SEMANARIO DE INFORMACIÓN LOCAL, DEPORTES Y ESPECTÁCULOS

29 SEP 2020 Fundado en 1956

Valle de la ciencia

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Una mezcla de agua, conglomerantes inorgánicos y agregados finos en distintas proporciones logran servir de nexo de elementos sólidos empleados en la construcción, como piedras, ladrillos u otros elementos artificiales. Una de las utilizaciones es para revestir paredes y servir de relleno entre los elementos sólidos que han formado las distintas partes de la construcción.

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Una emulsión no es una espuma. En las emulsiones la fase dispersa está rodeada por una capa del emulsionante, que es líquida y forma glóbulos, poniendo en juego las fuerzas de absorción entre capas. La emulsión es, técnicamente, la dispersión de un líquido en otro no miscible con él. Un excelente ejemplo es la emulsión de aceite en agua. En cambio, en una espuma se dispersa un gas que forma burbujas. Se trata de la formación de un coloide, ya que el pequeño tamaño de las burbujas del gas condiciona el tamaño de las capas. Según el diccionario de la Lengua Española, espuma es una masa de burbujas que se forman en la superficie de los líquidos y se adhieren entre sí con más o menos consistencia.

En la formación de espumas intervienen muchos factores físicos y químicos. Se trata de lograr que el aire (u otro gas), sea capturado, normalmente, mediante medios mecánicos. Se forman masas de burbujas en la superficie de los líquidos y se adhieren originando burbujas con cierta consistencia. Esta es la diferencia con las burbujas formadas en la ebullición de algún líquido, común al cocinar, que se desprenden las burbujas formadas al alcanzar la superficie. La duración de las espumas es función del material espumante. En jabones las espumas son duraderas; los de aguas sucias también puede serlo, pero un líquido puro no las forma. Cuando agitamos un líquido como el agua se pueden formar espumas muy ocasionales, que si no desaparecen es indicador de que está contaminada en algún grado.

Las espumas nos acompañan en la vida cotidiana. Jabón y detergentes son ampliamente utilizados y tienen espumas duraderas, denominadas permanentes, mientras que las menos duraderas como la cerveza o bebidas espumosas se denominan transitorias. Hay otras clases mas de interés, como las denominados cemento en espuma, poliestireno expandido, etc. Las pompas de jabón que entusiasma a niños y mayores parten de una película que se forma en el anillo cuando lo sumergimos en agua jabonosa, que al soplar se convierte en una serie de burbujas. Jabón, glicerina y gelatina aumentan la viscosidad y otorgan mas consistencia a la burbuja. El jabón tiene las características de los materiales tensoactivos que integran una parte molecular repelente al agua y otra que es filohídrica y logran mayor estabilidad cuando están en la superficie, flotando, con la parte repulsiva al agua fuera de la superficie y la atractiva hacia dentro. Los fosfolípidos también tienen estas propiedades. Las cremas, el merengue, la espuma de la leche, etc, no contienen jabón, pero si proteínas que son tensoactivos.

La explicación física radica en que, de esta forma, se disminuye la tensión superficial, que por cierto, en el agua es de los más elevados conocidos. La explicación deriva de que esta magnitud física es un indicador de la energía que poseen las moléculas que están en una superficie en función de la cohesión con las moléculas vecinas. La superficie de un líquido se comporta como si se tratara de una membrana, de dos dimensiones.

Las aplicaciones de este hecho físico se concreta en muchos campos, como la flotación de metales y minerales en la industria. Hay una relación entre las propiedades de una espuma y el proceso de adsorción de un tensoactivo. Sin embargo, no todos los tensoactivos son promotores de espuma y los hay destinados a romperla, como las siliconas.

En otra esfera, la particular, la espuma puede reconfortar y multiplicar el atractivo de algún preparado. Hay una casa comercial que promueve la espuma bien hecha en el café. Pretende difundir lo que, hasta ahora era privativo de la modalidad capuccino. Se pretende popularizar el arte latte, propio de las cafeterías de postín en las que se logran auténticas obras de arte en la superficie del café. La leche para la espuma es vaporizada. El calor del café hace que la lactosa se intensifique y se realcen sabores y aromas. Batiendo la leche con unas varillas, que espuma más fácilmente a temperatura ambiente. Blanca, firme, brillante, homogénea adquiere volumen que hace la taza atractiva. Los efluvios del café se mezclan con los lácteos y su superficie es capaz de sostener, sin dificultad, cacao, canela o azúcar glacé que realzan la imagen. La suavidad de su tacto y la ligereza al paladar puede percibirse masticable si está bien preparada y se deshace en contacto con las papilas linguales, en una fusión genial con el café y sus genuinos componentes saporíferos. Una taza ancha permite expresar visualmente su elegancia. Las distintas preparaciones implican distintas proporciones de leche, café y espuma, aunque la capa de la última bien pudiera alcanzar la mitad del total. Cabe adecuarlo al gusto en las proporciones, personalizando los valores del gusto propios.

En un tiempo de rigurosos calores como el veraniego, se pueden preparar espumas de leche fría, para deleite de los sentidos. El café frío, como el caliente, se deja embellecer por las elegantes espumas. Y lo más grandioso es que es gratis. Nada adicional precisa, salvo la voluntad de conceder elegancia al café que nos acompaña. Son vestimentas gratuitas que nos deleitan.

 

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No todos los procesos naturales son simples. En mecánica, el movimiento de un muelle, sometido a una fuerza de deformación sigue una ley, la de Hooke, que describe la reacción del muelle oponiéndose a la fuerza que actúa sobre él y que cuando deja de actuar, retorna a su posición original, recuperando su forma. Se dice que tiene un comportamiento lineal. Pero esto, solamente es cierto en el caso de que la fuerza sea pequeña, porque si es grande, el muelle se deforma definitivamente, pudiendo llegar a romperse y no volviendo jamás a la forma original, y este comportamiento se dice que es no lineal.

Con la luz ocurre algo similar. Si iluminamos con una radiación de baja intensidad un cristal, por ejemplo, transparente, si la intensidad de aquella es baja, el cristal transmite la radiación de forma proporcional a la intensidad. Pero si la intensidad de la radiación incidente es elevada, como ocurre cuando la fuente es un láser, entonces la transmisión no es lineal. Procesos muy conocidos, donde ocurre esto son, por ejemplo, el efecto Kerr, en que el índice de refracción no se comporta linealmente con la intensidad del haz incidente o el útil efecto Raman en que intervienen dos fotones y no uno, como en las espectroscopías convencionales o, también, los procesos multifotónicos en que concurren varios fotones para producir un efecto único.

Un proceso bien conocido es la denominada conversión paramétrica espontánea descendente, que es un proceso de fluorescencia, por tanto, emisión de radiación, en este caso no lineal, en el que un fotón de energía elevada se convierte en dos fotones de energía inferior, conservando la energía y el momento. Es una forma de producir fotones entrelazados que, como veremos, tienen un interés primordial en la computación cuántica. Hay muchos otros procesos de interés asociados a los procesos no lineales como la consecución de armónicos, es decir, radiación monocromática con frecuencia doble del haz incidente original, es decir, a partir de dos fotones, obtener uno con frecuencia doble. También del haz incidente, o a partir de tres fotones, lograr uno de frecuencia triple. Es el mismo procedimiento, hoy usual, de disponer de frecuencias láser en intervalos continuos, muy interesante para la espectroscopía láser, es decir, disponer de frecuencias láser para experimentación, de forma similar a los barridos convencionales en los espectrómetros convencionales. Es decir, a partir de una frecuencia, por ejemplo, de 350 nanometros, al hacerla incidir sobre un cristal birrefringente, podemos lograr tener frecuencias láser entre 220 y 2500 nanómetros a intervalos de centésima de nanómetro, por ejemplo. La alternativa, hasta el advenimiento de los osciladores paramétricos, era emplear láseres de colorante, que maneja productos cancerígenos, con el riesgo que conlleva.

El proceso no es nuevo, pero sí algunas de sus consecuencias. Fue observado ya en 1961 por Franken, que generó el segundo armónico óptico, pero el proceso de la oscilación paramétrica descendente corrió a cargo de. Klyshko y colaboradores, y DC Burnham y DL Weinberg, que experimentaron con la coherencia, es decir, igualdad de fase. La denominación de oscilación paramétrica descendente, describe una absorción por la red del cristal y una emisión de dos fotones en cascada al descender en energía y emitirlos, manteniendo su fase. La eficiencia del proceso es muy baja, como ya es familiar en el efecto Raman, que no se pudo observar hasta que se dispuso de fuentes de radiación potentes como el láser. Se estima que, por cada unos 10.000 millones de fotones, tan solo se puede obtener uno por este tipo de conversión. El cristal de Borato de Bario es un excelente material para lograr este efecto. Las trayectorias de los pares de fotones se sitúan dentro de unos conos, cuyos ejes están situados simétricamente con respecto al haz de la fuente o fotón incidente, de forma que la intersección de las dos secciones cónicas que envuelven los fotones de salida, es donde pueden estar los dos fotones simultáneamente, lo que desencadena el entrelazamiento de los dos fotones que tienen polarizaciones perpendiculares. Se ha observado el proceso en semiconductores accionados eléctricamente y es una forma muy interesante de llegar a obtener pares de fotones entrelazados.

A partir de uno de los fotones emitidos se puede delatar la presencia del otro, conocer sus característica y emplearlo en los experimentos. Recientemente, Urbasi Shina, ha descrito un mecanismo por el cual haciendo incidir el fotón original sobre una rendija triple, no solo doble como en el experimento más bello de la Física de todos los tiempos, cual fue el de la doble rendija en el que Young evidenció el comportamiento ondulatorio y la superposición como propiedad fundamental de la radiación y como propiedad contra-intuitiva y genuina del mundo cuántico. El perfil del fotón incidente en la rendija triple, es heredado por los fotones hijos y el fotón adopta un estado de superposición de qutrit, a partir de los estados base que producen las tres rendijas. En una arquitectura conveniente con las puertas lógicas apropiadas constituirán un ordenador cuántico funcional. La computación cuántica progresa. Estamos en alborada de una nueva época. Son los procesos básicos los que hacen avanzar la Ciencia. Los demás son problemas a resolver. No nos engañemos, por muchos intereses que hayan. La Ciencia básica es la que hace avanzar el mundo. Hoy se denomina innovación a cualquier cosa, pero las transcendentes, siguen siendo las fundamentales.

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Potencialmente, en ámbitos distintos a los terrestres, cabría pensar en una química diferente a la que soporta la vida en la Tierra. Tradicionalmente, se ha pensado en una alternativa al carbono, concretada en el Silicio. Las analogías entre ambos elementos justifican la elección. Desde 1891 en que el astrofísico alemán Sheiner propuso tal alternativa, hay constancia de propuestas basadas en la presencia abundante de silicatos, en comparación con los compuestos de carbono y la proporción en que lo encontramos en la Naturaleza, dado que tras el oxígeno el silicio es el elemento más abundante. Tampoco pasa desapercibido el hecho de que el silicio, siendo tan abundante, en la Tierra solamente está presente en la vida en forma de sílice, ácido silícico y sílice. Cuando se habla de vida basada en el Silicio, se supone que es el reemplazo de Carbono por Silicio, otra cosa es que exista una química alternativa para la vida.

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Mucho se ha dicho y escrito sobre la belleza. Pero, generalmente, desde un punto de vista estético. Entender por qué la selección de pareja está fundamentada en rasgos estéticos, es comprender por qué la belleza forma parte de la Naturaleza. Darwin explicitó en una obra, posterior a la conocida El Origen de las especies, titulada La descendencia del hombre y la selección en la relación de sexos, que la belleza es independiente de la selección natural. Prum, en una reciente obra La evolución de la belleza, nos habla de esto. Rompe moldes, por cuanto la corriente general sostiene, como lo hacen los biólogos evolutivos, que los caracteres objeto de selección sexual, están asociados a características genéticas. Desde la cola del pavo enarbolada, hasta cintura y caderas en humanos y muchos otros, se ponen en correspondencia con aspectos genéticos, de fertilidad o supervivencia. Es decir, siendo la corriente general la de que la selección sexual es una especie de sucursal de la selección natural, como apunta Garcia González, Prum rompe con ello, basando la belleza en que existe y evoluciona porque es agradable de forma arbitraria, sin relación ni con la salud ni con la dotación genética.

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Una aproximación al estudio de la realidad consiste en conjugar observaciones y conocimiento adquirido para contrastar las hipótesis de trabajo y poder obtener conclusiones que permitan realizar predicciones. El mundo físico, sujeto a leyes desentrañadas, responde a ecuaciones que lo describen con precisión exquisita. También, los sistemas complejos, materiales o no, están sujetos a leyes bien desconocidas, ignoradas o suficientemente intrincadas, como para no ofrecer una trama de ecuaciones asequibles. Todos los sistemas sociales, económicos y, en general, no materiales, están en este caso.

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En los tiempos que vivimos hay muchas cosas que capturan nuestro interés, pero entre las que lo hacen con mayor intensidad, figuran las relacionadas con el funcionamiento del cerebro. Tanto se habla de la Inteligencia Artificial, que ha logrado que nuestra preocupación se dirija, muy a menudo, a ese órgano tan especial, el cerebro, que coordina a los restantes. El cerebro viene a ser como los cimientos del ser humano, dado que todo se estructura en base a él.

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No resulta fácil detectar la conducta inteligente. Pese a la propuesta de Turing, cuando menos, intervienen aspectos limitantes subjetivos que podrían distorsionar su calificación. Entre 400 y algo más de 700 nanómetros, es toda la ventana por la que la tiene entrada la luz en nuestro organismo, para provocar la percepción visual. Los sonidos tienen otra ventana entre 20 y 20.000 hercios; el tacto, también la suya, etc.  De los sistemas sensoriales de percepción externa, que interpretan los estímulos que vienen del exterior: vista, oído, olfato, gusto y tacto, el sistema visual es el más estudiado. Las señales de entrada al organismo son variadas, pero no únicas. La percepción se sitúa entre umbrales propios de los órganos sensibles a ello. No hay muchas reflexiones acerca de estas limitaciones y sus potenciales modificaciones.

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A través del órgano de la visión, el ojo, percibimos el mundo exterior y aunque pueda transmitirnos lo contrario, ninguno de los cuerpos del entorno, ni siquiera el propio son estables e independientes completamente. Todos los cuerpos se encuentran inmersos en procesos constantes de intercambio de energía con el entorno. La propia vida es un proceso experimental en comunión con la totalidad. La vinculación con el medio ambiente, con el medio circundante, se mantiene en todo tiempo y lugar. Esto, según Rodrigo de la O, supone que la continuidad de lo real deriva en una continuidad de la experiencia.

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Del sentido común, dícese de las proposiciones que mantiene en vigor una sociedad. Fruto de la razón o de las creencias es lo que las personas ejercitan a nivel individual o colectivo. Normalmente somos escépticos de los demás seres humanos. Dudamos del vigor de los seres humanos en lo que se refiere al sentido común y el estudio y reflexión que conlleva la Inteligencia Artificial, ha traído de la mano que reparemos en aspectos que nos aproximan y nos hace analizar el cerebro humano, sus capacidades y sus especiales cualidades que nos diferencian del resto de seres vivos y todavía nos distancia considerablemente de las máquinas inteligentes.

Acerca del autor

Autor: Alberto Requena

Este blog pretende ser una depresión entre dos vertientes: la ciencia y la tecnología, con forma inclinada y alargada, para que por la vertiente puedan circular las aguas del conocimiento, como si se tratara de un río; o alojarse los hielos de un glaciar de descubrimiento, mientras tiene lugar la puesta a punto de su aplicación para el bienestar humano. Habrá, así, lugar para la historia de la ciencia, las curiosidades científicas y las audacias científico-tecnológicas. Todo un valle.

El eldense Alberto Requena es catedrático emérito de Química de la Universidad de Murcia.

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