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Físico encuentra fórmula matemática que conecta a todos los seres vivos del planeta

Ciencia

Por: pijamasurf - 01/25/2013

Geoffrey West, físico teórico, encuentra fórmula para calcular la esperanza de cualquier ser vivo en el planeta, una constante que comparten desde un célula y un alga hasta una ballena e incluso realidades más complejas y colectivas como los ecosistemas y las sociedades.

Desde tiempos remotos se cree que la vida en nuestro planeta está, en todas sus expresiones, secretamente conectada, una idea que históricamente ha oscilado entre la religión y la ciencia, la especulación metafísica del mundo y la experimentación fáctica y objetiva.

Recientemente Robert Krulwich, en el sitio de la Radio Pública de Estados Unidos (NPR), reseñó una interesante fórmula matemática que hace eco de esta creencia, pues asegura que con ella es posible calcular cuánto vivirá todo ser en nuestro planeta, desde una célula hasta incluso “organismos” más complejos como una sociedad o un sistema económico.

La ecuación es obra del físico Geoffrey West, reconocido científico que fue presidente del Santa Fe Institute, un centro académico independiente especializado en la investigación teórica de varias disciplinas, física, biología, computaciones y sistemas sociales.

“Puedes ponerlo en matemáticas”, dice West refiriéndose a la “extraordinaria regularidad” de los patrones  de vida y muerte que siguen plantas, animales y demás seres vivos de nuestro planeta.

En este sentido el deceso es un asunto relacionado estrechamente con las dimensiones físicas del individuo: la vida es corta para los organismos pequeños y larga para los de gran tamaño, una correspondencia que también se traduce en una constante, gracias a la cual es posible pronosticar con notable precisión por cuánto tiempo se extenderá. Explica Krulwich:

La fórmula es un ejercicio simple de cuatro fuerzas [a simple quarter-power exercise]: tomas la masa de una planta o un animal y su razón metabólica es igual a su masa menos tres cuartos de su energía.

“Esta regla parece gobernar toda la vida”, dice Krulwich. West, por su parte, ofrece más detalles:

[…] si graficas, por ejemplo, poniendo la razón metabólica en el eje de las Y y el tamaño en el eje de las X, debido a la extraordinaria diversidad y complejidad del sistema y la contingencia histórica, esperarías que todos los puntos sobre el mapa representan, claro, la historia y la geografía y así sucesivamente.

Bueno, pues la verdad es que te encuentras con lo opuesto. Llegas a una curva simple y esa curva tiene una fórmula matemática muy simple. Proviene de una ley simple de energía. De hecho, la ley de la energía no solo es matemáticamente simple en sí misma, sino que tiene un exponente que es extraordinariamente simple. El exponen es muy cercano al número 3/4.

Primero que nada, eso fue sorprendente por sí solo, que ves al graficar. Pero más importante es que la escala se manifiesta en toda la vida desde los ecosistemas hasta, hacia abajo, en las células. Así que esta ley es verdaderamente notable. Va de lo intracelular a los ecosistemas en casi 30 órdenes de magnitud. Son el mismo fenómeno.

Más todavía, si buscas por cualquier variable fisiológica, como el promedio con que el oxígeno se difunde en los pulmones, la extensión de la aorta, cualquier cosa que tenga que ver con la fisiología de cualquier organismo, o si miras hacia cualquier evento de la historia vital como cuánto vivirás, cuánto vive un organismo, cuánto tarda en madurar, cuál es su razón de crecimiento, etc. y te preguntas cómo graficarlo, la escala es muy similar.

Eso es: se escala como una ley de energía simple. Lo extraordinario de esto es que la ley de energía tiene un exponente, que siempre es un múltiplo simple de un 1/4. Lo que tú determinas tan solo de los datos es que hay un número extraordinariamente simple, 4, que parece dominar toda la biología a través de todos los grupos taxonómicos desde lo microscópico hasta lo macroscópico.

La idea de este cálculo es que ofrece una estimación de cuándo se supone que un ser vivo tendría que morir, una fórmula para conocer su esperanza de vida con precisión absoluta.

Como bien anota Jesus Diaz en Gizmodo, se trata de una “extraordinaria perspectiva del mundo, la idea de que hay algo invisible que nos gobierna a todos, un sistema matemático que cronometra la vida biológica en todas sus escalas”.

Que es, justamente, lo que muchas escuelas de pensamiento, corrientes espirituales y místicas, e incluso la mera intuición ha sostenido desde hace siglos.

Con información de NPR y Gizmodo

Curvas en el espaciotiempo invalidan el principio de incertidumbre de Heisenberg

Ciencia

Por: pijamasurf - 01/25/2013

Investigadores en Australia desarrollan un modelo en el que el principio de incertidumbre de Heisenberg no sea válido en sistemas de curvas abiertas de tipo tiempo (en el que una partícula no puede regresar al momento en el tiempo del que partió), con lo cual se afecta uno de los postulados fundamentales de la física cuántica.

El principio de incertidumbre de Heisenberg es uno de los postulados fundamentales de la mecánica cuántica y el cual incluso ha trascendido el ámbito científico para encontrar cierta popularidad. En la observación de partículas subatómicas, descubrió este físico de origen alemán, si se conoce la posición no es posible conocer la velocidad de la misma, y viceversa, si se conoce la velocidad, no se puede saber la posición.

En términos generales, el principio de incertidumbre nos dice que la medición simultánea de cualquier par de variables tendrá siempre un margen de error, así sea mínimo, un fenómeno inherente a los sistemas cuánticos en razón de su dualidad de partículas de onda, esto es, el hecho de que, a nivel cuántico, las partículas tienen propiedades tanto de partículas en sí como de ondas (una paradoja que según algunos es inherente al universo mismo y que, afirman otros, no es sino una interpretación/consecuencia de segundo orden derivada de las limitaciones del observador).

Sin embargo, y según los procesos propios de la ciencia, se ha especulado si existen condiciones en que el principio de incertidumbre no se cumpla. Algunos estudios plantearon modelos de curvas cerradas de tipo tiempo (CTC, por sus siglas in inglés; líneas de universo de una partícula material que, teóricamente, pueden regresar al mismo punto en el tiempo del que partió) que violan el principio de Heisenberg, algo que sin embargo se plantea imposible en modelos de curvas abiertas de tipo tiempo (OTC, las curvas que de algún modo nos son más familiares, en las cuales el viaje por el tiempo es imposible porque una partícula no puede volver a su punto de origen). Al menos hasta ahora.

Según un estudio reciente de Jacques Pienaar, Tim Ralph y Casey Myers, de la Universidad de Queensland, en Australia, podría haber condiciones en que el principio de incertidumbre quede invalidado en modelos de OTC, con lo cual sería posible medir un par de variables de un estado cuántico con un grado de precisión que el principio de Heisenberg no toleraría.

Esta medición hipotéticamente perfecta parte de la naturaleza de trayectoria de las OTC, loops abiertos en el tiempo que no permiten a los sistemas interactuar con versiones anteriores de sí mismos (evitando así paradojas temporales como la célebre del nieto que mata a su abuelo y evita su propio nacimiento).

En las CTC esto último es posible, por lo cual existe un conflicto entre la relatividad general y la física cuántica, mismo que ha sido resuelto con el desarrollo de planteamientos teóricos como el modelo Deutsch, en el cual las matemáticas de la mecánica cuántica son no-lineares, permitiendo así la posibilidad de las CTC.

En el estudio de Pienaar y sus colegas, este modelo Deutsch también aplicaría para las OTC, con la misma premisa de las matemáticas no lineares, sin interacción entre pasado y presente y con el entrelazamiento entre un sistema que viaja en el tiempo y un sistema externo.

Los investigadores calcularon lo que sucede cuando un estado cuántico viaja a través de un circuito de óptica cuántica. En términos teóricos, los estados cuánticos se disparan en trayectorias octagonales, pero, para sorpresa de los científicos, estos componentes admitían mediciones arbitrariamente precisas.

Asimismo, hasta ahora se aceptaba que la dilación del tiempo en las OTC, de acuerdo con la relatividad general, esto es, el hecho de que dos relojes miden el tiempo de manera distinta en condiciones de relatividad diferentes, del mismo modo en que las OTC crean una diferencia temporal entre dos trayectorias inicialmente sincronizadas. En el estudio de Pienaar, sin embargo, no es posible imputar esta diferencia a la curvatura gravitacional, a la relatividad general o a la trayectoria de una OTC, por lo cual dicha dilación temporal, como un efecto de la OTC, podría afectar la teoría de la gravedad cuántica.

Hasta ahora estos planteamientos pertenecen en buena medida al ámbito teórico, pues para probarlos, según Pienaar, hace falta una máquina del tiempo que permita construir un circuito OTC dentro de un laboratorio.

[Phys]