La química del fin del mundo

Fuente: Física en la ciencia ficción 

Autor: Sergio L. Palacios

La química no entiende de ética, ni de moral; no es buena ni tampoco mala. La química es química. Si se emplea adecuadamente puede contribuir a mejorar la calidad de las vidas de muchas personas; en cambio, cuando se hace un mal uso de ella, las consecuencias pueden ser desastrosas.

Las reacciones químicas gobiernan y controlan prácticamente la totalidad de los procesos biológicos que conocemos. Pero, en ocasiones, esas mismas reacciones se pueden tornar mortales para los seres vivos y terminar con ellos para siempre. Ha ocurrido varias veces en la historia de la Tierra y podría volver a suceder. La química podría provocar el fin del mundo.

Vivimos en un mundo poblado por más de siete mil millones de seres humanos y hay que alimentarlos a todos. La riqueza está desigualmente repartida y las diferencias llegan a ser sonrojantes en muchos casos. Las necesidades, cada vez mayores, del mundo "desarrollado", en cuanto a materia prima, alimentos y tecnología hacen que la sobreexplotación de los recursos llegue a extremos intolerables y peligrosos. En este sentido, por citar tan sólo un ejemplo, el empleo de fertilizantes para el crecimiento de los cultivos. Estos productos contienen cantidades importantes de nitrógeno y fósforo. Si no se tiene el cuidado adecuado, estos elementos pueden ir a parar al agua de los ríos o mares, provocando efectos indeseables.

Otro caso similar son los pesticidas empleados en la agricultura o la ganadería para acabar con plagas o parásitos molestos. Algunos de ellos, como los neonicotinoides, han sido relacionados con las desapariciones masivas de abejas y abejorros. Productos como el imidacloprid, prohibido en Francia en la década de 1990, o la clotianidina en Alemania en 2008, han sido relacionados con la muerte de ingentes cantidades de insectos polinizadores.

Desde la década de los años 50 del siglo pasado, cuando se detectó por vez primera la caída en las poblaciones de abejas y abejorros en Gran Bretaña, se han producido reducciones de hasta el 96% en algunas especies y otras se han extinguido para siempre. Algunas sustancias químicas presentes en los pesticidas producen daños irreversibles en los cerebros de las abejas, bloqueando la transmisión de las señales eléctricas y químicas entre las neuronas.

La desaparición de los insectos encargados de la polinización constituye un problema muy serio, pues de ellos depende, en gran parte, un porcentaje no pequeño de la economía mundial de las frutas, verduras, el café, la soja o el algodón, por ejemplo.

Ante una situación tan alarmante, la solución adoptada por muchos granjeros ha consistido en comenzar a emplear a las abejas melíferas en la labor de polinización, lo cual ha provocado una sobreexplotación de estos animales, con la consiguiente aparición de parásitos y enfermedades. Recientemente, se está experimentando con la abeja azul del huerto, una especie de abeja que no vive en colmenas y cuyo rendimiento puede llegar a ser hasta 50 veces superior al de la abeja melífera.

Como os contaba un poco más arriba, el empleo incontrolado e irresponsable de fertilizantes puede conducir a la contaminación de las aguas. Se contribuye así a la proliferación de algas que, al morir, son metabolizadas por microbios que consumen oxígeno en el proceso, obligando a peces y mamíferos a abandonar las "zonas muertas" que se generan. Cuando las plantas que viven en estos lugares no son consumidas por los animales que han huido, mueren y van a parar al fondo, descomponiéndose y liberando cantidades importantes de sulfuro de hidrógeno, además de otros gases.

Precisamente, procesos como los descritos en el párrafo anterior tuvieron lugar, con consecuencias catastróficas, hace unos 90 millones de años, cuando una inusual actividad volcánica en nuestro planeta provocó que las temperaturas reinantes fuesen inusualmente elevadas debido a las ingentes emisiones de dióxido de carbono, gas que produce un importante efecto invernadero. Dicho aumento de la temperatura hace que menos oxígeno se disuelva en el agua del océano, contribuyendo aún más a la anoxia de las aguas.

Los volcanes habían sembrado el océano superior con grandes cantidades de metales, lo que condujo, a su vez, a un aumento desmesurado en la producción de fitoplancton. Al descomponerse la materia orgánica, el uso de oxígeno se elevó en consecuencia.

Normalmente, en los océanos el nivel de oxígeno es similar en las aguas superficiales y en el fondo, ya que las corrientes lo arrastran hacia abajo. Los paleogeólogos han averiguado, gracias al registro fósil, que hacia finales del Pérmico tuvieron lugar extinciones masivas, tanto en el mar como en tierra firme. Por un lado, en los sedimentos marinos se han hallado evidentes pruebas de la existencia de bacterias que consumían sulfuro de hidrógeno. Por otro, se sabe que estos organismos solamente viven y proliferan en ambientes pobres en oxígeno, por lo que seguramente debió de existir una enorme carestía de este gas en la superficie del océano y la consecuente riqueza en sulfuro de hidrógeno.

Cuando el H₂S producido en el fondo asciende y se encuentra con el oxígeno en una zona denominada quimioclina, se produce una situación muy favorable para las bacterias verdes y púrpuras del azufre, las cuales disfrutan, por una parte, del sulfuro de hidrógeno que llega de abajo y, por otra, de la luz solar que incide desde arriba. Si por las razones aducidas antes el oxígeno comienza a escasear entonces las bacterias pasan a tomar el control, empiezan a producir H₂S en exceso y la quimioclina se desplaza cada vez más a aguas superficiales. El gas, tóxico tanto para las plantas como los animales, se libera a la atmósfera, envenenándolos a todos ellos y dañando, asimismo, la capa de ozono. En la actualidad, se han catalogado más de 400 "zonas muertas" anóxicas por todo el mundo, la mayor de ellas en el mar Báltico.

Sin embargo, el peligro potencial provocado por las erupciones volcánicas no termina aquí. En efecto, a lo largo de la historia de nuestro planeta han tenido lugar eventos de este tipo de una especial violencia conocidos como supervolcanes. Estos fenómenos son capaces de expulsar miles de millones de toneladas de material rocoso, lava y cenizas. El último tuvo lugar hace unos 75.000 años, cuando el lago Toba, en Sumatra, voló prácticamente por los aires. Un evento así probablemente cubriría extensas zonas continentales con una capa de escombros de varios centímetros de espesor, arruinando todas las cosechas, contaminando el agua potable. Los flujos piroclásticos, a más de 1000 ºC arrasarían cuanto encontrasen a su paso a casi 700 km/h. Los gases liberados a la atmósfera, principalmente dióxido de azufre, dióxido de carbono y cloro, bloquearían la luz solar. El primero de ellos, además, reaccionaría con el vapor de agua, dando lugar a ácido sulfúrico que permanecería en la estratosfera en forma de aerosol durante años, con el consiguiente descenso drástico de la temperatura global del planeta, pudiendo desencadenar una nueva glaciación.

A decir verdad, glaciaciones particularmente extremas, conocidas como eventos bola de nieve, han acaecido en varias ocasiones. Se cree que la primera tuvo lugar cuando la Tierra tenía tan sólo la mitad de su edad actual, hace unos 2.200 millones de años; en cambio, la última sucedió hace 700 millones de años, cuando nuestro planeta estaba ocupado por el supercontinente Rodinia y la luz que recibía del Sol era un 6% menor que ahora.

Rodinia comenzó a fracturarse a causa del aumento inusual de la actividad volcánica provocada por el movimiento del magma. Al quedar en contacto con el agua del océano una mayor superficie de tierra, las regiones húmedas se multiplicaron considerablemente. Las precipitaciones aumentaron de forma desmesurada, haciendo que la lluvia absorbiera ingentes cantidades de CO₂ transformándose en ácido carbónico. Cuando éste cayó al suelo, provocó reacciones químicas que terminaron con las rocas, creando suelo nuevo mediante un proceso denominado meteorización de los silicatos.

El dióxido de carbono es un gas con un papel esencial en el efecto invernadero de nuestro planeta. Mientras desaparecía a pasos agigantados engullido por el agua de las incesantes lluvias que caían sobre la superficie de la tierra, las temperaturas empezaron a descender de forma alarmante, hasta alcanzarse varias decenas de grados por debajo de cero, incluso en los trópicos. Comenzó a proliferar el hielo y la radiación procedente del Sol escapaba al espacio en un proceso de autoalimentación cada vez más acusado. Tuvieron que ser, una vez más, los volcanes, los que devolviesen a la Tierra a un estado más cálido al ir liberando continuamente más y más dióxido de carbono que ya no era eliminado por la lluvia, pues el planeta entero se hallaba cubierto de hielo. Al aumentar de nuevo la temperatura global, el hielo se fundió rápidamente y se evaporaron inmensas cantidades de agua que contribuyeron, más aún, al efecto invernadero desbocado. El agua muy caliente de los océanos tuvo que provocar, necesariamente, huracanes de proporciones épicas.

Normalmente, el aire que se encuentra sobre el agua del océano no está en equilibrio térmico con ella. De esta manera, se produce una evaporación que se lleva consigo el calor recibido del Sol. Es sobre estas aguas que se están formando continuamente tormentas. Cuando los vientos sobrepasan los 119 km/h reciben el nombre de huracanes (también tifones o ciclones, dependiendo de la región del mundo donde se trate).

El aire cálido y húmedo de la superficie del mar alimenta al huracán, ascendiendo en su parte central, lo que contribuye a reforzar el área de bajas presiones y que favorece la entrada de más cantidad de aire desde las regiones circundantes de altas presiones.

Las simulaciones por ordenador parecen demostrar que si un área con una extensión no superior a 50 km² experimentase un inusual incremento de la temperatura (por ejemplo, después de un evento bola de nieve), por encima de 45-50 ºC, se podría generar una supertormenta, un hipercán, con vientos superiores a los 1.000 km/h. El ojo de este monstruo abarcaría cientos de kilómetros de diámetro y la tormenta se extendería a lo largo de miles, cubriendo incluso la superficie de un continente. Semejante fenómeno atmosférico, aunque altamente improbable en las condiciones actuales de nuestro mundo, podría desencadenarse a causa del impacto de un asteroide en el mar o la erupción de un volcán submarino gigante.

El hipercán arrastraría hasta la estratosfera varios kilogramos de agua por segundo. Al cabo de unas pocas semanas, el aire estaría tan saturado de agua que se formarían nubes extremadamente altas que reducirían considerablemente la cantidad de radiación solar incidente sobre la superficie de la Tierra. Las moléculas de H₂O se descompondrían en enormes cantidades de radicales libres altamente reactivos. Las gotas de agua de las nubes harían de catalizadores en nuevas reacciones químicas que activarían, por ejemplo, el cloro presente en el agua salada del mar, y desactivarían los óxidos de nitrógeno. Todo ello haría la destrucción del ozono cada vez más eficaz.

El ozono es un gas formado por moléculas constituidas por tres átomos de oxígeno, en lugar de los dos habituales, que se encuentra mayormente en la estratosfera, a una altura por encima de la superficie de la Tierra de entre 10-15 km. Su papel es evitar la llegada al suelo de los nocivos rayos ultravioletas procedentes del Sol.

La radiación ultravioleta se suele clasificar en tres categorías: A, B y C, de menos a más nociva para la vida. La última de ellas es absorbida completamente por las moléculas de ozono; la segunda parcialmente, lo cual es deseable, ya que a pesar de sus efectos perniciosos, también resulta esencial para que el cuerpo humano produzca vitamina D, básica en el buen desarrollo y salud de los sistemas óseo y nervioso. Si la radiación ultravioleta rompe los enlaces que mantienen unidas las moléculas de ADN pueden llegar a aparecer errores en la replicación, dando lugar a tumores cancerígenos.

En la década de 1970 se detectó un agujero en la capa de ozono que rodea nuestro planeta. Las razones pronto quedaron claras: el empleo continuado durante años de gases conocidos como CFC (clorofluorocarbonos) presentes en los extintores, los aparatos frigoríficos o de aire acondicionado, esprays, etc. Estos compuestos presentan una considerable estabilidad química que les hace llegar prácticamente inalterados a la estratosfera. Una vez allí, los fotones ultravioletas del Sol liberan el cloro de las moléculas del CFC, que es el que ataca al ozono, rompiendo los enlaces de sus moléculas.

Aunque, finalmente, en el año 1987 la firma del Protocolo de Montreal, suscrito por casi 200 países, acordó eliminar de forma progresiva el uso de los clorofluorocarbonos e ir sustituyéndolos por otros gases menos nocivos como los HCFC (hidroclorofluorocarbonos) o los HFC (hidrofluorocarbonos), lo cierto es que el peligro recae ahora en otros compuestos como pueden ser los iones hidroxilo y, especialmente, el óxido nitroso o N₂O, un subproducto de la agricultura y otros procesos industriales y muy utilizado en odontología (como anestésico, conocido como "gas de la risa").

Pero los problemas con los óxidos de nitrógeno no terminan aquí. Un día cualquiera podríamos levantarnos, asomarnos a la ventana, y observar un cielo inusualmente oscuro y respirar un aire terriblemente tóxico. En el improbable caso de que sobreviviésemos quizá nos enterásemos de que una estrella enormemente masiva y relativamente lejana, no más allá de unos 6.000 años-luz, había sido la responsable.

Cuando una de estas estrellas termina su vida de consumo de combustible nuclear desbocado, colapsa provocando una explosión de una violencia inimaginable conocida como hipernova, probablemente el fenómeno más energético conocido del universo. Durante el evento, lo que queda de la estrella emite dos gigantescos destellos de rayos gamma de altísima frecuencia en direcciones opuestas y que se pueden prolongar durante varios minutos, emitiendo tanta energía como el Sol a lo largo de toda su existencia.

Si uno de estos haces, conocidos por los astrofísicos como GRB (gamma ray burst), apuntase de forma casual directamente hacia nuestro planeta, los fotones arrancarían literalmente los electrones de los átomos presentes en la atmósfera terrestre, ionizándolos. Las moléculas de oxígeno y nitrógeno se dividirían dando lugar a la formación de NO (óxido nítrico) y del temible dióxido de nitrógeno, NO₂, el veneno con el que nos despedimos del mundo, tal y como una vez lo conocimos...

Fuente:

50 maneras de destruir el mundo. Alok Jha. Ariel. 2012.



NOTA:

Este post participa en la XX Edición del Carnaval de Química, cuyo anfitrión, en esta ocasión, es el blog “La Ciencia de Amara”.

Humble Bundle 7 ya está aquí

Fuente: Muy Linux


Vuelve The Humble Indie Bundle con su séptima edición multiplataforma, con seis nuevos juegos para disfrutar en Windows, Mac OS X y Linux al precio que cada uno esté dispuesto a pagar, a partir de un dólar, con la posibilidad de repartir lo que se pague entre los organizadores de la promoción, los desarrolladores de los juegos y dos instituciones benéficas, Electronic Frontier Foundation y  y Child’s Play Charity.
En esta ocasión los juegos seleccionados son Snapshot, The Blinding of Isaac, Closure, Indie Game: The Movie y Shank2, además de Dungeon Defender y Legend of Grimrock, estos dos últimos solo disponibles si se paga más de la media, que en estos momentos ronda los 6 dólares y pico.
Como en las anteriores ediciones ‘indie’ de The Humble Bundle, todos los juegos son multiplataforma, libres de DRM y se incluye con la descarga las bandas sonoras originales de los mismos. Quedan 14 días hasta que finalice la promoción, así que ya lo sabes, pasar las Navidades jugando nunca ha sido tan barato.

El chelín, el penique y la crisis de los medios

Fuente: La aldeairreductible

 

Cuenta uno de los acertijos de “El libro de los enigmas de Sherlock Holmes” que cierto día el célebre detective se encontraba en un pequeño pueblo cercano a Essex llamado Dawes Health, cuando el inspector Lestrade le invitó a visitar a una de las atracciones de aquella comarca.

Se trataba del típico “tonto del pueblo” que se había hecho famoso porque al parecer si alguien le daba a escoger entre un penique y un chelín, el muy iluso elegía siempre el penique (una moneda que valía doce veces menos que un chelín).

Para comprobarlo, el policía de Scotland Yard llamó a aquel tonto y le ofreció las dos monedas para que eligiera la que quisiera… efectivamente, el aldeano miró las dos, y cogió con gran decisión la de menos valor, para posteriormente volver a su cabaña mirándola y haciendo curiosos gestos de alegría.

Sherlock que había observado toda la escena, miró maliciosamente a Lestrade y dijo: Querido Inspector, si hay un tonto aquí… no es ese hombre.

Efectivamente… Holmes comprendió al instante que aquel aldeano había encontrado una sencilla fuente de ingresos, modestos sí, pero constantes… Se había convertido en la atracción del pueblo y los peniques seguirían llenando sus bolsillos siempre que fingiera ser tonto y continuara eligiendo la moneda pequeña.

Si alguna vez se hubiese decantado por la moneda más grande es casi seguro que tendría que decir adiós a su chollo. Ese “tonto” representa uno de los más perfectos ideales del marketing: conoce al dedillo lo que quiere ver su público, se lo da y cobra su precio.



Nuestra actualidad está repleta de estos supuestos tontos de pueblo que se ganan bien la vida haciendo (o fingiendo que hacen) el ridículo y sorprendiendo con lo inesperado. Desde un punto de vista objetivo y racional ofrecen soluciones, productos e informaciones que suenan erróneas, absurdas o estúpidas pero que se han convertido en su principal fuente de ingresos gracias a todos aquellos que las siguen comprando.

Las portadas de La Razón que diariamente tuitea el ínclito Paco Marhuenda ante el escándalo mediático del personal, los reportajes pseudocientíficos de la sección La Contra en La Vanguardia ganando críticas por cada magufada que publica, el Universo paralelo a la realidad de Intereconomía que sonroja con cada declaración de alguno de sus tertulianos o el amarillismo científico de Jose Manuel Nieves capaz de superarse con cada titulárido que regala desde sus artículos en ABC, no son más que actualizaciones del rancio cuento del penique.

Han conseguido su fuente de ingresos y son fieles a ella. ¿Que no son razonables, que no se corresponden con los datos y la realidad objetiva, que son manipulaciones llevadas al absurdo?... ¿y qué?, ¿Crees que ellos no lo saben ya?, Lo saben… como el aldeano del cuento, son conscientes a la perfección que sus surrealismos van a tener el premio de un público tan sorprendido y agradecido que apenas se fijará en la manipulación. Ellos consiguen sus peniques a diario ante el alborozo de un tipo de lector que, como Lestrade, busca con avidez la atracción más que la información.

Llevamos demasiado tiempo soportando frases, tan manidas como falsas, de “crisis del periodismo” o “crisis de la televisión” cuando en realidad lo que tenemos es una “crisis del lector o crisis del espectador”. No existe la crisis del periodismo, en este cuento, los papeles repartidos nos han dejado el personaje de Lestrade.

Telecinco hace sus numeritos rosas para sus agradecidos Lestrades. Intereconomía ofrece el circo conservador que se adapta a las posiciones políticas que sus fieles Lestrades tienen. Iker Jiménez vende las pseudociencias que sus Lestrades esperan tal y como el Sport escribe para los aficionados culés y el Marca para los del Real Madrid… ¿No fue penalti? ¿La reforma laboral es una chapuza? ¿Aquellas luces en el cielo no eran naves nodrizas de Ganímedes?... Sí, dirán ellos, ya sabemos que un penique vale menos que un chelín, pero si lo hacemos bien no conseguimos dinero…

La supuesta crisis del periodismo se acabará cuando termine la crisis de quienes la sustentan, del mismo modo que al tonto del cuento de Sherlock Holmes se le acabará el timo de la estampita cuando dejen de visitarle y ofrecerle monedas. Esa falsa crisis del periodismo acabará cuando finalicemos nuestra crisis como público. Sin lectores y espectadores capaces de ser críticos y objetivos no habrá medios de calidad.

¿Alguien espera que Telecinco, por poner un ejemplo evidente, cambie su programación y se convierta en el paradigma del rigor y la calidad televisiva de la noche a la mañana?... Espero que nadie porque mientras le sea rentable, mientras le sigan visitando, el aldeano jamás cambiará y cogerá el chelín... seguirá eligiendo el penique ante el asombro del Lestrade de turno.

La crisis está en el público antes que en los medios. Recuerda que lo que Lestrade buscaba en aquel pequeño pueblo era asistir al número del tonto perdiendo dinero… y efectivamente lo vio, aunque el tonto no era quién él pensaba.

¿Cuántos vacíos hay en la teoría de cuerdas?

Fuente: Francis (th)E mule

La teoría de cuerdas, teoría M, teoría F, o como quieras llamarla, pretende describir la realidad a muy alta energía, la escala de Planck. La física a baja energía que nos rodea todos los días e incluso la física a “altas” energías en los grandes colisionadores de partículas corresponden al vacío de la teoría ST/M/F, pues son energías ridículas comparadas con la energía de Planck. Como vivimos en el vacío de la teoría, una cuestión importante es saber si el número de vacíos posibles en la teoría ST/M/F es finito o infinito, y en caso de que sea finito, obtener una estimación de su número.
La conjetura “oficial” es que hay un número finito de vacíos posibles, pero no está demostrado; en cuanto a la estimación de dicho número hay muchas opciones que van desde los 10²⁰ vacíos de Douglas, pasando por los 10¹²⁰ de Weinberg, llegando hasta los 10⁵⁰⁶ de Bousso-Polchinski. Por concretar un número “razonable” se suele decir en casi todo los sitios que son unos 10⁵⁰⁰ vacíos (porque es un número redondo y queda muy bonito). Un número inimaginable que nos lleva al problema del paisaje (landscape), quizás la teoría ST/M/F es una teoría de todas las cosas posibles, incluyendo todo lo que nos rodea.
Quizás conviene que recordemos cómo se cuentan los vacíos y por qué es tan difícil estimar cuántos son. Me ha recordado este problema la lectura de Tamar Friedmann, Richard P. Stanley, “The String Landscape: On Formulas for Counting Vacua,” Accepted in Nucl. Phys. B, arXiv:1212.0583, Subm. 3 Dec 2012. Esta entrada le parecerá muy técnica a algunos y muy ligera a otros. Explicar estas cosas es difícil y yo soy un humilde aprendiz.
En la teoría de (super)cuerdas el espaciotiempo tiene 10 dimensiones (10D), separadas en dos partes, 4 del espaciotiempo de Minkowski ordinario (4D) y 6 dimensiones extra (6D), que no notamos porque son compactas (“muy pequeñas”). La forma de las 6 dimensiones extra debe corresponder a una solución para el vacío de las ecuaciones de Einstein de la gravedad. Si la variedad 6D se entiende en variable real, la única solución es un espaciotiempo plano. Sin embargo, si se considera la variedad 6D como una variedad en variable compleja de dimensión tres, existen soluciones de las ecuaciones de Einstein para el vacío, llamadas variedades de Calabi-Yau (CY); Calabi conjeturó su existencia y Yau la demostró (recibió por ello la Medalla Fields) usando un método no constructivo.
¿Cuántas variedades de CY hay? El propio Yau ha conjeturado que hay unas 30.000 variedades CY (por ordenador se han calculado unas 15.000), pero quizás haya más; sin embargo, muchos matemáticos, como Reid, creen que hay un número infinito. Por tanto, a día de hoy nadie sabe cuántas variedades de CY existen y no se puede descartar que su número sea infinito. Lo importante que hay que recordar es que esto no importa, como veremos en lo que sigue.
Cada variedad CY tiene una serie de parámetros continuos, los módulos (moduli), que especifican su forma y de tamaño; no es una variedad CY, pero un cilindro 2D (un dónut) está definido por dos radios que determinan su forma y su tamaño, que serían sus módulos. En teoría cuántica de campos (y la teoría de cuerdas lo es) los módulos corresponden a campos escalares y a sus correspondientes partículas; mucha gente se imagina “vibraciones” de las cuerdas a lo largo de un módulo como partículas del campo asociado. ¿Cuántos módulos tiene una variedad CY típica? No se sabe, pero se cree que es un número finito y pequeño. Se conocen variedades de CY con 101 módulos y otras con uno solo, pero la mayoría parece tener decenas de módulos.
El vacío de la teoría corresponde al estado de energía mínima. Para calcular este mínimo se suele recurrir al flujo del campo de cuerdas a través de la compactificación en la variedad de CY, aunque hay algunos autores como Banks que consideran que este procedimiento no es adecuado. Este proceso requiere minimizar una integral sobre la variedad parametrizada por los módulos. La geometría complicada de estas variedades hace que tengan muchos mínimos para el flujo (pero como son compactas dicho número es finito); el flujo del campo en estos mínimos puede ser estable, metaestable o inestable; los vacíos de la teoría se supone que corresponden a los mínimos estables (aunque algunos teóricos de cuerdas también consideran los metaestables). Además, los valores del flujo del campo están cuantizados (puede haber 1, 2, 3, …, unidades de flujo, pero no puede haber 1,46 o pi unidades de flujo). Contar el número de vacíos requiere contar cuántas variedades de CY tienen mínimos estables y cuántos valores discretos pueden tener los flujos en dichas variedades CY. La tarea no es fácil.
La labor de contar el número de vacíos parece casi imposible dada nuestra ignorancia sobre las variedades CY, sin embargo, hay un truco muy curioso, utilizar un potencial efectivo que gobierne la física a baja energía (esta idea tiene detractores pues no da cuenta de los efectos cuánticos de la gravedad, que es tratada de forma clásica). El potencial efectivo será resultado de la rotura de la supersimetría en la teoría de cuerdas. La ventaja de usar un potencial efectivo es que se pueden usar ideas de cosmología para restringir los posibles vacíos estables de la teoría. El potencial efectivo se comporta como un “paisaje de cuerdas” (string landscape) y los mínimos estables del potencial serían como mínimos “geométricos” en dicho “paisaje.” Estos mínimos conforman un conjunto “discreto” de parámetros efectivos a baja energía y tiene sentido aplicar técnicas estadísticas para estimar su número.
La forma general del potencial efectivo a baja energía se puede conjeturar (hay varias propuestas o técnicas para hacerlo que se suelen llamar técnicas de estabilización del vacío). Los posibles mínimos del potencial efectivo se corresponden con propiedades geométricas de la variedad de Calabi-Yau, como el número de ciclos (una generalización del número de Betti en las superficies); de esta forma se obtienen conjuntos para los posibles vacíos del flujo del campo de cuerdas que se pueden contar utilizando herramientas geométricas. Se conocen varias técnicas de estabilización del vacío y cada una ofrece una cuenta diferente para el número de vacíos; aunque estas técnicas no son aplicables a todas las teorías de cuerdas (recuerda que hay cinco teorías), como éstas son duales entre sí (representan la misma física), se supone que las cuentas deberían coincidir para todas ellas. Los primeros trabajos que contaron el número de vacíos se centraron en las teorías de cuerdas IIB y IIA, pero en los últimos años también se han aplicado a las cuerdas heteróticas. El problema es que los números no suelen coincidir en las diferentes teorías de cuerdas, lo que disgusta a algunos expertos.
La técnica más famosa para contar vacíos, aplicada a la teoría de cuerdas IIB, fue introducida por Kachru, Kallosh, Linde y Trivedi, por eso se llama técnica KKLT. Utilizando técnicas de D-branas, KKLT logran estabilizar los vacíos restringiendo los módulos de tamaño de las variedades de CY; lo sorprendente es que su idea también restringe de forma “milagrosa” los módulos de forma. Todo ello les permite contar el número de vacíos posibles. Obviamente, la técnica KKLT es solo un “modelo de juguete” de cómo se pueden estabilizar los módulos. ¿Cuántos vacíos hay según la técnica KKLT en una teoría de cuerdas IIB? El artículo técnico ofrece varios valores, dependiendo de ciertos detalles técnicos del modelo efectivo utilizado, unos 10³⁰⁷, 10³⁹⁸, o 10⁵⁰⁶ vacíos. Que el mismo artículo/técnica ofrezca valores tan variados puede hacer sospechar de la calidad del resultado, por ello muchos expertos afirman que KKLT estimaron unos 10⁵⁰⁰ vacíos. Un número “redondo” donde los haya.
¿Cuántos vacíos hay la teoría M en once dimensiones? En esta teoría las 7 dimensiones extra (7D) se compactifican utilizando una variedad con grupo de holonomía G2. Estas variedades son mucho más díficiles de estudiar que las variedades CY y se conocen poco sus propiedades. También se ha conjeturado que hay un número finito, pero sin demostración. Las variedades G2 tiene módulos y se han desarrollado técnicas de estabilización del vacío que permiten contar su número. De nuevo, se obtienen muchos.
¿Cuántos vacíos hay en la teoría F en doce dimensiones? En esta teoría las 8 dimensiones extra (8D) se compactifican en una variedad de Calabi-Yau con 4 dimensiones complejas. Muchas de las técnicas de estabilización de vacíos para la teoría de cuerdas se pueden utilizar en este contexto. Aunque me repita, de nuevo, se obtienen muchos.
¿Realmente el problema del “paisaje” es un problema en la teoría ST/M/F? Muchos físicos interpretan este problema como una señal de que la teoría ST/M/F no puede ser la respuesta correcta (promete mucho pero no ayuda nada de nada). Sin embargo, muchos físicos de cuerdas argumentan que el problema del paisaje quizás no es un problema. Quizás el problema es que no conocemos las técnicas matemáticas adecuadas para estabilizar el vacío y estamos dando palos de ciego con nuestras torpes técnicas actuales. Quizás la teoría ST/M/F tiene un único vacío y predice el universo que conocemos. El único universo que conocemos. Quizás, el único universo posible.
¿La teoría ST/M/F es metafísica? ¿Es solo matemática? ¿Hay física en la teoría ST/M/F?
Recomiendo leer a T. Banks, “The Top 10^{500} Reasons Not to Believe in the Landscape,” arXiv:1208.5715, 28 Aug 2012. Y por supuesto, la opinión contraria de Lee Smolin, “A perspective on the landscape problem,” arXiv:1202.3373, 15 Feb 2012.

Elimina la publicidad de Amazon de Ubuntu 12.10

Fuente: Muy Computer

Batacazo de Ubuntu 12.10 en materia de privacidad. Así titulábamos ayer un artículo que repasa el gran error cometido por los desarrolladores de Ubuntu en la última versión de la distribución.
La introducción, sin permiso del usuario, de publicidad de Amazon en el mismo menú de aplicaciones del sistema es antiestética, molesta y nada certera para con la privacidad del usuario. Pero todo tiene solución…
Lo primero que puedes hacer es acceder a las opciones de privacidad que ha incluido Ubuntu en Configuración del sistema, y desactivar las búsquedas en línea, tal y como muestra la siguiente imagen:

Si no quieres llegar tan lejos y prefieres conservar, por ejemplo, las búsquedas de vídeos en YouTube, entonces procede a desinstalar el paquete llamado unity-lens-shopping que encontrarás en el centro de software de Ubuntu:

Y no hay más, ya te has librado de la molesta publicidad de Amazon, que para más inri también penaliza el rendimiento del menú (aunque éste sea el menor de los problemas).
Claro está, si lo que quieres es ahorrar recursos y además no te terminar de convencer Unity, hace poco que explicamos cómo recuperar el escritorio clásico en Ubuntu.

Universo, simulaciones y computación

Fuente: Neofronteras 

 

Un par de resultados recientes hablan de la relación entre el Universo y la computación.
La ciencia ficción ha propuesto reiteradas veces que podría ser posible que fuéramos una simulación en un ordenador. Esta idea ya se había propuesto antes de que se estrenara Matrix, que obviamente bebe de las fuentes de Philip K. Dick.
Según esta idea todo los que nos rodea nos rodea: la Tierra, el Sistema Solar, la Vía Láctea y todo el Universo, no sería más que una simulación en un computador que algo parecido a unos dioses tendrían en algún lado. Toda la historia de la humanidad, sus logros o sus obras serían el subproducto de una gran simulación computacional. Nuestros sentimientos, pasiones, mezquindades, buenas obras y los hallazgos de la ciencia también serían unas cadenas de bits en frenética combinación entre sí. Todo el Universo duraría hasta que alguien al otro lado apretara el botón de reset y entonces toda nuestra existencia caería por completo en el más absoluto olvido.
Pero una cosa es lo que dice la ciencia ficción y otra lo que dice la ciencia. La realidad es que nosotros no podemos simular más que una pequeña parte del Universo en nuestros computadores. Simular todo el Universo se antoja imposible. Quizás podremos algún día simular un universo alternativo menos ambicioso, pero no el nuestro. No tenemos suficientes átomos en el Universo para simular la autoorganización de todos los átomos del propio Universo. Si nos vamos a la escala de lo muy pequeño ni siquiera podemos simular la estructura del propio espacio-tiempo, pues incluso carecemos de una teoría para ello. A lo más podemos hacer algunas simulaciones en el retículo de la Cromodinámica Cuántica, que nos proporciona predicciones de cómo se organizar los quarks entre sí. Y estas simulaciones sólo llegan el femtometro de tamaño.
Hace unas semanas hubo cierto revuelo en la blogosfera sobre un artículo publicado en los ArXiv por parte de Silas Beane, de la Universidad de Bonn (Alemania), y sus colaboradores. Según estos teóricos se podían encontrar pruebas de que el Universo es una simulación, aunque tampoco aseguraban que así fuera.
Un problema que surge con esta idea de la simulación es que las leyes de la Física parecen vivir en un continuo en lugar de en un espacio discreto. Si fuéramos una simulación tendrían que ser lo segundo, tendríamos que ver los “píxeles” o los “bits” que componen la “realidad” a algún nivel.
Beane imaginó que si a cierto nivel hay una discretización entonces debe de tener un efecto en lo que observamos en el Universo, sobre todo en los procesos muy energéticos. Si nos fijamos un poco es similar a la idea, menos esotérica, de ver la estructura del espacio-tiempo a la escala de Planck usando fotones gamma y midiendo diferencias en su tiempo de vuelo a lo largo de grandes distancias. En este caso el efecto se debería a que ninguna partícula o efecto puede ser menor que la celda unidad de la simulación.
Estos investigadores especularon que si el Universo es una simulación entonces debe de haber un corte en el espectro de energía de las partículas de alta energía. Ese límite existe y se llama Greisen–Zatsepin–Kuzmin (GZK), pero es atribuido a la interacción de los rayos cósmicos ultraenergéticos con los fotones del fondo cósmico de microondas, de tal modo que, en su viaje por el Universo, las partículas de rayos cósmicos más energéticas van perdiendo energía y al medir su energía nunca encontramos que superen el límite GZK.
Pero estos investigadores asumieron que si el Universo es una simulación y el retículo de simulación está compuesto por celdas cúbicas entonces habrá una anisotropía en este efecto. No sería lo mismo que una partícula viajase en la simulación en dirección a las caras de cada cubo que en dirección hacia las esquinas. Esto afectaría a los rayos cósmicos que medimos, pues tendrían una dirección de propagación preferente a través de las caras de los cubos. Esto podría ser medido.
Sin embargo, la idea presenta un par de problemas. Uno es que los semidioses que nos simulan pueden haber elegido un retículo distinto al cúbico, quizás hexagonal o triangular. El otro problema es que si la idea es cierta y el límite GZK corresponde a este fenómeno, entonces el tamaño de cada celda del retículo es increíblemente pequeño, en concreto de 10^-27 metros.
Obviamente este tipo de cosas no se plantean seriamente (pese a lo que dicen los autores en su artículo) y son más bien un divertimento de físicos teóricos, aunque sirven para pensar sobre problemas fundamentales. Y, como los filósofos ya solucionaron en el pasado, si somos una simulación y ésta es tan buena que es indistinguible de la “realidad” entonces no importa y la simulación es tan “real” como deseemos que sea.
Pero si no somos una simulación quizás podamos creer en algo menos drástico. Quizás el Universo en sí mismo es un gran computador. Según esta visión, dado un estado inicial determinado como input, el Universo genera estados futuros como outputs de una simulación. Esta idea se ha propagado por ciertos ámbitos sin que se haya considerado su validez o se hayan tenido en cuenta otras alternativas. Es meramente una asunción que uno debería cuestionar.
Ahora Ken Wharton, de San Jose State University (California), ha escrito un artículo en el que desafía esta idea. Según él esta hipótesis es muy antropocéntrica y asume que el Universo funciona de la misma manera que los humanos resolvemos problemas en la Física.
Entre los problemas que Wharton ve a esta idea está el que para computar el mundo físico primero hay que hacer una correspondencia entre su estado y un estado matemático que es el que se va a computar. Luego ese estado matemático evoluciona hacia otro estado y este nuevo estado se pone en correspondencia con el mundo físico. Pero esto no está permitido por la Mecánica Cuántica a no ser que asumamos que el estado final es probabilístico. Ni siquiera el Universo conoce que estado particular va a adoptar. Además, cuando el Universo es medido se produce un output específico por el mismo acto de medición y un computador clásico no puede tener en cuenta esto.
Quizás lo más interesante de este pensamiento es que las leyes que gobiernan el Universo no pueden expresarse en términos computacionales.
Wharton propone una hipótesis alternativa basada en la idea de Lagrange según la cual las leyes físicas están basadas en el principio de mínima acción.
Así por ejemplo cuando una haz de luz se refracta la pasar del aire al agua, no lo hace por algún tipo de algoritmo, sino porque es el modo más eficiente de propagarse. La trayectoria entre el punto inicial y final unidos por ese haz de luz sería la distancia más corta entre esos dos puntos de entre todas las posibles.
Lo malo es que puede que el Universo tampoco funcione bajo el principio de mínima acción, pues éste no es más que un buen truco que hemos encontrado para resolver ciertos problemas en Física. Además de ser una idea ingenua con la que trabajar.
De todos modos, la idea básica de Wharton de desafiar la hipótesis del Universo como un computador es buena y, sobre todo, esperemos que dé pie a otras alternativas mejores. Al fin y al cabo, es así como funciona la ciencia, sobre todo si esas nuevas ideas se pueden contrastar con la realidad de algún modo.
Yace un problema epistemológico en esa dicotomía entre modelos de realidad y realidad, entre simulaciones de realidad y la realidad, entre lo que sabemos sobre la realidad y la realidad misma, entre una mente perteneciente a la realidad pensando sobre la realidad a la que pertenece o entre un computador físico simulando una parte de la realidad a la que él mismo pertenece. Por no saber no sabemos la relación real entre Matemáticas y realidad, ¿son éstas simplemente una herramienta o tienen alguna correspondencia con la propia realidad? Ya sólo nos quedaría sacar a colación a Gödel y Turing.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3982
Fuentes y referencias:
Artículo en ArXiv.
Artículo en ArXiv.

 

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Ecos del pasado en toda una galaxia

Fuente: Ciencia Kanija

Observaciones llevadas a cabo con el VLT identifican un nuevo y extraño tipo de galaxia.

Utilizando observaciones realizadas con los telescopios VLT (Very Large Telescope) de ESO, el telescopio Gemini Sur y el Canadá-Francia-Hawái Telescope (CFHT), se ha identificado un nuevo tipo de galaxia. Apodadas como “galaxias judía verde” por su inusual apariencia, estas galaxias irradian en medio de la intensa luz emitida desde los alrededores de agujeros negros monstruosos y están entre los objetos considerados más raros del universo.

Las galaxias judía verde J2240 © by European Southern Observatory

Muchas galaxias tienen un agujero negro gigante en su centro que provoca que el gas de su entorno brille. Sin embargo, en el caso de las galaxias judía verde, no solo el centro resplandece: toda la galaxia brilla. Estas nuevas observaciones revelan las regiones radiantes más grandes y resplandecientes encontradas hasta ahora, regiones que se cree están alimentadas por agujeros negros centrales, anteriormente muy activos pero que parecen estar apagándose.

El astrónomo Mischa Schirmer, del Observatorio Gemini, ha estudiado numerosas imágenes del universo distante, buscando cúmulos de galaxias, pero cuando dio con este objeto en una imagen del Canadá-Francia-Hawái Telescope se quedó sorprendido — parecía una galaxia, pero era de un brillante color verde. Era distinta a todas las galaxias que había visto hasta el momento, algo totalmente inesperado. Rápidamente solicitó poder usar el VLT (Very Large Telescope) de ESO para descubrir qué podría estar creando ese inusual brillo verdoso.

“Avisé a ESO con muy poco tiempo de antelación y ellos me concedieron tiempo especial de observación; pocos días después de enviar mi propuesta, el VLT observaba este extraño objeto”, dice Schirmer. “Diez minutos después de obtener los datos en Chile los tenía en mi ordenador, en Alemania. Rápidamente reenfoqué por completo mis actividades de investigación, ya que era evidente que había dado con algo realmente nuevo”.

El nuevo objeto ha sido etiquetado como J224024.1−092748 o J2240. Se encuentra en la Constelación de Acuario (El Portador de Agua) y su luz ha tardado 3700 millones de años en alcanzar la Tierra.

Tras el descubrimiento, el equipo de Schirmer buscó en una lista de cerca de mil millones de galaxias y encontró 16 más con propiedades similares, que fueron confirmadas por observaciones hechas con el telescopio Gemini Sur. Estas galaxias son tan escasas que, en promedio, tan solo encontramos una de ellas en un cubo cósmico de 1300 millones de años luz de lado. Este nuevo tipo de galaxia ha sido apodada como “galaxias judía verde” por su color y porque superficialmente son parecidas a las galaxias “guisante verde”, aunque son de mayor tamaño.

En muchas galaxias, el material que se encuentra alrededor del agujero negro supermasivo central emite una intensa radiación que ioniza el gas del entorno, haciéndolo brillar intensamente. Normalmente, estas regiones brillantes en galaxias activas típicas son pequeñas, llegando a alcanzar un 10% del diámetro de la galaxia. Sin embargo, las observaciones del equipo mostraron que, en el caso de J2240 y de otras galaxias judía verde localizadas desde entonces, son realmente inmensas, abarcando el objeto por completo. J2240 despliega una de las regiones más grandes y brillantes de este tipo encontradas hasta el momento. Cuando el oxígeno se ioniza, resplandece en un brillante tono verdoso, lo que explica el extraño color que al principio llamó la atención de Schirmer.

“Estas brillantes regiones son fantásticos bancos de pruebas para intentar comprender la física de las galaxias — es como si pudiéramos ponerle un termómetro a una galaxia muy, muy lejana”, afirma Schirmer. “Normalmente, estas regiones no son ni muy grandes ni muy brillantes, y solo pueden verse bien en galaxias cercanas. Sin embargo, en este nuevo tipo de galaxias descubierto, pese a estar tan lejos de nosotros, son tan grandes y brillantes que pueden ser observadas con mucho detalle”.

Posteriores análisis de los datos llevados a cabo por el equipo revelaron otro enigma. J2240 parecía tener en su centro un agujero negro mucho menos activo de lo esperado para el tamaño y el brillo de la región. El equipo cree que las regiones incandescentes deben ser un eco de cuando el agujero negro central era mucho más activo, y que se irá oscureciendo paulatinamente a medida que los remanentes de la radiación atraviesen la región y salgan al espacio.

Estas galaxias presentan un centro galáctico decadente, lo que indica una fase muy fugaz en la vida de la galaxia. En el universo temprano las galaxias eran mucho más activas, los agujeros negros masivos centrales en crecimiento se tragaban las estrellas circundantes y el gas, y brillaban intensamente, produciendo con facilidad más de cien veces más luz que todas las estrellas de la galaxia juntas. Ecos de luz como los vistos en J2240 permiten a los astrónomos estudiar los procesos de decadencia de estos objetos activos para comprender más sobre cómo, cuándo y por qué se detienen — y por qué ahora vemos tan pocos en las galaxias más jóvenes. Este es el siguiente paso que quiere dar el equipo, continuando con su investigación con observaciones espectroscópicas y en rayos X.

“Descubrir algo completamente nuevo es el sueño de un astrónomo hecho realidad y algo que ocurre solo una vez en la vida”, concluye Schirmer. “¡Es muy inspirador!”.

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Fecha Original: 5 de diciembre de 2012
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