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¡Buenas tardes, estimados lectores de este Universo Paralelo! Esta semana le dedicaremos el número al que, para mí, es el problema más importante de la ciencia: el problema de la consciencia.
Se trata de un problema que no solo tiene dificultad en sus respuestas, sino que también –y fundamentalmente– en sus preguntas. Esto, debido a que es muy difícil caracterizar objetivamente algo que solo podemos experimentar en soledad, en primera persona. Es muy distinto a cualquier otro fenómeno, del que podemos llegar a consensos y describirlo allá afuera, en tercera persona.
Otros tienen teorías más exóticas. La doctora en Genética Molecular y Microbiología Nicole Trefault nos hablará de ideas que, lejos de apuntar a la complejidad, aceptan la existencia de alguna forma de consciencia en cualquier organismo vivo, incluso si es unicelular.
Algunos, como el Premio Nobel de Física Roger Penrose, apuestan a que hay fenómenos físicos que aún no comprendemos, pero que pueden estar relacionados con el fenómeno consciente. En su caso, la gravitación cuántica. Si bien pocos seguirán a Penrose en eso, existe una corriente que pretende encontrar cómo fenómenos intrínsecamente cuánticos podrían ser fundamentales para entender la consciencia.
Basados en este tipo de fenómenos, algunos neurobiólogos experimentan con anestésicos, sustancias capaces de detener el flujo de la consciencia. El xenón es uno de ellos. Modificando propiedades cuánticas de estos átomos sin cambiar sus propiedades químicas, intentan observar si se modifican también sus cualidades anestésicas.
Cada semana hacemos el mismo cuestionario a un científico. En esta oportunidad viajamos a España, en donde nos lo respondió el físico teórico José Edelstein, de la Universidad de Santiago de Compostela.
Desde allá enfilamos al Polo Sur, en donde obtuvimos la imagen de la semana. Allí un enorme detector de neutrinos hecho de hielo devela las entrañas de la materia en el universo.
Antes de arrancar con lo que nos convoca, te cuento que la de hoy es ya la cuarta edición de este Universo Paralelo al que te estamos invitando y esperamos que te guste, te inscribas y seas parte de esta comunidad de amantes de la ciencia. Una que promete crecer e ir desarrollando distintas formas de encuentro entre los científicos y la comunidad.
Microalga Chlamydomonas; Cortesía: Dra. Gerikas Ribeiro.
Todas y todos hemos pensado más de alguna vez en la consciencia y la capacidad de sentir. Pero ¿dónde y cómo aparecen en la evolución?
Para la mayoría de las neurocientíficas y los neuricientíficos la evolución de la consciencia requirió el desarrollo de un sistema nervioso y un cerebro con una complejidad por sobre cierto umbral, como aquel que existe en los vertebrados, artrópodos y moluscos cefalópodos como pulpos y calamares.
Así, cualquier forma de sintiencia y consciencia habría evolucionado hace casi cuatro mil millones de años, junto a las primeras bacterias y arqueas. La “teoría de base celular de la consciencia” se fundamenta en el supuesto de que la vida y la sintiencia son casi coincidentes.
En palabras de los autores de este trabajo, “tienen sistemas sensoriales elaborados, aprenden a navegar en sus entornos, anticipan cambios regulares en los eventos que les rodean, establecen memorias sorprendentemente resilientes, se comunican entre sí, muestran una forma primordial de comportamiento altruista, detectan y evalúan de manera contextual diversos aspectos de su entorno […] y utilizan esta información para tomar decisiones adaptativas”.
Estas ideas no son nuevas. Ya habían sido planteadas por la gran bióloga evolutiva Lynn Margulis a principios de los 2000, en su trabajo La célula consciente.
Sin embargo, hay un punto bello y profundo que estas propuestas subrayan. Es que nuestras nociones sobre la consciencia están demasiado centradas en el ser humano. Quizá hay mucha más riqueza y formas de consciencia en el mundo natural. Puede que no se trate solo de cerebros y redes neuronales complejas y exista un espectro continuo que permita una diversidad con distintos niveles de sintiencia, desde la complejidad de nuestros cerebros hasta organismos muchísimo más sencillos. ¿Quién sabe si las bacterias pudiesen, después de todo, ser parte de esa diversidad?
Cada año, millones de aves realizan una increíble migración desde sus nidos hasta distantes territorios de invernación, recorriendo miles de kilómetros sin perderse. ¿Cómo logran esta hazaña de navegación sin desviarse? La respuesta se encuentra en una molécula llamada criptocromo, presente en el ojo de ciertas aves, que actúa como una brújula microscópica sensible al campo magnético terrestre.
Como nos recuerda El Principito, “lo esencial es invisible a los ojos”, pero parece que algunas aves pueden “ver” esos campos magnéticos invisibles gracias a los principios de la física cuántica.
Estos electrones están separados entre sí a distancias enormes para la escala atómica, pero se mantienen íntimamente ligados por una de las propiedades más fascinantes de la física cuántica: el entrelazamiento.
Cada electrón funciona como un pequeño imán que posee su propio campo magnético, pero la forma en que evoluciona el estado entrelazado de los dos electrones depende crucialmente de la dirección del campo magnético externo que experimenten. En este caso, el de la Tierra.
En 2011, un grupo de investigación presentó un trabajo que explicaba en detalle este fenómeno. Uno de los puntos que se subraya es la increíble capacidad que tiene la biología del pájaro para “proteger” el delicado entrelazamiento cuántico, cuya duración se suponía mucho menor, debido a la interferencia del medioambiente.
Cuando seamos testigos de la migración de aves, podremos decir que es gracias a la física cuántica, ¡quién lo pensaría!
Fotografía de Elena Mora
Cada semana hacemos las mismas cuatro preguntas a un científico. En esta edición, entrevistamos al físico teórico y escritor José Edelstein, del Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE) de la Universidad de Santiago de Compostela.
-Desde muy chico me gustaba la matemática y, cuando la descubrí, la física. Hice el bachillerato en Caracas y ahí no tenía modelos científicos en los que verme reflejado, así que empecé a estudiar ingeniería electrónica. Luego de 3 años me di cuenta de que lo que verdaderamente me gustaba de la carrera era aprender y me horrorizaba el ejercicio profesional que veía en el horizonte. Di el examen de ingreso al Instituto Balseiro, en Argentina, y de repente, casi sin pensarlo, me vi formándome como físico. Supe de inmediato que quería ser físico teórico. Al final, eso es lo que siempre me gustó: intentar entender el lenguaje en el que nos habla la Naturaleza.
-Sin duda que mi amor incondicional por la física vino de la mano de la mecánica cuántica. La formulación de Dirac, tan abstracta como precisa, me fascinó. Más tarde llegó la Relatividad General y la geometría diferencial. No es muy original, creo, pero los trabajos de Dirac y Einstein fueron, por lejos, los que más influyeron en mi actividad. Bastante más adelante apareció la conjetura de Maldacena, una relación de naturaleza holográfica entre las dos grandes teorías del siglo XX. Buena parte de mi carrera, desde entonces, estuvo dedicada a entender y utilizar estas ideas.
-Es imposible responder a esta pregunta, salvo de una manera muy sesgada. Hoy diría que entender la naturaleza de lo que llamamos energía oscura es el problema más importante por resolver. Más de dos tercios del contenido energético del universo observable están dados por este enigmático fluido. Tengo la impresión de que en su comprensión está la clave para arrojar algo de luz sobre la naturaleza cuántica de la gravedad. Pero esto no parece que vaya a resolverse pronto. En ese sentido, lo más acuciante, a día de hoy, me parece que es entender por qué la tasa de expansión del universo da valores diferentes cuando se la calcula a partir de la astrofísica o desde la cosmología. Hay algo que estamos entendiendo mal.
-Tenemos buenos motivos para pensar que la Relatividad General es una teoría efectiva, y que debe ser corregida cuando la curvatura del espacio-tiempo es grande. Llevo varios años buscando comprender qué tipo de correcciones son posibles, imponiendo condiciones como la preservación de la causalidad, la positividad de la energía o la unitariedad (conservación de la probabilidad a nivel cuántico). También intentando caracterizar de qué modo podrían observarse estas correcciones a nivel astrofísico y cosmológico. Trabajo en ello con colegas de otras instituciones y estudiantes de doctorado, con mucha paciencia y absoluta humildad ante la envergadura del problema.
Creditos de la foto: NSF / B. Gudbjartsson, IceCube Collaboration
La foto muestra la perforación de un profundo agujero, cerca del Polo Sur, en la base Amundsen-Scott. Es uno de los 86 agujeros dentro de los que cuelgan largas cuerdas que penetran hasta más de 2 kilómetros el hielo antártico.
Los neutrinos son un tipo de partícula que no tiene carga eléctrica. Tienen una masa muy pequeña en comparación con cualquier otra partícula masiva, lo que hace que los encontremos viajando a velocidades enormes, cercanas a la de la luz.
Para captarlos se utiliza un detector consistente en un kilómetro cuadrado de hielo antártico. En ese gran volumen las probabilidades de una interacción son mayores. Cuando un neutrino interactúa con la materia, produce partículas cargadas, las que, a su vez, emiten luz al frenarse en la materia. Esa luz se desplaza por el hielo transparente hasta alcanzar uno de los más de cinco mil detectores adosados a las cuerdas.
Existen tres tipos de neutrinos, que se asocian a igual número de partículas cargadas. El neutrino electrónico –pariente del electrón–, el neutrino muónico y el neutrino tauónico –parientes de partículas similares al electrón, pero más masivas y mucho menos comunes–.
Una de las características notables de los neutrinos es que pueden cambiar su identidad: pueden ser emitidos en uno de sus tipos y luego ser detectados de otro. Es lo que llamamos “oscilación de neutrinos”.
Esto ayuda a entender mejor el origen y características de los flujos de neutrinos que provienen de los confines de nuestra galaxia, y aun más allá. Dado que casi todo resulta transparente para estas elusivas partículas, es posible que en el futuro podamos utilizarlas para mirar muy profundo en estrellas y galaxias. Una suerte de radiografía cósmica, gentileza de los neutrinos.
Representación artística de Kepler-186f
– Hace exactamente 10 años, a través de un comunicado de prensa, la NASA anunció el hallazgo del primer planeta similar al nuestro que se haya descubierto fuera de nuestro sistema solar: Kepler-186f.
Fue observado por el telescopio espacial Kepler de la NASA, orbitando la estrella que llamaron Kepler-186, a 582 años luz de distancia.
La característica que lo hace peculiar es que está en la “zona habitable” de su estrella. Es decir, está a una distancia que le permitiría tener agua líquida en su superficie y, por lo tanto, alojar alguna forma de vida.
Desde entonces se han descubierto varias decenas de planetas en la zona habitable, pero Kepler-186f sigue siendo uno de los candidatos favoritos para encontrar agua líquida.
– Hace 80 años, durante el desarrollo del Proyecto Manhattan, una mujer llamada Elda Emma Anderson fue la primera persona que logró purificar una muestra del combustible atómico: el Uranio-235. Anderson murió un día como hoy, 17 de abril de 1961, a los 61 años, producto de la leucemia, enfermedad común entre los científicos que se expusieron a materiales radiactivos en tiempos en que no se sabía de sus peligros.
– Uno de los problemas más fáciles de exponer y más difíciles de resolver en matemáticas es la conjetura de los primos gemelos.
Se observa también que existen pares de números primos que están a dos unidades de distancia, como 3 y 5, 5 y 7, 11 y 13, etc. Nadie sabe si estos pares de primos, llamados gemelos, son infinitos. Se conjetura que lo son, pero nadie ha podido demostrarlo jamás.
Los matemáticos más célebres han atacado este problema sin éxito. ¿Te animas tú?
– Longitud (Anagrama, 2006), de la autora estadounidense Dava Sobel, es un breve y maravilloso libro de no ficción científica.
En 1714, la Corona británica publicó el Acta de Longitud, que ofrecía recompensas de hasta 20.000 libras esterlinas por un método para encontrar la longitud en el mar dentro de medio grado, después de un viaje de seis semanas a las Indias Occidentales.
Sobel cuenta esta entretenida historia con gran agilidad, mostrando lugares en donde la ciencia, la política, la pasión y la codicia colisionan.
Longitud es una gran obra de no ficción, que se lee rápido, pero no se olvida jamás.
– Luego de la muerte de Peter Higgs la semana pasada, no está de más recomendar uno de los grandes discos de la banda australiana Nick Cave & the Bad Seeds: Push the Sky Away, de 2013.
Una de las canciones allí incluidas es la gran “Higgs Boson Blues“, basada en la partícula que Peter Higgs, junto con otros físicos independientemente, teorizaron en 1964. La espera por casi 50 años hasta su hallazgo inspiró esta obra, una travesía intelectual que es también un viaje en automóvil a Ginebra, lugar en donde se descubrió en 2012, en el LHC (siglas en inglés de Gran Colisionador de Hadrones).
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Eso es todo por esta semana en Universo Paralelo. Si tienes comentarios, recomendaciones o temas que aportar, puedes escribirme a universoparalelo@elmostrador.cl. La idea es que generemos una gran comunidad que deje atrás la farándula parlamentaria y las bajas pasiones humanas, para adentrarse en un mundo mucho mejor. Uno mucho más civilizado. En un Universo Paralelo. ¡Hasta la próxima semana!
