” lo vivido.

dibujo03feb2008sleepbrain.jpgEsta teoría tiene la ventaja de que puede ser verificada con “experimentos” computacionales, usando redes de neuronas artificiales, mucho más fáciles que los experimentos con cerebros “de verdad”, por ahora. El artículo de revisión “Why do we sleep?“, Sejnowski & Destexhe, Brain Research, vol. 886, pp. 208-223, 2000, presenta estas ideas en su versión más moderna y las contextualiza con otras ideas alternativas. El artículo de revisión “SLEEP, MEMORY, AND PLASTICITY“, Walker & Stickgold, Annual Review of Psychology, vol. 57, pp. 139-166, 2006, merece ser leído en relación a los procesos de memorización durante el sueño, la codificación de la memoria, la consolidación de la memoria, la plasticidad cerebral, y la re-consolidación de la memoria. Estos procesos conllevan ajustes biológicos que mejoran tanto la eficiencia como la utilidad de las memorias almacenadas en relación a las respuestas del organismo a entornos cambiantes.

¿A colación de qué viene todo esto? Acabo de leer un artículo muy interesante sobre simulaciones computacionales del cerebro que parece ratificar las ideas de Crick y Mitchinson, “Temporal differentiation and the optimization of system output“, E. Tannenbaum, Phys. Rev. E (preprint to be published), 8 January 2008. El autor introduce el nuevo concepto de diferenciación temporal, la división de una tarea en un conjunto de subtareas que han de desarrollarse en diferentes momentos, con una secuencia temporal concreta. La idea es “bonita”, si el cerebro se concentra en mejorar cada una de las subtareas por separado logrará mejorar la tarea global y desarrollarla más eficientemente. El autor demuestra sus ideas con dos modelos dinámicos muy sencillos. El primero, como rellenar un tanque, y el segundo, como fabricar un producto que requiere tres agentes (fases), observando en ambos casos que el aprendizaje de la red neural se ve mejorado si fases de diferenciación temporal con una escala de tiempo lenta se producen en medio del proceso de aprendizaje mismo.

El autor concluye que su modelo presenta ideas sobre las bases evolutivas de la emergencia de los fenómeno del sueño, con sus estados REM y no REM, y de los ritmos circadianos (diarios) en general. Siguiendo las ideas de Crick y Mitchinson, la máxima cantidad de información y el máximo número de tareas que se pueden procesar en un sistema biológico complejo se consiguen si se desarrolla un “plan de trabajo” diferenciado en el tiempo. El sistema es más eficiente si se centra en una tarea en cada momento, en lugar de tratar de realizar un proceso multitarea (con lo que el cerebro es más parecido a una fábrica que a un sistema cuántico holístico). De esta forma, durante el día (vigilia) recogemos información y durante la noche (sueño) la almacenamos selectivamente (Why Sleep?). Aunque las ideas del autor son discutibles (y serán muy discutidas en los próximos meses), ofrecen una nueva idea en un campo en el que ya hay mucho hecho, pero también queda mucho por hacer.

Lo que está claro es el que el sueño es fundamental en los humanos (y en la mayoría de los vertebrados) y es fundamental para nuestra salud. Nos ayuda a “funcionar” mejor durante el día. Así que, sin abusar, ¡¡ a dormir se ha dicho !!

PS (22 feb. 2010): Os gustará el artículo de Mónica Salomone, “Dormir para ‘vaciar’ el hipocampo … y seguir aprendiendo,” El País, 22 feb. 2010 [visto en Menéame]. Os copio algunos extractos.

“Una noche en vela reduce la capacidad de asimilar conocimientos en casi un 40%”, explica el científico Matthew Walker

El sueño es necesario para aprender. El trabajo de Matthew Walker, de la Universidad de California en Berkeley, refuerza la teoría de que el sueño limpia la memoria a corto plazo y deja sitio libre para más información. Los recuerdos de los hechos del día se almacenarían temporalmente en el hipocampo -área identificada hace tiempo como importante en la memoria- para después ser enviados a la corteza prefrontal, que dispone, probablemente, de más capacidad. “Es como si el buzón de correo entrante del hipocampo se llenara, y simplemente no van a entrar mensajes nuevos hasta que se vacíe”, dice Walker. “Los recuerdos rebotarán hasta que duermas y los muevas a otra carpeta”. La limpieza del buzón del hipocampo tiene lugar sobre todo durante una fase del sueño llamada fase 2 del sueño no-REM. La mitad del tiempo de sueño transcurre en esta fase, explicó Walker, y “no podía creer que la naturaleza dedicara tanto tiempo a algo sin motivo”.

El proceso está íntimamente relacionado con el aprendizaje. En uno de sus experimentos más recientes, Walker hizo que 39 jóvenes aprendieran una tarea específica durante un tiempo determinado, a mediodía. Todos tuvieron resultados similares. Pero a las dos de la tarde la mitad de ellos durmió una siesta y la otra mitad no, y de nuevo a las seis se dedicaron a aprender. Esta vez los que no habían dormido tuvieron resultados peores, mientras que los de la siesta mejoraron.

Así que Walker repite un consejo que no sonará nuevo a los estudiantes: pasar la noche despierto estudiando antes del examen no es en absoluto una buena idea. “Una noche sin dormir reduce la capacidad de asimilar conocimientos en casi un 40%”; las regiones cerebrales implicadas “se cierran” durante la falta de sueño.

dibujo03feb2008landau.jpg

La lectura de la entrada sobre Landau en “El Blog de la Diversidad“, me llevó a la página “Biografía de Landau“, y de esta a otra y otra… Pero decidí que en lugar de perder más el tiempo, tenía que releer el artículo “El expediente policial de Lev Landau”, Gennady Gorelik, Investigación y Ciencia, Octubre 1997 (la tengo en papel). Buscando a Gorelik acabé con el artículo “Lev Landau, Prosocialist Prisoner of the Soviet State“, Gennady Gorelik (Physics Today, May 1995, p. 11-15), sobre el mismo tema. Permitidme unos comentarios al respecto. Pero antes, os indico que la foto de arriba es de El Archivo Visual (Fotográfico) de Emilio Segré (descubridor del antiprotón). Vemos a Landau jugando al tenis (hay otra foto similar) o recostado en su diván trabajando en sus artículos (esta postura a mí también me gusta para trabajar).

Landau fue arrestado en abril de 1938 (durante el régimen soviético de Stalin) por ser anti-Stalinista y pro-socialista (es decir, rojo entre los rojos). El año “rojo” (sangriento o de la Gran Purga) de la Rusia de Stalin, 1937, en realidad entre 1936 y 1938, el número de arrestos por motivos “políticos” fue todo un genocidio. Stalin quiso eliminar a toda posible oposición política.

¿Por qué consideraban a Landau un opositor al régimen? En el “juicio” la prueba fundamental fue un artículo en un periódico (carta/manifiesto anti-Stalin) supuestamente firmado por L.D. Landau. No me resisto a traducir algunos extractos:

“¡Camaradas! La gran causa de la Revolución de Octubre ha sido traicionada. El país está inundado de sangre y “mierda” por doquier. Millones de inocentes están en las cárceles y nadie sabe cuándo le tocará el turno […] ¡¿No se dan cuenta, camaradas, que la camarilla de Stalin ha realizado un golpe fascista ?! […] Para retener el poder Stalin está destruyendo nuestro país […] El proletariado de nuestro país, que derrocó a los zares y a los capitalistas, será capaz de derrocar a un dictador fascista y a su camarilla. […] ¡Viva el Día de Mayo, día de la lucha por el socialismo!”

¡ Increíble ! El autor se está auto-sentenciando a muerte en la Rusia de 1938. ¿Pudo Landau, con 30 años y ya un científico de gran reconocimiento en la ciencia soviética, escribirlo? Muchos de sus amigos lo dudan. Pero la estancia de un año en la cárcel de Lubyanka supuso para su producción científica toda una “transición de fase”.

dibujo03feb2008landauprision.jpg
Foto de Landau en la cárcel (1938) de los Archivos de la KGB.

Los archivos de la KGB (llamada NKVD en 1938) sobre Landau fueron publicados gracias a la “glásnost” de Gorbachov. Los archivos de los interrogatorios difícilmente aportan algo (parecen la invención de unos inquisidores), sin embargo, el testimonio escrito a mano por el propio Landau durante su estancia en la cárcel (cartas encautadas por la censura del régimen) testimonia bastante bien las ideas que pudieron llevar a la escritura de la carta/manifiesto. Traduzco ciertos extractos: “A principios de 1937, llegamos a la conclusión que el Partido había degenerado y que el régimen Soviético ya no estaba actuando en el interés de los trabajadores, sino para los intereses de un pequeño grupo de dirigentes.” [… También llegamos a la conclusión de] que los intereses de nuestro País demandaban la derrocación del gobierno existente.”

Por tanto, el manifiesto anti-Stalin mostraba una clara ideología socialista que podemos calificar de leninista. Parece que Landau era un leninista en la tierra de Stalin. Un rojo entre rojos.

Pero no quiero que recordéis a Landau por su foto en la cárcel, prefiero verlo junto a sus padres, feliz en el hombro de su madre.

dibujo03feb2008landaufamilia.jpg

A la zaga de Carlos en “La Singularidad Desnuda“, hoy inauguro “El domingo es día de asueto y nada mejor que un poco de música para amenizarlo.” Así que ha disfrutar de las CERNettes y su mundo de antimateria (antiworld).

Escuchar la canción en MP3.

Otro regalo de Carlos. Bueno, no voy a ser menos que Carlos, tendré que “youtubearos”. Dediqué mi tesis doctoral a Robert Fripp, lo reconozco, no puedo resistirme, soy un esquizoide del siglo XXI.

http://es.youtube.com/watch?v=gpX71RZeev4&feature=related

¿Podemos escuchar a un fluido cuántico? ¿Puede “cantar” la famosa melodía de Kill Bill (que requiere notas del orden de los kilohercios? En el artículo “Oscillatory motion: Quantum whistling in superfluid helium-4“, Hoskinson, Packard, Haard, 2005, Nature 433 (7024), pp. 376, los autores inducen un movimiento oscilatorio forzando el paso de helio-4 superfluido a través de un serie de agujeros de tamaño nanométrico. Los oscilaciones siguen una relación lineal descubierta por Josephson. Estas oscilaciones se pueden escuchar mediante un silbido (son del orden de los kHz) que pasa de frecuencias altas a frecuencias bajas.

Escucha el sonido (wav)

Escucha otra variante del sonido (wav)

Las oscilaciones que escuchamos son un fenómeno coherente cuánticamente que requiere la presencia de todas las aperturas generando una onda en forma de diente de sierra. Además, es sorprendente que las oscilaciones ocurran en Helio 4 a una temperatura 2000 veces mayor que las previamente observadas en Helio 3, aunque quizás pequeña para la mayoría de nosotros (2º Kelvin sobre el cero absoluto).

Este fenómeno del Helio 4 ha permitido el desarrollo de giróscopos de alta precisión para la medición del campo gravitatorio terrestre.

Animación ilustrando el fenómeno (avi).

Más información en la siguiente página web del grupo de investigación. ¿Podrán controlar estos investigadores la frecuencia de Josephson de tal forma que generen un instrumento musical cuántico que permita tocar la melodía de Kill Bill? Quién sabe… tiempo al tiempo.

dibujo01feb2008espectro.jpg

El artículo “The mathematical physics of rainbows and glories“, Physics Reports, Volume 356, Issues 4-5, January 2002, Pages 229-365, escrito por John A. Adam, explica de forma magistral el fenómeno atmosférico de las glorias.

Los montañeros y los escaladores suelen relatar que en alguna ocasión cuando se encontraban dando la espalda al sol durante el atardecer y echaban una mirada a su sombra, a veces pueden ver un conjunto de anillos circulares de colores (arcos) rodeando la sombra de sus propias cabezas. Aunque uno puede ver la sombra de un compañero, sólo puede ver los anillos en su propia sombra y no en la de él. Este fenómeno se denomina gloria, también llamado anticorona o incluso espectro de Brocken (la montaña más alta de la sierra de Harz, en la Baja Sajonia, Alemania). Hoy en día, con los aviones, la manera más fácil de ver una gloria es alrededor de la sombra del propio avión.

El fenómeno de las glorias, en términos sencillos, es esencialmente el resultado de la dispersión hacia atrás (backscattering) de la luz solar por una nube de gotas de agua (algo parecido al arco iris). Sin embargo, el fenómeno requiere que la luz siga una ruta dentro de la gota en dirección hacia el observador que no se puede predecir utilizando las ideas de la óptica geométrica estándar (seguir rayos rectos de luz), con lo que se diferencia con ello de la explicación del arco iris. El artículo “The mathematical physics of rainbows and glories“, es muy técnico, sobre la dispersión (scattering) de Mie y de Debye, pero su lectura no defrauda, aunque requiere tiempo y tesón.

Para los menos atrevidos, que prefieran artículos muchos más “digeribles”, les recomiendo el artículo “Backscattering of light from a water droplet: The glory effect“, American Journal of Physics, vol. 50, 1982, de Gillis et al., que es mucho más sencillo de leer. También merece la pena “Rainbows, Halos, and Glories“, American Journal of Physics, vol. 52, 1984, Greenler & Stork.

Los que se contenten con mirar y disfrutar, lo harán a gusto en la página web http://www.atoptics.co.uk/ que presenta un gran número de fotografías “bonitas” de fenómenos óptico-meteorológicos incluyendo las glorias (muy bonitas sin lugar a dudas las fotos de los “espectros” que parecen fantasmas http://www.atoptics.co.uk/droplets/gloim1.htm).

A los aficionados a programar (o el que tenga “veta” de informático) le puede interesar el artículo “Simulation of rainbows, coronas and glories using Mie theory and the Debye series“, Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, vol. 89, 2004, de Philip Laven, que presenta la física y la matemática de este fenómeno de una manera suficientemente sencilla como para programarlo.
A los no aficionados a programar, quizás les guste más un programa que calcula el efecto y permite que con Photoshop podamos incorporarlo a nuestras propias fotografías. El que más me gusta es MiePlot, pero hay muchísimos más (a mucha gente le gusta programar “un arco iris”).

http://dx.doi.org/10.1016/S0160-9327(99)80040-4

¿Es verdadera la historia de la manzana que cae delante de Newton y que le muestra que la gravedad que atrae a la manzana es la misma que la que atrae a la Luna, llevándole a concluir la existencia de una Gravitación Universal?

Difícil respuesta. En “Newton and the Science of his Age“, E. N. da C. Andrade (Nature, vol. 150, 1942) indica que la historia de la manzana fue descrita por Voltaire en la segunda edición de su libro “Eléments de la Philosophie de Newton“, 1741, pero no aparece en la primera edición de dicho libro en 1738. Aparentemente, “Newton and the Apple“, E. N. da C. Andrade (Nature, vol. 151, 1943), la historia fue publicada por Voltaire en 1733 en sus “Lettres sur les Anglais”, que aparecieron en versión inglesa el mismo año. ¿Por qué Voltaire la omitió en la primera edición de su libro? No se sabe. ¿Quién le contó la historia a Voltaire? Parece ser que Voltaire dice que se la contó la “sobrina” de Newton, Sra. Conduitt, casada con el asistente de Newton.

Hay quien piensa que es también una leyenda, pero miren esto escrito por un amigo suyo. W. Stukeley “Memorias de la vida de sir Isaac Newton”: “Tras la cena [el 15 de abril de 1726], con clima agradable, salimos al jardín él [Newton] y yo a tomar el té a la sombra de unos manzanos. En la conversación me dijo que estaba en la misma situación que cuando le vino a la mente por primera vez la idea de la gravitación. La originó la caída de una manzana, mientras estaba sentado, reflexionando. Pensó para sí ¿por qué tiene que caer la manzana siempre perpendicularmente al suelo? ¿Por qué no cae hacia arriba o hacia un lado, y no siempre hacia el centro de la Tierra? La razón tiene que ser que la Tierra la atrae. Debe haber una fuerza de atracción en la materia; y la suma de la fuerza de atracción de la materia de la Tierra debe estar en el centro de la Tierra, y no en otro lado. Por esto la manzana cae perpendicularmente, hacia el centro. Por tanto, si la materia atrae a la materia, debe ser en proporción a su cantidad [la masa]. La manzana atrae a la Tierra tanto como la Tierra atrae a la manzana. Hay una fuerza, la que aquí llamamos gravedad, que se extiende por todo el universo”.

En “¿existió la manaza de Newton?” se sugiere que: “¿Está la anécdota de la manzana destinada a Catherine Conduitt? Posiblemente, era lega en matemáticas y la única persona que le podía importar lo suficiente a Newton para que este buscara una anécdota divulgativa.”

En inglés podemos leer “Falling Apple Story” que afirma que “Conduitt does not actually declare that an apple fell in Newton’s presence”, luego la caída de la manzana podría ser una ilustración de una tesis y no una observación que realmente haya ocurrido. También podemos leer que “Voltaire, writing in English in his Essay on the Civil War in France (1727), spoke of ‘Sir Isaac Newton walking in his Garden had the first thought of his System of Gravitation, upon seeing an Apple falling down from the Tree’,” que reaparece en sus Letters de 1733, como hemos indicado antes. El autor de “Falling Apple Story” propone que la fuente de Voltaire pudo ser Catherine Barton (que tras casarse pasó a ser la sra. Conduitt). También parece que la historia fue publicada en 1727 por Robert Greene en su “Philosophy of the Expansive and Contractive Forces”, señalando como fuente a Martin Folkes.

Un hombre de unos 80 años recordando historias de juventud y contándoselas a sus amigos (Catherine Barton, Martin Folkes, John Conduitt y William Stukeley). ¡¡ Qué bonita historia !! La otra cara de la “bestia negra” de Newton entrado el s. XVIII.

Las simulaciones de la propagación del tsunami de 26 de diciembre de 2004 de Randall LeVeque y colaboradores son muy interesantes. Se basan en el uso de métodos numéricos de tipo Volúmenes Finitos para las Ecuaciones de Aguas Someras (shallow water) incluyendo malla adaptativa en tiempo y espacio. Las animaciones (GIFs animados) son muy recomendables (pero tardan tiempo en cargar): Océano Índico con malla adaptativa, Cómo se genera el tsunami, Como se propaga inicialmente desde Sri Lanka y cómo se propaga por todo el océano Índico. Yo las ví por primera vez en el Congreso Internacional de Matemáticos (ICM) de 2006 celebrado en Madrid, en la charla del propio LeVeque (muy sencillo en contenido técnico pero muy espectacular por las animaciones). El artículo técnico tarda en descargar pero se entiende fácilmente. La presentación PPT también está muy bien (pero tarda más aún). La presentación en el ICM la podéis obtener de la página web de Randall: las películas en GIF, y el preprint del artículo técnico.

Una explicación sencilla del “funcionamiento” de un tsunami (“Understanding the tsunami with a simple modelEJP 2006) puede ser difícil para un aficionado a la ciencia, con lo que quizás es más recomendable el artículo “Explaining the physics of tsunamis to undergraduate and non-physics students” EJP 2006. “Dynamics of tsunami waves” es también fácil de leer. El siguiente video presenta la idea muy simplificada.

Estas explicaciones se basan en el que el tsunami es un tipo de onda solitaria (solitón) que resulta del equilibrio de ciertos términos no lineales en las ecuaciones con términos lineales (dispersivos). Sin embargo, un artículo muy cortito de Adrian Constantin critica esta idea, observando que la topografía del fondo puede explicar los tsunamis en un modelo de múltiples escalas. Aunque Constantin y el otro autor Johson son matemáticos muy famosos en dinámica de ondas no lineales, su idea no ha sido seguida por otros, todavía.