Preguntas y respuestas por el Prof. Dr. D. Alberto Requena Rodríguez, académico de número

Es usual preguntar por las respuestas, cuando, en realidad, son mucho más importantes las preguntas. Una sola pregunta puede originar varios niveles de respuestas, provocar décadas, a veces siglos de investigación para encontrar solución, incluso puede generar nuevas preguntas y, por último, pueden desencadenar cambios en lo que pensamos. Las respuestas, en ocasiones, ponen punto final o seguido al proceso.

Estamos en un momento de la civilización marcado por la avidez de conocimiento. La información disponible crece exponencialmente y lo que es más significativo, se dispone de ella fácil y rápidamente. Google viene a ser el paradigma actual de la información, es difícil no encontrar respuesta a cualquier pregunta. Otra cosa es la finura con la que se aproxima a la contestación significativa. Según el Instituto de Berkeley en 2002 se produjeron 5 exabytes de información (5 veces 10^(18) bytes de información, que es equivalente al tráfico anual de Internet, cuyo tamaño total se estima en unos 500 exabytes). Por si acaso no tenemos idea de la dimensión, añadiremos que supone unas 17.000 veces la Biblioteca del Congreso de los Estados Unidos. Quizás todavía es más ilustrativo decir que esa cantidad de información supone que cada individuo del planeta almacena unos 10 metros de libros para leer (si fuera el caso). Estos son datos de 2002, pero anualmente se multiplica por un millón.

¿Qué se puede hacer con una cosa así? Los científicos no se detienen ante estas cuestiones, porque no les preocupan muchos hechos. No se trata de que los ignoren, sino que no los conciben como un fin en sí mismos. No se detienen ante los hechos, sino que comienzan su trabajo justamente más allá, donde ya no hay hechos. Los hechos se seleccionan en función de las preguntas que se formulan y suelen apuntar justamente a lo que se ignora. Sócrates formuló una lapidaria conclusión que enmarca esta cuestión: “sólo sé que no sé nada” Es en esta tesitura que comienzan a tener importancia los enfoques. Es más fácil situarse en una época pasada para centrar esta cuestión. Cuando en 1687 Newton formuló las leyes que describen la gravedad e inventó el cálculo, erróneamente se piensa que lo sabía todo, que todo lo conocido estaba a su alcance. Incluso es posible que pudiera ser así. Lo que es cierto es que pensar, hoy, que en un cerebro puede estar almacenado todo lo que se conoce, es claramente imposible. Es posible que un estudiante al acabar su Licenciatura o grado, o doctorado, pueda tener más conocimientos que los que tuvo Newton en su época, pero un profesional del siglo XXI conoce una pequeña fracción del conocimiento y la información disponibles. Curiosamente, conforme aumenta nuestro conocimiento colectivo, la ignorancia no parece disminuir. Ocurre que conocemos una pequeña parte del total y nuestra ignorancia individual, como proporción del conocimiento de base, no deja de aumentar. Es descorazonador, en gran medida, ser consciente de que el conocimiento que hoy se tiene es mucho mayor que lo que cualquiera de nosotros nunca jamás sabrá. Y no está a nuestro alcance superar esta posición. ¡Nada podemos hacer!

¿Hay más ignorancia o conocimiento? Si consultamos en Google encontramos para ignorancia 22 millones de referencias, mientras que para conocimiento hay 128 millones. La misma pregunta en inglés responde con 64 millones para ignorance y 1160 millones, para knowledge (como si la ignorancia y el conocimiento tuvieran un idioma preferido). Probablemente, hay contaminación por prejuicios, porque con toda seguridad hay más ignorancia que conocimiento.

Cada 10-12 años se duplica el número de artículos científicos publicados. Viene ocurriendo así desde la época de Newton. Pero hoy no sólo cuenta la velocidad de crecimiento, sino la cantidad absoluta en que se crece. ¿Qué hay que conocer hoy para comenzar a ser científico? Es un interrogante que atormenta, por cuanto contribuir a añadir algo de conocimiento donde ya hay mucho acumulado, no hace sino limitar el progreso a aquellos lugares que han contribuido al progreso anteriormente, dado que la distancia que separa a los restantes lugares que no están en vanguardia, son demasiado grandes para soslayarlas con una nueva generación de científicos que se incorporan. Al final, hay que concluir en que la clave son las preguntas. Si se es capaz de formular una buena pregunta, se puede acertar en el camino para aportar algo en este vasto mundo del conocimiento. En esto, no todos están capacitados para promover impulso, por más títulos que posean.

ADN NANODISEÑADOR por el Prof. Dr. D. Alberto Requena Rodríguez, académico de número

La investigación científica va llevando de unos ámbitos a otros, en una especie de espiral sin fin que va enlazando opciones, abriendo puertas a la imaginación y encadenando sucesos, de forma que el avance científico va generando la innovación sin descanso, aprovechando todas las ideas que se han materializado en proyectos que han finalizado con éxito y las que surgen a raíz de lo que sugieren las ideas anteriores. El fin es la mejora y el progreso. No hay límites. Cualquier logro es un escalón para el siguiente. Si importante es alcanzar algún objetivo, todavía lo es más los que a continuación esperan cuando el anterior posibilite la resolución de aspectos o problemas planteados en otros ámbitos. Así viene sucediendo y no parece que esta ley inexorable pueda verse alterada.

Cuando todavía no se perciben las ventajas generalizadas del empleo de la nanotecnología, ya surgen campos y áreas donde lo logrado hasta ahora se ve potenciado por realizaciones alcanzadas, incluso en otros campos. Los nanotubos resultan ser más fuertes que el acero, al tiempo que tan flexibles como el plástico, conducen la energía y pueden confeccionarse con relativa facilidad. Desde hace algunos años, algunos científicos, como los de IBM investigan sobre nanotubos de carbono, que son hebras de átomos de carbono que conducen la electricidad, para intentar construir matrices con moléculas de ADN. Una vez que la matriz de nanotubo se construye, las moléculas de ADN que se han generado en el laboratorio específicamente para esto, se separaran dejando una red de nanotubos. Este nanotubo podría funcionar como dispositivo de almacenamiento de datos y contribuir a mejorar la calidad de los cálculos que se llevan a cabo en un ordenador. Se trata, pues, de que el ADN actúe como constructor en la industria de semiconductores.

Se pretende que las nanoestructuras de ADN se autoensamblen en una formas discretas. El objetivo es usar esas estructuras como base para ensamblar los nanotubos de carbono, los nanohilos de silicio y puntos cuánticos. En suma, lo que se pretende es fabricar finos circuitos de ADN que se usan para ensamblar otros componentes. En el California Institute of Thechnology se llevan a cabo estos estudios en los que el ADN actúa de nanodiseñador. Se crean chips muy pequeños. Dado el carácter molecular del ADN, es capaz de reconocer elementos del tamaño de nanometro, muy por debajo de los logros mecánicos que alcanzan en el limite sólo unas decenas de nanometro. Como es bien conocido el ADN consta de bases químicas específicas (guanina, citosina, …) que se unen y reaccionan de forma predecible. Se trata de aprovechar esta capacidad. Así, si se construye una especie de andamio con el ADN diseñador, se podrían construir estructuras con diversas formas: círculos, estrellas y cualquier otra forma posible, como ya ha hecho Rothemund. Se puede grabar en una superficie fotoresistente con litografía de haces de electrones. Una disolución del ADN diseñador se puede verter sobre la superficie grabada y el ADN se distribuirá de acuerdo con el patrón grabado, sobre el sustrato y entonces las fuerzas fisicoquímicas que operan entre las moléculas, es decir las interacciones entre el ADN y los nanotubos, se mantendrán hasta que se formen las formas deseadas: cadenas simples de ADN, siguiendo patrones como si fueran de papiroflexia. Una clave del sistema la constituyen los péptidos que pueden enlazarse al ADN, de forma que dispongamos de una molécula inspirada no biológicamente como un nanotubo. No es nada trivial la construcción de las andamios de ADN, porque es preciso que un sistema biológico reconozca algo que no existe en la biología. Se pueden emplear los andamios biomecánicos para situar nanomateriales inorgánicos. Potencialmente, se pueden emplear sistemas biomecánicos para sintetizar materiales inorgánicos. Ya se han publicado artículos sobre como el ADN puede reboninarse en torno a nanotubos y dispersarlos en agua o como el ADN puede disponer nanotubos, así como matrices de nanotubos alineados.

Representa una interesante alternativa para contribuir a tranquilizar el irremediable destino que marca la ley de Moore, que marca la disminución de tamaño de los chips, cada dos años. Con el ADN se pueden construir chips por debajo de los 10 nanometros

 

 

 

LA CIVILIZACIÒN DEL AGUA por el Prof. Dr. D. Alberto Requena Rodríguez, académico de número

Al conjunto de las distintas formas que presenta el agua en la Tierra, se denomina Hidrosfera. En el agua apareció la vida, evolucionó inicialmente y hoy se sustenta en ella. Los procesos bioquímicos implicados en la vida transcurren en disolución acuosa y tanto el transporte de los nutrientes, como el de las excreciones tiene lugar sobre ella. En nuestro cuerpo alcanza en torno al 70% y en algunos animales y plantas llega a superar el 90%. El agua transporta materia y energía. Es un medio de transporte cualificado: solubiliza componentes minerales que arrastra hasta el mar y/o los deposita en lugares lejanos al origen. De forma parecida, disuelve componentes atmosféricos gaseosos y los deposita sobre la Tierra o en el mar. Transporta los nutrientes desde el suelo a las plantas y constituye el soporte básico para la distribución de los componentes de los nutrientes por los sistemas internos de los animales y las personas. Pero además del transporte de materia también transporta energía, dado que absorbe energía solar por todas las aguas, en gran cantidad por las aguas oceánicas, en forma de calor latente de vaporización, que después es devuelto a la Tierra en forma de lluvia. No hay duda alguna de que la energía potencial del agua acumulada en una presa, proviene de la transformación de la energía suministrada por el Sol que ha provocado la evaporación y se ha acumulado en el agua que forman las nubes.

Por otro lado, ha sido el agua concretada en la calidad y cantidad de la misma, la que ha determinado el bienestar individual de las personas, en función de la disposición que ha disfrutado de aquélla. Ha tenido que ver directamente con el desarrollo y el declive de las civilizaciones. Los asentamientos venían condicionados por varios factores, entre ellos los relacionados con la defensa, pero el más determinante era la disposición de agua para satisfacer el abastecimiento humano y las actividades que la requirieran. Vitrubio mantenía en alguno de sus diez libros de Arquitectura, que “el agua era imprescindible para la vida, para satisfacer necesidades placenteras y para el uso de cada día”. Roma dominó las técnicas de tratamiento de este recurso y desarrollo procesos y construcciones hidráulicas, como ninguna civilización anterior fue capaz de hacer. El almacenaje y la conducción mediante los acueductos son obras que han dejado huella en la Humanidad, como podemos hoy contemplar.

Desde los primeros asentamientos y aldeas, uno de los problemas más importantes ha sido la contaminación del agua de beber con excrementos de las personas o animales. Las enfermedades como el paludismo o las fiebres tifoideas han provocado millones de muertos. Hoy, como se deduce del informe sobre Desarrollo Humano de las Naciones Unidas, las aguas contaminadas provocan en torno a 2.000 millones de diarreas con unos 5 millones de muertos, 3 de ellos niños. En los Estados Unidos se estima que 53 millones de personas beben agua contaminada con metales pesados, bacterias fecales o sustancias químicas. La contaminación del agua dulce por desechos inadecuados y la destrucción de la vida salvaje por la contaminación persisten y se agravan. Las actividades humanas (transporte, alimentación, etc) han impulsado el desarrollo, afectando a los ciclos hidrológicos, de los cuales el agujero de la capa de ozono y el efecto invernadero son ejemplos ilustrativos. Pero no solo son estas incidencias, sino otro factor más importante, ya que con excepción de los insectos, más del 65% de las especies animales viven en los mares y océanos. Esto implica que una gran parte de la vida radica en el agua y se requiere un conocimiento del medio acuático, porque hay que valorar hasta qué punto los mares y océanos son capaces de absorber los productos antropogénicos sin repercusiones dañinas y, en todo caso, cómo restaurar el balance ecológico para normalizar las actividades fotosintéticas y respiratorias en aguas contaminadas. Por último, consideremos que los océanos juegan un papel fundamental en el control del clima, ya que son los amortiguadores del efecto invernadero consecuencia del dióxido de carbono, porque el sumidero natural es aquél. Necesitamos conocer la química de los océanos que está en sus inicios, de forma que fundamentemos el uso racional y sostenible de sus recursos, que resultan ser decisivos para el futuro nuestro y de nuestro Planeta. ¡No es ninguna broma!

TIERRA HUECA

“La Tierra es hueca y los Ovnis provienen de una civilización de seres superiores que está oculta en su interior inexplorado”, afirmaba. sin aportar ninguna evidencia, el prolífico escritor de ciencia ficción y fantasía, Raymond A. Palmer (1910-1977) o el escritor italiano Amadeo Gianini que publicó en 1958 Physical Continuity of the Universe and Worlds Beyond the Poles: a Condensation (‘la continuidad física del universo y los mundos más allá de los polos: un resumen’), sin aportar ninguna evidencia, atribuyendo a un aviador norteamericano que en 1947 se introdujo 2300 millas, a través de una entrada, hacia centro de la Tierra y que allí había tenido un encuentro con un ser de otro mundo. Ciertamente, no fueron los primeros en proponer tal cosa. La Biblia, y por mano de San Pablo en la carta a los filipenses (2-10), dice: “para que en el nombre de Jesús se doble toda rodilla de los que están en los cielos y en la tierra, y debajo de la tierra” y San Juan Evangelista, en Apocalipsis (5.3) dice “Y ninguno, ni en el cielo ni en la tierra ni debajo de la tierra, podía abrir el libro, ni aún mirarlo.” Es cierto, sin embargo que en la cultura judeocristiana «debajo de la tierra» pretende referir el lugar de los muertos o la sepultura. Y es cierto, igualmente, que en la cultura griega el infierno. se ubicaba en el interior de la Tierra, Cierto es que la Biblia nunca ha pretendido superar el filtro científico, por más que se hayan empeñado muchos, pero vale como referencia para el tema que nos ocupa, para indicarnos que la conjetura de la oquedad intraterrestre viene de lejos.

La literatura nos ha dejado obras fantásticas en las que se asume tal estructura. Así, Edgar Allan Poe, en la novela La narración de Arthur Gordon Pym (1833), relata un terrorífico encuentro del héroe y su compañero con seres del interior de la Tierra. Madame Blavatsky, escritora ocultista ucraniana gestó el mito de Agharta, un país subterráneo ubicado en cavernas y túneles bajo el desierto de Gobi, en el que vivía el Rey del Mundo que controlaba el planeta desde hace siglos. Pero es quizás Julio Verne, el más caracterizado autor, con su novela de 1864, Viaje al centro de la Tierra, donde cuenta las aventuras de unos personajes que llevan a cabo una ruta a través del interior de la Tierra, desde Islandia hasta Sicilia, atravesando océanos subterráneos y teniendo encuentro con criaturas prehistóricas.

Fue la sismóloga danesa, Inge Lehmann, quién en 1936 desmontó la teoría de la Tierra Hueca concibiendo la estructura actualmente en vigor en la que existe un núcleo que es la parte sólida que se sitúa en el centro de la Tierra y que está dentro de otra parte líquida. Es, por tanto, una estructura muy distinta de la concebida en el ámbito de la Ciencia-Ficción, o en relatos y creencias, sin evidencias. Lehmann propuso, 70 años después de Verne, un modelo denominado “P”, que era una discontinuidad sísmica en la estructura de la Tierra, que se bautizó con su nombre. El Planeta dejó de ser una esfera compacta e inactiva, como hasta entonces. Ya no cabía concebirla como la Tierra Hueca de sus antecesores.

Hoy sabemos algo más. El núcleo es una especie de bola sólida de hierro y níquel (5%), fundamentalmente, y otros elementos más ligeros como tal vez azufre y oxígeno, cuyo diámetro es del orden del de la Luna y que en la capa externa, que es mayor que el tamaño de Marte, tiene una aleación de hierro fundido que actúa como si se tratara de un lubricante que posibilita que el núcleo interno se mueva independientemente del resto del planeta. En lo que no afinó demasiado Lehmann fue en la estimación de la temperatura del núcleo, que lo estableció entre 2727 ºC y 4727ºC, pero que recientemente se ha ajustado en torno a los 6.700 ºC debido, entre otras cosas, a la presión, que en el interior es millones de veces mayor que en la superficie y a las desintegraciones radiactivas de elementos como Uranio, Torio y Potasio. No obstante la Tierra irradia al espacio más energía de la que genera y por ello se está enfriando, poco a poco.

PERFILANDO LA VIDA por el Prof. Dr. D. Alberto Requena Rodríguez, académico de número

De forma intuitiva, distinguimos, muy fácilmente, lo que está vivo de lo que no lo está. Pero si intentamos formular una definición, la cosa no resulta tan simple. Sí parece aceptado universalmente que los extremos de la materia viva se sitúan entre el ser humano y el átomo. Entre ellos, todas cuantas posibilidades quepa imaginarse.

Las definiciones clásicas de vida proceden del ámbito biológico, tal como aquélla que considera que los ingredientes son la ingesta de nutrientes, la excreción de los productos sobrantes, el crecimiento o desarrollo y la reproducción. Estos marcadores se consideran óptimos, aún cuando estén contaminados por nuestro conocimiento de la vida en la Tierra. Pero, a poco que ahondemos, esta definición se nos va a quedar escasa Por ejemplo, pensemos en una llama, la de la clásica vela de cera, por ejemplo. La llama ingiere nutrientes, ya que los toma del aire en forma de oxígeno y el combustible (normalmente parafina) lo toma de la propia cera. La llama de la vela produce, a su vez, y como consecuencia de su actividad, productos de deshecho, que no hay más que observarla para ver las caprichosas “estalactitas” de cera que crea y que descienden como chorreando, formando figuras, muy frecuentemente, fantasmagóricas. Finalmente, crece, porque llega a cubrir grandes áreas y da la sensación como de que puede reproducirse creando nuevas llamas mediante chispas. Está localizada gracias a un gradiente de temperatura y de concentración y podría ciertamente, estar viva.

Heráclito afirmaba que todo está en el cambio constante, que el ente deviene y todo se transforma en un proceso de continuo nacimiento y destrucción al que nada escapa. Es uno de los primeros filósofos físicos, para quién el fuego es el principio, metafóricamente hablando, refiriendo con ello el movimiento y cambio constante en el que se encuentra el mundo. Esta constante movilidad se fundamenta en una estructura de contrarios. La contradicción está en el origen de todas las cosas.

Una de las características de los seres vivos es la adaptación al medio. Por si fuera poco lo dicho, una llama también se adapta. La forma alargada de las llamas se explica razonando el efecto de la gravedad. El aire caliente del interior de la llama es menos denso que el aire que está alrededor de aquélla. Esa es la razón de que ascienda el aire caliente de la llama dentro del más frio de las inmediaciones. Así, se conforma una figura alargada, típica de la llama de las velas y de cualquier llama en cualquier parte. ¿Qué ocurrirá en un lugar en el que no haya gravedad? De estar presente el oxígeno, la combustión sigue estando asegurada, pero ahora el aire del interior de la llama, más caliente que el del entorno, no pesa, porque no hay gravedad, luego su densidad no es menor, luego no tiene razón alguna para ascender en el aire menos caliente que le circunda. Por tanto, la forma de la llama no será alargada. El aire caliente se difundirá, por igual, en todas las direcciones, sin ninguna de ellas preferente. Se formara una llama esférica. Para nuestros efectos, se ha adaptado la llama al entorno, en este medio ingrávido. Siguen, por tanto, presentes en la llama, las características que observamos en los sistemas vivos. La Química del “metabolismo” de la llama supone unas 350 ecuaciones químicas que describen la combustión y esto se puede considerar como una receta del tipo ADN.

La NASA ha elegido como definición de vida la siguiente: “Es un sistema químico autosuficiente, capaz de sufrir la evolución darwiniana”. Una alternativa podría ser : “Un sistema vivo es aquél capaz de efectuar el metabolismo y propagar información”. Las dos se quedan cortas. La vida es tan compleja, que ya presenta dificultades la propia definición.

QUERIENDO CONTAR por el Prof. Dr. D. Alberto Requena Rodríguez, académico de número

Sabemos contar. Uno, dos …miles,… millones. Los Orígenes de los números se hunden en lo más recóndito de la Humanidad. Pudieron ser objeto de atención de la mitología, Necesariamente, se debieron gestar en los primeros balbuceos humanos. El primer sistema de numeración debió tener solo tres términos: uno, dos y muchos. Un vestigio de esto ha quedado patente en nuestro lenguaje, porque la raíz indoeuropea del término tres (trei-), sugiere que se identificaba con mucho. En la lengua francesa se retiene este hecho, por cuanto el término trés se identifica con muy (mucho) en la actualidad. La raíz ter- lo testifica también. Nuestro refranero lo recoge: dos es compañía, tres es multitud. La repetición de uno y dos, permite contar hasta cuatro o hasta seis: uno, dos, dos-uno, dos-dos, dos-dos-uno, dos-dos-dos… Haddon en 1889, estudió el sistema de contaje de un pueblo indígena, corroborando el modelo señalado. Los números superiores a seis los nombraban como “ras”. Uno y otro sistema de abstraer los números enteros pequeños, suele ir acompañado de una gramática compleja, ya que supone manejar entidades dicotómicas: singular-plural o incluso introducir tricotomías, del tipo singular-dual-plural ”. Esto explica por qué en muchas lenguas arcaicas, los únicos números reconocidos eran uno y dos.

Parece natural suponer que cualquier sociedad que manejara esta forma de contar, requeriría, con toda seguridad, contar más allá de cuatro o seis. ¿Cómo hacerlo si no se pueden nombrar los siguientes números? Ciertamente, lo más sorprendente es que fue posible. El método se basa en nuestra capacidad de aparear objetos. Podemos aparear de dos en dos los objetos de dos colecciones distintas. Naturalmente, el hecho de querer contar, conlleva implícito el querer, igualmente, comparar y descontar. Para ello precisamos comparar un grupo de objetos con otro, que estableceremos como referencia. Aquí es donde hacen su aparición las tecnologías de contaje que emplean los dedos u otras partes del cuerpo: piedras o las muescas sobre un objeto de madera (un palo) o sobre un hueso, por ejemplo.

Las grandes civilizaciones de la antigüedad desarrollaron la aritmética y la geometría notablemente. Los sistemas de numeración fueron una de las creaciones de mayor transcendencia. Hace unos 7.000 años que los egipcios crearon los primeros signos numéricos, con un método que agrupaba los objetos de diez en diez y a cada grupo de diez le asignaban un símbolo diferente. En Babilonia en torno a 1.700 a.C. se generó un sistema de numeración sexagesimal, del que hoy quedan vestigios en la división del tiempo y de los grados angulares, aunque coexisten con el sistema centesimal, en el segundo caso. En Grecia se emplearon las letras del alfabeto como signos numerales y también era un sistema de numeración decimal. Los Mayas, en América, emplearon un sistema de numeración vigesimal y usaron por primera vez en la Historia el cero. Finalmente, en la India se desarrolló un grafía para los números, de la que deriva la actual, transmitido a Occidente a través de los comerciantes árabes.

El emparejamiento fue el responsable de la introducción del concepto abstracto de número, ya que se ponen en correspondencia cosas con la referencia: cinco días de marcha se contabilizó con los dedos de una mano, por ejemplo. Se derivó cinco de la palabra mano y mano puede convertirse en la referencia para contar objetos. Esto implica que nuestros ancestros han podido usar palabras diferentes para nombrar cosas distintas, algo similar a lo que hacemos nosotros cuando decimos un par o una pareja, para referirnos a dos. Ciertamente, los números nos permiten contar (uno, dos tres,…), pero también ordenar (primero, segundo, tercero,…) y estos dos aspectos, cardinales y ordinales, se han empleado desde hace mucho tiempo. Ahora bien, cualquiera que sea el orden en el que se cuente un conjunto de objetos, el resultado es el mismo. Esto parece evidente, aunque lo parece menos cuando se trata de demostrarlo. Se aprecia tal cosa, cuando se trata de numerar conjuntos infinitos. Lo dejamos para otro momento…