La opinió de Weinberg sobre la vida

"L'esforç per a entendre l'univers es una de les molt poques coses que aixeca la vida humana per sobre del nivell de farsa i li dóna un mica de la dignitat de la tragèdia" Steven Weinberg, Premi Nobel de Física 1979 (conjuntament amb Abdus Salam i Sheldon Lee Glashow) per la unió de la força feble i la electromagnètica (teoria electrodèbil).

Citat en el llibre "Why Does the World Exists" de Jim Holt

 

Steven Weinberg, autor del popular llibre "Els primers tres minuts" (es refereix al tres primers minuts desprès del Big Bang)

S'ha descobert un riu important a Tità

Tità (la lluna més gran de Saturn) és l'únic astre del sistema solar, apart de la Terra, on s'ha trobat líquid en moviment continu en la seva superfície. La diferència és que a Tità fa molt fred i, si fos aigua, estaria gelada. El líquid és metà i età. Aquest riu, que té una longitud d'uns 350 kms, desemboca en el mar Kraken, d'un tamany entre el Caspi i el Mediterrani. A Tità el cicle de l'aigua queda substituit pel cicle del metà: hi han pluges, rius, llac, mars i el metà es torna a evaporar i el cicle recomença.

Com es mesura la massa de la Via Làctia

La Via Làctia té una flota d'unes dues dotzenes de galàxies satèl·lits que ajuden a estimar la seva massa que es sitúa entre centenars de milers de milions la massa del Sol fins a dos bilions.

Una de les dificultats en mesurar la massa és que la seva major part és matèria fosca, un element desconegut que s'està esbrinant comprendre de que està constituit, tant al CERN com en diversos experiments subterranis.

Una de les galàxies que es fan servir per a mesurar la massa de la Via Làctia és Leo I que es creu que orbita la nostra galàxia, encara que està molt allunyada, a 850.000 anys-llum del centre (per comparació el Sol està a uns 30.000 anys-llum i els Núvols de Magallanes a 160.000 i 200.000.

A l'estar tan lluny se suposa que la seva òrbita inclou tot l'halo de matèria fosca que envolta la Via Làctia. Estudiant l'efecte Doppler (el corriment cap al blau de les ratlles espectrals) podem determinar la velocitat radial de Leo I.  Però per determinar la velocitat total ens cal saber com Leo I es mou transversalment i això es fa comparant la situació de Leo I en diferents èpoques respecte al fons de galàxies llunyanes. Al ser Leo I tan distant aquest moviment és gairebé imperceptible, però ara s'ha aconseguit determinar-lo comparant posicions dels anys 2006 i 2011, gràcies al telescopi Hubble.  Segons sembla Leo I es mou a una velocitat de 200 km/s, semblant a la del Sol, que està molt més aprop.  Això vol dir que la Via Làctia ha de tenir una massa substancial per a tenir en òrbita una galàxia tan llunyana a aquesta velocitat.  Segons els càlculs i suposant que Leo I estigui realment orbitant la Via Làctia, la massa de la nostra galàxia seria de 1,6 bilions de sols.  Mesurant les velocitats d'altres galàxies, Leo II i Canes Venatici I que orbiten la Via Làctia i Leo T que està encara més lluny que Leo I, però no orbita la Via Làctia sinó que està caient cap a ella, s'anirà afinant aquesta estimació

Com es va inventar el codi de barres

 

Joseph Woodland, l’inventor del codi de barres va morir fa pocs dies als 91 anys. És interessant repassar com es va inventar el codi de barres, ja que va dependre de tres factors: l’inventor havia estat boy scout, li agradava anar a la platja i al seu pare l’horroritzava la màfia.  A veure si expliquem aquesta il.lustrativa història que va tenir lloc a finals dels anys 40.

Woodland va treballar en el projecte Manhattan durant la guerra (la creació de la bomba atómica). A l’acabar la guerra va tornar a la seva universitat, Drexel, on es va llicenciar en el 1947.  Essent estudiant va dissenyar un eficient sistema per transmetre música als ascensors i el volia desenvolupar, però el seu pare, sabent que aquest negoci estaba controlat per la màfia, li va desaconsellar seguir amb aquesta idea.  Aleshores va decidir tornar a la universitat per a obtenir un màster. En el 1948 va visitar la universitat un executiu d’un supermercat local i els va demanar que desenvolupessin un sistema per a codificar els productes. Les autoritats universitàries no van mostrar interés però Woodland es va enterar de la petició i va decidir dedicar-li un temps. Se’n va anar a Miami on els seus pares tenien una casa a la platja i es va passar l’hivern del 48/49 assentat en una cadira a la platja pensant.

Per a representar informació de forma visual necessitava un codi i ell només coneixia el Morse que li havien ensenyat els boy scouts. Com es podria adaptar el Morse gràficament? Estava jugant amb els seus dits a la sorra i aleshores, a la manera com es diu que es va dibuixar la bandera catalana, va agafar els seus quatre dits i els va arrastrar sobre la sorra. Tot seguit es va adonar que fent línies gruixudes i primes podia reproduir el codi Morse.  Segons més tard, va fer que els seus quatre dits giressin formant un cercle.  Woodland va creure que era millor un cercle perquè permetia una lectura omnidireccional sense necessitat d’orientar el producte i així va ser patentat el primer codi de barres (patent USA 2.612.994) el 7 d’Octubre de 1952, fa 60 anys.  Malhauradament, en aquell moment els scanners eren equips pesats i cars equipats amb llum de 500 watts. Finalment, Woodland i el seu amic, Silver,  que l’havia posat en antecedents sobre la demanda de l’executiu del supermercat van vendre la patent a Philco per 15.000 dòlars i Woodland va anar a treballar per IBM.  En els setantes, un col.lega d’IBM, inspirant-se en el treball de Woodland i Silver, va dissenyar el codi rectangular que tots coneixem quan ja es disposava de scanners més lleugers i eficients.  Però va ser Alan Haberman, un executiu d’un supermercat, el qui va popularitzar el codi de barres i va treballar per a que s’adoptés com a normativa en el sector dels supermercats en el 1973.  Recordo el fet perquè jo vivia als E.U.A. en aquella época i els diaris van comentar la notícia.  Woodland va rebre la Medalla Nacional de Tecnologia i Innovació en el 1992 i el seu nom es va afegir a la llista del National Inventors Hall of Fame l’any passat.

Crec que és una història interessant de com es desenvolupa una invenció i una tecnologia fruit de l’atzar, de la imaginació, de lligar coses que ja coneixem amb el problema  a resoldre i de com, tot i així, la seva implantació fracassa momentàniament perquè falten altres elements que la facin possible i com altres persones, inspirant-se en el primer inventor l’acaben adaptant quan el mercat està madur i la tecnologia que fa possible l’aplicació està disponible.

El nostre univers camina ja cap a la senectut

Almenys en el que es refereix a la creació de nous estels, l’univers visible està ja en fase de plena maduresa. Estudis efectuats per astrònoms mirant a galàxies d’èpoques diferents, de fa 11.000 milions i 4.000 milions d’anys,  han portat a la conclusió de que el 95% de tots els estels que veiem ara es van formar en els darrers 11.000 milions d’anys i que aproximadament el 50% es van formar entre  fa 11.000 i 8.000 milions d’anys.  Però el resultat més impactant és que el ritme al qual s’estan formant avui dia nous estels és només el 3% del ritme que hi havia fa 11.000 milions d’anys.  A menys de que l’univers entri en una nova fase que ningú prediu només serà capaç de produir en tot el seu futur un 5% dels estels que existeixen en aquest moment.  Això significaria que estem al començament del final. Per tant, estem en una època privilegiada. Es clar que aquest final queda encara molt lluny, sobretot tenint en compte que estels menys massius que el Sol poden durar molt, alguns fins i tot bilions d’anys.

 

Per altra banda,  també estem en un temps particularment especial. Hem estat capaços d’albirar els efectes del Big Bang (la radiació de fons, la formació d’heli primordial en el percentatge predit per la teoria) i sabem que l’univers conté centenars de milers de milions de galàxies des de que Hubble,  en els anys 20,  va descobrir l’expansió de l’univers. A mitjans dels 90, però, es va descobrir, de forma inesperada, que l’expansió s’accelera. Si això no s’atura, en 2 bilions d’anys les úniques galàxies que seran capaços de veure éssers intel·ligents del nostre entorn seran les del grup local i als futurs astrònoms no els quedarà cap traça del Big Bang (per exemple, la concentració d’heli serà de més del 60% contra el 25% que va constituir l’univers primigeni). Per tant, la imatge que es faran de l’univers serà semblant a la que teníem als començaments del segle XX.

Quin paper juguen les cél.lules dels infants en el cervell de les seves mares?

Estem acostumats a pensar que som individus autònoms singulars, per tant us sorpendrà que molts de nosaltres portem cél.lules d'altres individus.

Un lloc on es fa aquesta transferència és en la placenta. Cél.lules de la mare migren a diversos òrgans com el pulmó, el fetge, el ronyó o el cor i viceversa, cél.lules del fetus migren als òrgans de la mare. Es van examinar els cervells de dones mortes en búsqueda de cél.lules amb el cromosoma masculí Y i es van trobar en més del 60% de casos. Es va també comprovar que la presència de cél.lules masculines era més freqüent en dones que no havien patit Alzheimer, però les raons no estan clares. També s'ha descobert intercanvi de cél.lules entre bessons i entre germans que no ho són: han migrat del fetus a la mare i d'aquesta al nou germà. També existeix migració entre la mare i l'infant en l 'alletament.

Aquestes cél.lules fetals som pluripotents com les embrionàries i en rates s'ha comprovat que desprès d'una ferida al cor, les cél.lules fetals acudien al cor i el reparaven.

També es creu que aquestes cél.lules poden influir en el sistema immunitari. Per una banda, com que som meitat de la mare i meitat del pare, poden alertar al sistema immunitari contra cél.lules que són semblants a les pròpies, però amb algunes variacions genètiques com són les cél.lules canceroses. Per altra banda poden desencadenar una reacció autoimmune.

Aquest és un nou camp d'investigació que pot portar resultats importants en la recerca mèdica.

La medusa immortal

 

Turritopsis dohrnii, coneguda amb el sobrenom de medusa immortal

 

Com a éssers que disposem d'autoconsciència, pensar sobre la mort, sobre la desaparició d'aquesta autoconsciència, ens és traumàtic (això se sol experimentar més amb l'edat). La humanitat ha buscat en diverses èpoques la immortalitat i, per això, milionaris americans s'han fet congelar tot just morir en l'esperança de poder ressuscitar. També s'ha especulat que, en un futur proper, podrem transferir la nostre consciència a una intel.ligència artificial.

La vida s'ha d'extingir necessàriament? Hi han exemples de cél.lules immortals com les canceroses (vegeu a la Wikipedia les cél.lules HeLa de la pacient Henrietta Lacks morta en el 1951) o les capacitats regeneratives de la hidra. Aquí tenim també un exemple curiós, una medusa, anomenada Turritopsis dohrnii, coneguda avui amb el sobrenom de medusa immortal gràcies al descobriment de la seva evolució que va fer en el 1988 un jove estudiant alemany, Christian Sommer, en aigues del Mediterrani (Portofino). Sommer va recollir uns exemplars i va observar que no morien i "envellien" al revés, com el protagonista de la pel.lícula "The Curious Case of Benjamin Button". Aquesta medusa neix com a pòlip, es transforma en medusa, torna a pòlip i així indefinidament. Es com si un pollastre tornés a convertir-se en ou i tornés a nèixer. 

Ara al Japó estan estudiant aquest curiós fenòmen per veure quines lliçons en podem extreure per a allargar la vida humana. Una de les preocupacions que existeixen si s'aconseguís la immortalitat és que això faria augmentar molt la població fins a límits insostenibles. De totes maneres, es preveu que en el 2050 el 80% de la població viurà en ciutats i el ritme reproductiu dels urbanites és de 1,2 naixements per parella, inferior al 2,1 que és el que estabilitza la població. Per tant, d'aquí uns anys podem estar parlant no d'una explosió de la població sinó d'una implosió. I endemés, en el futur, tindrem la possibilitat d'emigrar a altres planetes.

La pérdua de llocs de treball a la indústria

Hi ha la sensació de que la pérdua de llocs de treball industrials es deu, sobretot, a les deslocalitzacions i a les importacions de productes de les economies menys desenvolupades i, certament, aquesta n'és una de les causes, però pot ser sorprendrà llegir que la producció industrial d'una economia tan desenvolupada com l'americana mai havia estat tan gran com en el present.  S'estima que el seu valor és de 1,9 bilions de dòlars una xifra molt semblant a la xinesa. El problema (des del punt de vista de la massa d'aturats) és que avui en dia es necessiten moltes menys persones per a efectuar aquesta producció que està molt automatitzada.  En els anys 40s, per exemple, més de la meitat de la força laboral de New Jersey treballava en la indústria, avui només ho fan el 7%.

Els E.U.A. tenen avui en dia els mateixos empleats en el sector industrial com en el 1941, amb una població que és  unes tres vegades més gran.  I aquesta és la segona causa de la manca de llocs de treball industrials en els que cada dia es necessita més capacitació per fer feines que abans eren rutinàries.  Per això és tan important la formació i l'educació que, endemés, han de permetre tenir gent flexible, amb capacitat d'aprenentatge i de reciclar-se diverses vegades al llarg de la seva carrera professional.

Els cianobacteris

Cianobacteris (el seu tamany és de mil.lèsimes de mm)

Els cianobacteris constitueixen un fílum d'organismes, format per més de deu mil varietats, que es pot dir que és el més exitós de la història de l'evolució, ja que se'ls troba des de els frígids climes de Sibèria als deserts més secs, passant per les cortines de bany, els dipòsits dels wàters, les badies hipersalines o a les aigües termals.

Ells són els responsables de que existim ,ja que van convertir, fa més de 2.400 milions d'anys,  l'atmosfera reductora de la Terra oxigenant-la, carregant-se la major part d'espècies anaeròbiques i donant pas a tots els éssers vius que respirem oxigen, gràcies a la seva capacitat per la fotosíntesi.

Ara aquests organismes, modificats genèticament per a optimitzar-los en la seva nova funció, són objecte d'intenses investigacions.  La humanitat té ara mateix sobre la taula dos grans problemes. El canvi climàtic produit en part per l'excés de CO2 degut a l'activitat humana i les grans necessitats d'energia com a conseqüència del desenvolupament econòmic dels païssos emergents com Xina i India.

Hi han hagut intents més o menys exitosos d'obtenir biofuels a partir del blat de moro i d'altres vegetals.  Encara que aquests biofuels s'han provat amb èxit i alguns s'usen de forma massiva com l'etanol al Brasil, tots tenen inconvenients. Alguns són cars i complexos de produir,  altres com l'etanol tenen un poder energètic sensiblement inferior al de la gasolina i sovint usen aliments en la seva producció el que ha produit distorsions de preus acusades en el mercat alimentari.

A l'any 2005 un professor de Harvard, George Church,  i altres científics van fundar una empresa anomenada LS9 (el nom ve de companyia de Life Sciences número 9 perquè era la novena companyia de ciències de la vida financiada per Flagship Ventures). La idea era usar el bacteri E.Coli, modificat genèticament, per a fer biofuels.  Per fer la història curta direm que inspirant-se en el DNA de 10 espècies de cianobacteris han aconseguit que E. Coli produeixi el que anomenen Ultra Clean Diesel i van obrir una planta a Florida en el 2010 que produirà de 200.000 a 400.000 litres anuals de biodiesel i eventualment pot arribar a 40.000.000 de litres.

Malgrat tot, Church no ha posat tots els ous en la cistella de l'E. Coli i més tard va fundar amb altres companys Joule Unlimited en la que usen cianobacteris que tenen l'avantatge de ser fotosintètics (E. Coli no ho és).  Han dissenyat el que ells anomenen un "Solar Converter" que és un panell solar transparent pel que circulen micronutrients que són com fertilitzants,  gràcies els quals els cianobacterirs modificats genèticament transformen el CO2  en gasoil mitjançant l'energia solar. Segons els seus càlculs una hectàrea de terreny podria produir 125.000 litres de gasoil a l'any.

Segons el president de la companyia, Bill Sims: "Es la primera plataforma a tot el món que converteix llum solar i CO2 directament en gasoil i no requereix costosos intermediaris, ni fa ús de terra apropiada per l'agricultura o aigua potable ni cal reprocessar els productes obtinguts".  D'aquesta manera podem estar aprop de resoldre els dos problemes acuciants esmentats més amunt amb un microbi miraculós.

Podeu llegir tot això i altres meravelles que ja són realitat o poden ser-ho en un futur no molt llunyà al llibre "Regenesis: How Synthetic Biology Will Reinvent Nature and Ourselves" de George Church i Ed Regis

Lincoln o la fi justifica els mitjans

Abraham Lincoln és considerat com un polític idealista, però quan encara està recent el 200 aniversari del seu naixement (2009), seria interessant repassar una mica la història de l'any crucial de la seva reelecció en el 1864.

La guerra amb el Sud anava malament i tenia oposició dins de l'ala radical seu partit que era el Republicà i en els Demòcrates, que el consideraven un dèspota, un enemic de la llibertat i un violador de la constitució.  El seu fill d'onze anys havia mort de tifus i la seva esposa es va tancar a la Casa Blanca deprimida durant més d'un any. Estava pràcticament segur que no seria reelegit. Els diaris el titllaven d' "Abraham Africanus I" i imaginaven diàlegs amb Satan.

Volia que el congrés aprovés la 13a esmena abolint l'esclavitud  que estava recollida en la constitució i que a la que el Tribunal Suprem havia donat suport.  El Senat ja havia aprovat l'esmena, però necessitava els dos terços del Congrés per a aprovar-la. Sabia que si tenia una victòria militar li seria més fàcil obtenir els vots.  No havia tingut sort amb els comandants de l'exèrcit, una sèrie de generals arrogant i incompetents, un  dels quals era ara el seu contrincant en l'elecció, el general George P. McClellan.

Finalment, va posar al front del seu exèrcit a Ulysses S. Grant, però,  tot i així, l'exèrcit va tenir 65.000 baixes entre el 5 de Maig i el 12 de Juny. Al Setembre, no obstant, va arribar el telegrama de que el general Sherman havia conquerit Atlanta (l'episodi de la guerra descrit en "Allò que el vent s'endugué").  Aleshores Lincoln va mobilitzar les seves tropes polítiques i va obtenir un éxit clamorós en la seva reelecció.

Ara calia obtenir el vot a favor de la 13a esmena en el Congrés.  Lincoln va convertir Nevada en estat per obtenir els tres quarts d'estats necessaris per a la ratificació. Va posar al seu col.laborador Charles A. Dana a contactar amb els congressistes reticents a aprovar l'esmena i li va dir que per aconseguir el seu vot els podia prometre el que fos necessari i que ell compliria. En el gener del 1865 li faltaven 14 vots. Aleshores Lincoln es va reunir amb un dels opositors més significatius, un dels majors propietaris d'esclaus, James S. Rollins.  Aquest li va confessar que, desprès de la victòria presidencial, havia decidit votar a favor. Amb Rollins com aliat, li va donar una llista de congressistes per a que els contactés.

Lincoln va oferir molts càrrecs als reticents i, finalment, l'esmena va ser aprovada per tots els republicans i 16 demòcrates, amb 8 demòcrates estranyament absents durant la votació.  El "Sí" va superar en dos vots els dos terços necessaris.

Com va dir el congressista Thaddeus Stevens, "La mesura més important del segle XIX va ser aprovada mitjançant la corrupció instigada per l'home més pur d'Amèrica".

Lincoln volia anar més enllà i desitjava que els negres poguessin ésser ciutadans amb els mateixos drets. Aquesta va ser la raó per la qual va ser assassinat poques setmanes més tard.

Nota:  Com podeu veure, la fi, a vegades, sí que justifica certs mitjans. També podeu fer reflexions sobre la realitat actual més propera tant a l'estat espanyol com als E.U.A.: les constitucions no són sagrades, els tribunals suprems són injusts,  les calúmnies i les burles (hem vist com es va dir que Obama era musulmà no nascut als E.U.A.) no són d'ara (Abraham Africanus I).  I, per cert, haureu observat que al 1864 el partit progressista als E.U.A, era el republicà.

L'exoplaneta més proper

Un estudiant graduat de l'Observatori de Ginebra ha descobert l'exoplaneta més proper a la Terra orbitant Alpha Centauri B un dels estels triples del sistema estelar més proper a la Terra a només uns 4 anys-llum.

Alpha Centauri A i B situades a 4,37 anys-llum de la Terra. Proxima Centauri està a 4,24 anys-llum del Sol i és l'estel més proper. Es troba a 1,6 bilions de kms de les altres dues estrelles. Els estels A i B orbiten al voltant del seu centre de masses amb un període de 80 anys i a distàncies entre ells que oscil.len entre 1700 milions de kms i 5300 milions de kms, distàncies equivalents a les que separen el Sol de Saturn i de Plutó respectivament.

El planeta és segurament una bola rocallosa que orbita el seu estel cada tres dies a una distància de només 6,4 milions de kms (la Terra està situada a 150 milions de kms del Sol). Per tant, és inhabitable perquè la seva temperatura superficial és de 1200 graus. Però Alpha Centauri B podria tenir altres planetes situats a òrbites habitables que serien les de període d'uns 200 dies.

El descobriment s'ha fet usant un instrument especial en un telescopi de 3,5 m de diàmetre a La Silla (Xile). Les observacions s'han fet al llarg de quatre anys. Per a poder descobrir un planeta en la òrbita habitable (situada més lluny i que, per tant, influencia molt menys el moviment de l'estrella) es tardarien uns 8 o 10 anys si el planeta tingués una massa de 4 vegades la de la Terra.

Els astrònoms estan fascinats per aquest descobriment (que s'ha de confirmar) i alguns ja proposen enviar una sonda espacial a investigar el sistema estelar més proper a nosaltres. Cal aclarir que una sonda així tardaria centenars d'anys en arribar a Alpha Centauri.  A títol de comparació, el Voyager 1, llançat en el 1977 és l'artefacte humà més llunyà i està a menys d'un dia-llum de la Terra, tot just entrant l'espai interestel.lar.

Un dels secrets de la competitivitat alemana

Una de les característiques d'Alemanya és la fluidesa amb la que la innovació passa de les universitats i dels centres de recerca governamentals a la indústria. Ara mateix el treball de dos estudiants de la Universitat Tècnica de Munich sobre robòtica acabarà essent aplicat a la ultramoderna fàbrica de BMW a Landshut on es fabricarà el nou BMW i3 el primer vehicle elèctric produit en massa usant materials compostos.

Alemanya ha sabut pujar l'escala tecnològica concentrant-se en productes i processos innovadors que no poden ser copiats fàcilment ni trets del mercat per productes més barats. Com exemple, Alemanya va perdre bona part de la fabricació de tèxtils a països més barats, però va mantenir la producció de màquines de teixir sofisticades i la de teixits més tècnics per les indústries de l'automoció i aeronàutica.  Ara aquesta tecnologia està esdevenint clau per la fabricació dels anomenats materials compostos teixint fibres de carboni que els fan molt lleugers i resistents.

Les institucions alemanes de recerca i desenvolupament són modèliques. Bona part de la recerca fonamental es fa en la xarxa de 80 instituts Max Planck, entre ells el d'òptica quàntica a Garching dirigit per Juan Ignacio Cirac, nascut a Manresa.


Juan Ignacio Cirac

La xarxa d'instituts que té més impacte econòmic és la Fraunhofer Society amb uns 60 centres cofinanciats pel govern i les empreses.  Té un pressupost anual d'uns dos mil milions d'euros i rep una part dels seus ingressos de les seves patents.  Ara mateix un d'aquests instituts està desenvolupant la nova generació de materials compostos basada en la lignina en lloc del petroli.  La lignina és un subproducte de la indústria de la fusta i el paper i és pràcticament inexhaurible.

Alemanya té no solament campions globals com Siemens, Mercedes o BMW sinó que també té una sèrie de companyies anomenades "mitjanes" que són líders mundials en els seus nínxols.  Un exemple la companyia familiar Trumpf, desconeguda del gran públic, líder en tecnologia de làser industrial i que factura 2.400 milions d'euros.

La Fraunhofer Society va incorporar 3.000 nous investigadors en la pitxor fase de la crisi financera. Els nous centres Fraunhofer tenen assegurada la financiació de forma indefinida i no s'els evalúa durant els primers cinc anys d'existència, amb l'únic requeriment de que captin de les empreses el doble del capital que hi ha posat el govern.  De promig,  els seus investigadors passen al cap de 10 anys a les empreses i, viceversa, alguns dels millors enginyers de les indústries exerceixen de professors o directors dels seus instituts.  Aquesta fluidesa de talent contribueix a l'èxit de la innovació alemana.

I l'Estat Espanyol com es compara?  Bé, en una classificació recent ocupa el lloc número 10 entre els millors països en ciència, fruit de l'avanç espectacular dels darrers 30 anys, però només el 23 en nombre de patents. Aquí veieu la diferència amb Alemanya.

Què hi ha darrera del núvol informàtic?

Un dels centres de dades de Microsoft a Quincy (Washington) en un terreny que ocupa l'equivalent a 30 illes de l'Eixample

Sovint es parla del "núvol" en informàtica com una cosa etèrea on podem allotjar els nostres programes i fitxers informàtics. Però, quin substracte físic té el núvol? Com veieu els centres de dades que el sostenen són megainstal.lacions, són les fàbriques del segle XXI de les economies avançades i com a tals consumeixen una considerable quantitat d'energia. Per això sovint estan prop d'on es pot obtenir energia barata com a la vora del riu Columbia on a més del centre de dades de Microsoft hi ha un de Yahoo i un de Dell. L'energia hidroelèctrica és molt fiable, però, tot i així, Microsoft ha equipat el seu centre amb 40 generadors diesel gegantins perquè el servei per internet no es pot interrompre mai.  La companyia hidroelèctrica ha hagut de construir una subestació per a Micrsosoft que podria facilitar corrent a 29.000 cases americanes (que com sabeu per les pel.lícules no són  precisament petites).

Com veieu, l'email i els altres serveis d'internet no són, des del punt de vista energètic, tan eficients com sembla.

Curiosament, encara que l'energia hidroelèctrica està considerada per molts una energia neta i renovable, en els darrers anys s'han suprimit als E.U.A. més de mil preses.  Interfereixen amb el moviment dels salmons, causen pérdua d'oxigen en l'aigua, presenten riscos de trencament per envelliment, tenen una capacitat disminuïda d'emmagatzemar aigua degut als sediments acumulats, interrompen el flux normal dels rius, etc...

Els emprenedors americans

Elon Musk, cofundador de Paypal, Tesla i Space X




Tesla, un esportiu d'alta gamma totalment elèctric, accelera de 0 a 100 en  menys de 4 segons


L'estat espanyol i Catalunya tenen emprenedors. Per posar uns exemples de persones que, començant de zero, han arribat molt amunt tenim Isaac Andik (Mango) i Amancio Ortega (Zara), aquest darrer és un dels homes més rics del món.

No obstant, crec que als E.U.A. trobem emprenedors que estan en una altra categoria perquè s'han fet famosos en diferents camps i han retornat a la societat una bona part del que n'han obtingut. Paul Allen, per exemple, cofundador de Microsoft esponsoritza la recerca d'intel.ligència extraterrestre amb nombrosos radiotelescopis, ha fundat el Allen Institute for Brain Science i ha reclutat a Christof Koch per a dirigir-lo. Koch va col.laborar amb Crick (el codescobridor de l'ADN) en l'estudi de la consciència i és un dels científics que ha fet que l'estudi de com emergeix la consciència a partir de la matèria sigui un respectable camp d'investigació.  Tots coneixem també la tasca de Bill Gates en la fundació Melinda and Bill Gates en diverses malalties, entre elles la malària.

Avui us parlaré d'Elon Musk, sudafricà que va emigrar a Canadà als quinze anys. Va treballar en granges i fusteries fins que es va matricular a la Queen`s University d'Ontario. D'allí va passar a la Pennsylvania State University i es va llicenciar en econòmiques i física per a seguir un doctorat en física a Stanford que no va acabar perquè va fundar Zip2, empresa que va vendre a Compag per 300 milions de dòlars. Quan era a la universitat ja va identificar els tres sectors claus de futur on ell volia contribuir: internet, energia sostenible i exploració espacial. 

Més tard va confundar PayPal i desprès de vendre-la ha fundat Tesla Motors, Space X, Solar City i Everdream (un centre de dades).  Entre els seus projectes futurs hi han: un avió comercial del tamany d'un Boeing que s'enlairarà verticalment, una connexió anomenada Hyperloop que enllaçarà el centre de San Francisco i el de los Angeles en trenta minuts i una colònia humana a Mart en 10 o 15 anys. Una activitat tan frenètica ha tingut impacte en la seva vida emocional.  Ja s'ha divorciat dues vegades i encara que diu necessitar una companya sembla que no l'hi pot dedicar més de 10 hores a la setmana.

Amb tots els seus defectes (hi ha molts empleats que l'admiren, però altres que el critiquen), no hi ha dubte de que Musk és una persona excepcional. Space X és una companyia que fa beneficis, és la primera companyia privada que ha posat un coet a l'espai i té importants contractes amb la Nasa per enviar cargaments i astronautes a l'estació espacial. La seva riquesa s'estima és de 2.000 milions de dòlars. Té 41 anys.

Robòtica i altres avenços tecnològics

 

Baxter, un robot de l'empresa Rethink Robotics, especialment dissenyat per a poder treballar amb humans

 

 

 

Aquest dibuix il.lustra el possible llançament inaugural dels propers campionats mundials de futbol a Brasil (2014) per part d'un adolescent paraplègic ajudat per un exoesquelet

 

Estem, en el camp de la robótica, en un moment similar al començament dels ordinadors personals.  Fins ara els robots industrials estaven generalment apartats dels humans, ja que com a màquines, comporten els seus riscos.  Ara es pretenen apropar aquests dos mons. El robot Baxter permet aquesta col.laboració més estreta i es posa a la venda el mes d'Octubre per 22.000 dòlars. Es calcula que el seu cost horari serà de 4 dòlars, la qual cosa podria fer que certes indústries es puguessin tornar a localitzar a Occident, sobretot tenint en compte el cost i el temps de transport que influeix en la qualitat del servei. 

 

Encara que Baxter és programable, la manera com l'usuari normalment el farà fer noves tasques és mostrant-los-hi com ho fem amb els humans. Aquest i altres robots seran plataformes sobre les que altres desenvolupadors podran afegir hardware i software com s'ha fet amb els PCs.

 

L'altre camp en el que s'estan produint avenços espectaculars és en l'interfície cervell/robot, especialment indicat per les persones amb importants minusvalideses.  Ja s'ha aconseguit que una persona amb el seu cervell pugui dirigir un braç robòtic a agafar un vas i acostar-li a la boca. Científics de la universitat de Duke a Carolina del Nord han aconseguit que un mico al que s'han implantat electrodes en el seu cervell controli els moviments d'un avatar que veu en pantalla.  El mateix mico poc controlar un robot situat a la ciutat japonesa de Kyoto fent ús d'un protocol d'internet d'alta velocitat. Pel mundial del Brasil s'espera que un jove paraplègic amb un ordinador a la seva motxila capaç d'escanejar el seu cervell (una tècnica menys invasiva que la implantació d'electrodes) pugui transmetre les ordres del seu cervell a un exoesquelet que li permeti fer en llançament inaugural davant de 3.000 milions de persones, la qual cosa faria que aquestes s'adonguessin de les possibilitats que aquestes invencions poden suposar pels mutilats de guerres o accidentats.

 

Finalment, un altra avenç important s'està producint en el conreu d'òrgans per a transplantaments que fins ara presentaven el problema del rebuig. Es tracta de fer servir una estructura d'una atra persona o animal, però fins i tot ja hi ha qui ho fa de plàstic  pels òrgans més senzills, i sobre ella construir l'òrgan usant cèl.lules mare del  propi pacient, evitant, d'aquesta forma el rebuig.

 

 

 

 

 

 

 

Exoplanetes

Sistema planetari de l'estel HR 8799  (L'imatge central és un senyal residual desprès d'haver eliminat el llum de l'estel per una millor visualització dels tres planetes). Aquest estel és relativament jove (uns 30 milions d'anys) i està situat a 129 anys-llum de la Terra. Té un 50% més de massa que el Sol i una lluminositat de quasi 5 vegades la de la nostra estrella.

Actualment es coneixen 837 planetes en 660 sistemes planetaris més enllà del nostre sistema solar.  Això ha estat un desenvolupament molt recent,  ja que fins l'any 1992 no es van descobrir els primers exoplanetes al voltant d'un pulsar (un estel de neutrons) i fins l'any 1995 no es va descobrir el primer exoplaneta al voltant d'un estel dels anomenats de la "seqüència principal", estels normals, per dir-ho d'alguna manera.  Es calcula, basant-se en la proporció de planetes al voltant dels estels estudiats (amb l'objectiu de trobar-ne) que la Via Làctia podria tenir uns 160.000 milions de planetes al voltant d'estels i podrien haver-ni bilions flotant lliures en l'espai interestel.lar.  Normalment els exoplanetes es descobreixen de forma indirecta. Per exemple, perquè fan variar la velocitat radial dels seus estels (i modifiquen la longitud d'ona de la llum que ens arriba d'ells) o perquè els eclipsen al passar davant d'ells com va passar no fa gaire amb Venus i el Sol.  Poques vegades obtenim una evidència fotogràfica i la imatge que teniu al començament d'aquest bloc n'és un exemple.

Una gran proporció d'estels són binaris (consisteixen en dos estels propers, a vegades inclús més). Fins fa poc es pensava que aquests sistemes no podien tenir planetes en òrbites estables.  Ara, per primera vegada, el satèl.lit Kepler ha descobert un sistema planetari múltiple que sembla estable al voltant de dos estels, però de tamanys molt diferents. Aquest sistema, anomenat Kepler 47 està a 4.900 anys-llum de la Terra a la constel.lació del Cigne. L'estel central té el tamany del Sol i el secundari només és una tercera part del Sol. El planeta més proper té un període de 50 dies i el reu radi és 3 vegades el de la Terra. El segon planeta té un tamany semblant al de Neptú, té un període de 303 dies i està en la zona habitable, encara que és un planeta gasós i, per tant, segurament no alberga vida.

Aquí trobareu un fascinant vídeo de la Nasa que descriu com és aquest sistema solar.  Els avenços tecnològics i científics ens permeten viure en una època meravellosa en la que el nostre coneixement de l'univers s'enriqueix una mica cada dia.


http://www.nasa.gov/multimedia/videogallery/index.html?media_id=151299651

John von Neumann

Von Neumann (a l'esquerra) amb Robert Oppenheimer (director de l'IAS de Princeton) davant de l'ordinador que es va construir a l'Institut d'Estudis Avançats (IAS) que va facilitar els càlculs per les primeres bombes d'hidrogen, per la meteorologia moderna i per avenços importants en astronomia entre altres. A l'època McCarthy Oppenheimer va ser objecte d'una "cacera de bruixes" i Von Neumann va testificar a favor d'ell. Els dos van ser membres destacats del Projecte Manhattan que va desenvolupar la primera bomba atòmica.

Fa uns dies vaig acabar de llegir "Turing's Cathedral: The Origins of the Digital Universe" de George Dyson, fill del famós físic Freeman Dyson.  El llibre (una mica massa enciclopèdic i detallista pel meu gust)  és la fascinant història del grup de científics i enginyers que van participar en el naixement dels ordinadors digitals a l'Institut d'Estudis Avançats de Princeton i, al mateix temps, van contribuir de forma decisiva a la construcció de la primera bomba d'hidrogen.  El caràcter central d'aquestes dues grans invencions va ser John von Neumann al qui dedico aquest bloc. Sóc conscient de que dir que la bomba d'hidrogen va ser una gran invenció no és politicament correcte i esgarrifa pensar la contaminació atmosfèrica que van crear les proves amb morts humans incloses degut a males estimacions de la potència destructiva d'aquests artefactes.  No obstant, si algun dia la humanitat aconsegueix domar l'energia termonuclear (una forta aposta de la Unió Europea) segurament serà gràcies a aquests precedents.

John von Neumann era fill d'una família jueva hongaresa acomodada, ja que el seu pare era banquer. Va ser un nen prodigi amb una gran capacitat de càlcul mental,  ja que als sis anys podia dividir nombres de vuit xifres mentalment i als vuit anys estava familiaritzat amb el càlcul diferencial i integral.  Va ser un geni d'una intel.ligència portentosa . El famós matemàtic francés Jean Dieudonné es va referir a ell com "el darrer dels grans matemàtics" i el físic i premi Nobel Hans Bethe va dir d'ell: "A vegades em pregunto si un cervell com el del von Neumann no indica una espècie superior a l'home". De fet, als E.U.A. on va emigrar von Neumann junt amb altres companys hongaresos com Teller i Wigner, s'els coneixia pels marcians.  Ja veieu quina gran contribució va fer Hitler a la primacia dels E.U.A., forçant l'emigració de tants genis europeus. Von Neumann va ser un dels quatre primers membres de l' IAS en companyia de famosos com Einstein i Gödel. Va ser el primer en copsar els resultats revolucionaris de Gödel i de fet li va enviar a Gödel una conseqüència del seu primer teorema, anomenat avui el segon teorema de Gödel ja que el mateix Gödel l'havia derivat independenment ( un sistema axiomàtic que contingui l'aritmètica elemental no pot provar la seva consistència).

Les contribucions científiques de von Neumann abarquen des de la teoria de conjunts a la mecànica quàntica, passant per la teoria de jocs, la teoria dels autòmates cel.lulars, els fonaments teòrics dels ordinadors (desenvolupant les idees de Turing), la construcció dels primers ordinadors digitals amb un grup de científics i enginyers a Princeton, l'economia matemàtica, programació lineal, estadística, operadors hermítics en espais de Hilbert, etc.

Al contrari d'altres científics que no es mouen molt bé en societat, von Neumann va tenir gran influència en polítics i militars i també li agradaven les festes i les dones i vestia sempre molt elegantment.  Gràcies a les seves influències aconseguia diners per a projectes que haguessin tingut dificultats per a sortir endavant sense el seu poder de convenciment a les autoritats. Odiava a Hitler i si va està inmers en el desenvolupament d'armes atòmiques va ser per por de Hitler i més tard dels soviètics. Era partidari de l'àtac preventiu (ens hem de posar en l'època postguerra mundial on mitja Europa va caure darrera del teló d'acer).

Els seus interessos no eren només científics. Des de l'edat de sis anys era fluent en llatí i grec antic i quan estava morint-se de càncer li feia llegir obres de Tucídides en grec original al seu amic i geni polonès Stanislaw Ulam i, com  se sabia el text de memòria, li feia correccions si pronunciava malament una paraula o se saltava una línia. Era un expert en història bizantina.

Tenia freqüents multes de trànsit i quan va ser contractat com a consultor per Cuthbert Hurd d'IBM aquest li pagava les multes de trànsit.

Sovint anava a dormir amb un problema per a resoldre i al despertar el matí següent trobava la solució. També solia escriure petites notes en mig d'una festa que desprès es convertien en articles científics importants. En va escriure uns 150 en matèries molt diverses i només els articles publicats en una sola d'elles ja li haguessin reservat un lloc immortal entre els matemàtics.

En els seus darrers anys es va interessar en la biologia i en el cervell.  Diversos historiadors de la ciència s'han preguntat com hauria evolucionat si dos dels seus membres més ínclits, Turing i von Neumann no haguessin mort tan joves.

Al morir, fent esment de l'aposta de Pascal (si em converteixo i hi ha Déu hi guanyo i si no en hi ha no hi perdo res), es va convertir al catolicisme, encara que el seu germà pensa que només volia conversa amb un capellà catòlic.  Això va decebre alguns dels seus amics científics. El fet es que tenia por de morir.

Els bacteriòfags

                                              Un bacteriòfag

Fins ara la forma usual de tractar una infecció bacteriana era amb antibiòtics. Actualment això és cada vegada més difícil. Per una part els bacteris evolucionen i es fan resistents als antibiòtics i, per altra banda, les companyies farmacéutiques veuen com augmenten els costos per desenvolupar un nou medicament i el temps per a que aquest sigui aprovat. I, desprès de tot, nous bacteris evolucionaran i es faran resistents molt ràpidament al nou antibiòtic.

A l'antiga Unió Soviètica hi ha des de fa temps la tradició d'atacar els bacteris amb uns virus que els infecten, produeixen uns enzims que es diuen lisines i trenquen els bacteris a trossos donant lloc a més virus.  Sembla mentida, però cada dos dies la meitat dels bacteris sobre la superfície de la Terra són aniquiliats per bacteriòfags.  Hi han 10 vegades més bacteriòfags que bacteris i, per tant, són ells els que ho controlen tot (recordeu el bloc anterior on parlava de la importància dels bacteris en el cos humà).

De fet, els bacteriòfags ja van ser usats fa 100 anys contra els bacteris, abans de que es descobrissin els antibiòtics.  Pfizer, per exemple, és una de les companyies farmacéutiques que en el seu moment els va estudiar com a terapia contra els bacteris. Avui en dia un institut de Georgia encara els usa i hi ha gent que hi acudeix quan no es troben antibiòtics eficaços com és el cas d'úlceres de peu en diabètics.  A diferència dels antibiòtics que són d'ampli espectre, els bacteriòfags són molt específics i només maten un tipus concret de bacteri.

De totes maneres, les autoritats no aprovaran tractaments amb bacteriòfags sense examinar-ne les conseqüències, ja que, amb la seva acció, els virus agafen ADN dels bacteris i l'incorporen i això pot presentar riscos.  Ara bé com que l'acció mortal dels bacteriòfags es porta a terme amb els enzims que produeixen, ara s'estan purificant aquests enzims lítics i s'estan assajant tractaments amb ells. El que fan els enzims es produir forats en les membranes dels bacteris i aquests moren instantàniament. Com que els enzims no destruixen teixit humà i són eliminats ràpidament del cos, es creu que el tractament és segur.  Els enzims han estat ja provats en diversos tipus d'infeccions en animals amb resultats sorprenents per la seva eficàcia.  El problema és la seva especificitat, un enzim diferent per a cada infecció. Les companyies farmacéutiques voldrien un enzim que servís per diverses malalties.  Ara ja s'han desenvolupat enzims de més ampli espectre, però, clar, aleshores maten els bacteris bons també i això és un problema.

Els científics han desenvolupat un enzim que mata l'àntrax.  En cas d'un atac terrorista amb àntrax es tardaria molt en descontaminar la zona perquè les espores són molt resistents i s'han d'usar materials corrosius. Amb el nou bacteriòfag es poden matar el 99.99 per cent de les espores en 20 minuts.

La pregunta és si els bacteris poden fer-se resistents a aquests enzims. Sembla que per la manera com actuen aquests enzims sobre parts dels bacteris que aquests no poden canviar no és fàcil que això passi, però, clar, no es pot garantir.

La companyia americana ContraFect, que ha estat estudiant els bacteriòfags durant 10 anys, portarà a terme aquest any la primera prova d'aquests enzims amb humans amb un enzim anomenat CF-301 contra l'estafilococus aureus.

El microbioma, una nova frontera de la ciència

El nostre cos és un ecosistema que els científics estan començant a descobrir i salvaguardar com a especialistes en” gestió de vida salvatge microbiana”. El cos humà conté 10 vegades més microbis que cél.lules humanes: bacteris, fongs i virus. El Projecte del Microbioma Humà ja porta comptabilitzats 5 milions de gens. No hi ha dubte que aquesta serà una de les grans àrees de recerca de les properes dècades.

Per posar un exemple curiós. Recentment s’ha investigat com canvia el microbioma vaginal de les dones que estan embarassades.   Una de les espècies dominants que es troben a la vagina de les dones en estat és el Lactobacillus johnsonii, que normalment es troba en el budell i que facilita la digestió de la llet.  Sembla que l’aparició d’aquest microbi en la vagina facilita que en el moment del naixement l’infant quedi banyat en aquest microbi i l’acabi ingerint, la qual cosa facilitarà la digestió de la llet materna.  Aquesta llet té unes 600 espècies de bacteris i alguns sucres anomenats oligosacàrids que els infants no poden digerir i que serveixen d’aliment als bacteris beneficiosos.  Quants més d’aquests hi hagin, més difícil és que els bacteris perjudicials s’instal.lin en el cos de l’infant.

Els científics han desenvolupat ratolins que no tenen microbioma. Això fa que el sistema inmunitari tingui una sobrereacció causant inflamacions danyines.  Si s’els donen bacteris quan són joves es poden corregir aquestes conseqüències, però és massa tard si es fa quan són adults.

En la boca de qualsevol persona es poden trobar entre 75 i 100 bacteris, però les espècies varien de persona a persona i s’hi poden trobar més de 5.000.  Es un gran misteri com el sistema inmunitari decideix a quins microbis atacar i quins no, la qual cosa és una sort  perquè els microbis faciliten moltes tasques com l’elaboració de vitamines, la digestió de plantes i en la pell eviten que aquesta es fracturi impedint així la penetració de gèrmens dolents.

Els antibiòtics d’espectre ampli maten també els microbis beneficiosos i no és fàcil restaurar l’ecosistema.  El Clostridium difficile, per exemple, invadeix de vegades el budell desprès d’un tractament amb antibiòtics. Ara, per a restaurar els microbis beneficiosos s’assagen supositoris fecals de persones sanes. En un estudi recent s’ha vist que aquest tractament és efectiu en un 83% dels casos per erradicar el Clostridium difficile,  pel qual,  només als Estats Units,  es van hospitalitzar més de 300.000 persones en l’any 2009.  La obesitat pot tenir també relació amb els canvis en el microbioma,  segons s’ha vist en ratolins prims a qui s’ha injectat bacteris de ratolins obesos.

¿Què és una flama?

Quan s'encèn un combustible, aquest reacciona amb l'oxigen de l'aire i aquesta reacció produeix el gas que és la flama, que només és un gas calent que brilla i dóna calor.  La llum i la calor es generen de la següent manera. Quan els àtoms del combustible s'escalfen es mouen més ràpid. Aquest augment d'energia fa que els electrons saltin a òrbites de més energia. Els electrons tenen tendència a tornar a les seves òrbites i, al fer-ho, emeten fotons que percebim com llum i calor.

Els àtoms del combustible els podem excitar, per exemple, amb un llumí i els àtoms del llumí els excitem amb el fregament.

Aquest vídeo en anglés ho explica molt gràficament.

http://blogs.scientificamerican.com/video-of-the-week/2012/06/13/flame/?WT_mc_id=SA_DD_20120614

Els moviments del estels al voltant del centre galàctic revelen el forat negre supermassiu

Aquí teniu un primer vídeo, però mireu el segon: cliqueu sobre l'enllaç i quan aparegui el vídeo cliqueu per a començar el vídeo.
http://www.youtube.com/embed/k7xl_zjz0o8

L'estel que s'aproxima més ràpidament al forat negre del centre de la galàxia marcat amb un signe + ho fa a 12000 km/s, una velocitat 400 vegades més alta que la de la Terra al voltant del Sol la qual cosa revela la força del forat negre de massa equivalent a 4 milions de sols

El forat negre està en un punt anomenat Sagitari A*.   Aquests moviments han estat estudiats al llarg de 16 anys pels investigadors del institut Max Planck liderats per Reinhard Genzel i per Andrea Ghez i el seu grup a UCLA. Als dos grups s'els ha concedit recentment el premi Crafoord per aquestes investigacions.

Per què el virus de la sida és tan difícil de combatre?

A risc de rebre una rectificació d'un expert com és el meu amic Ventura Clotet us volia donar aquest enllaç que explica molt bé perquè el virus de la sida és tan difícil de combatre. Hi han dues raons:

En primer lloc té una gran habilitat per a canviar el recobriment proteínic i això fa que el sistema immunològic tingui dificultats per a detectar-lo.

Segon i més important: ataca les cél.lules CD4+ del sistema immunològic.  Aquestes cél.lules fan de controladors del sistema i absenta la seva funcionalitat les demés cél.lules del sistema no saben qué fer i el pacient queda exposat a tota classe de malalties com la tuberculosi, meningitis, pulmonia, càncer, etc.

Mireu el vídeo:

http://www.scientificamerican.com/video.cfm?id=instant-egghead-why-is-2012-06-06&WT.mc_id=SA_DD_20120607

El trànsit de Venus i la detecció d'exoplanetes

El pas de Venus davant del Sol que tindrà lloc demà, i que a Catalunya només podrem observar a l'alba i per un curt període de temps (atenció a protegir-se els ulls!),  és un fenòmen que només s'ha observat sis vegades que es tingui constància, la primera en el 1639, encara que Kepler va predir el trànsit del 1631.  Els trànsits es produeixen en parelles vuit anys apart i amb uns cent anys entre una parella i la següent. Per tant, la propera ocasió serà en el segle XXII (2117). Una de les famoses observacions va ser la del Capità Cook en el 1769 a la Polinèsia.  Venus apareixerà com una petita piga a la cara del Sol i això farà que la intensitat lumínica de la nostra estrella disminueixi lleugerament.

Aquest és un dels mètodes que s'usen per a descobir exoplanetes mirant les disminucions en les intensitats de llum dels estels quan els planetes les eclipsen parcialment.

Un altre mètode el teniu representat en la figura adjunta.  Es la variació en la velocitat radial del estel quan un planeta passa a prop seu i que fa que si l'estel s'allunya de nosaltres la seva llum es veu més vermella (efecte Doppler similar al xiulet d'un tren que s'allunya) i, en canvi, es veu més blava si l'estel s'aproxima a nosaltres. Naturalment això fins ara només servia per planetes gegants propers als estels,  quan les variacions de la velocitat són més pronunciades.  L'espectrògraf HARPS europeu instal.lat a l'observatori xilé de La Silla pot detectar canvis de velocitat de tan sols un metre per segon, similar a la velocitat d'una persona caminant. Però si volem detectar planetes similars a la Terra no és suficient perquè aquesta només causa una variació de 9 cm per segon.  Ara un grup d'investigadors han desenvolupat una tècnica de calibració usant el que anomenen una "pinta" de freqüències làser que permetrà detectar planetes com la Terra.

Això obre noves possibilitats per a investigar planetes on es pugui detectar vida.

En una altra notícia rellevant que també obre noves possibilitats dins del sistema solar val a destacar que el fundador de Space X ha dit que creu possible enviar astronautes a Mart en un plaç màxim de 20 anys. Elon Musk va ser el fundador de PayPal i a continuació ha fundat Tesla Motors (fabricant d'un vehicle elèctric esportiu amb una impressionant acceleració de 0 a 60 milles o 96,6 kms per hora en 3,7 segons) i més tard Space X, la primera empresa privada que ha enviat un càpsula a l'estació espacial.  Com veieu, això sí que és un emprenedor!

Carlo Rovelli i la ciència

La ciència parteix d'observacions de les que obtenim dades que organitzem en teories.  Les teories són suggerides per les dades, les comprovem amb més dades i a mesura que avança el temps obtenim més dades que, o reforcen les teories o les refuten,  i hem de trobar noves teories.


En aquesta versió de la ciència sembla que el que és més rellevant siguin les dades empíriques,  ja que aquestes permaneixen i les teories van canviant.


Carlo Rovelli, que dirigeix un grup de recerca sobre gravetat quàntica a la Universitat de la Mediterrània, a Marsella, creu que falta alguna cosa en aquesta versió standard de la metodologia científica.


Rovelli ha escrit un llibre sobre Anaximandre a qui considera el primer científic.  Abans d'Anaximandre totes les civilitzacions del planeta dividien el món en dues parts, el cel sobre el nostre cap i la terra sota els nostres peus. Hi havia el sobre i el sota, les coses pesants queien des de dalt.  Anaximandre va dir: "La Terra és un cos finit que flota a l'espai, sense caure, i el cel està tot al seu voltant". ( Aquesta revelació no va arribar a Xina fins el segle XVII de la mà dels jesuïtes).  La pregunta que ens podríem fer és: "¿Com és que al Terra no cau si flota a l'espai?". Anaximandre no contesta aquesta pregunta, el que fa és qüestionar la pregunta. ¿Per què hauria de caure la Terra?  El que cauen són els objectes sobre la Terra, tant si vius a Europa com si vius a Austràlia.  Anaximandre ens ofereix una altra visió de la realitat, descobreix una veritat que, en certa manera, és una veritat negativa.  Ens llliura d'un prejudici.  Carlo Rovelli creu que aquesta història és interessant perquè es repeteix en cada pas fonamental de la física.  No es tracta tant de canviar les teories com de canviar la manera com veiem el món.  


Quan Einstein contrueix la relativitat especial no es carrega la teoria de Newton i la de Maxwell, respecta les dues, encara que hi ha una contradicció entre elles. Per a resoldre-la, Einstein ens canvia el concepte de temps.  La ciència és, sobretot, el comprende alguna cosa nova sobre el món, construint una nova visió de la realitat que funciona millor que l'anterior. 


El que és important de la relativitat general és la nova visió de l'espai-temps corbat per la matèria-energia, no la dada de que el periheli de Mercuri es mou tal i com ho calcula la relativitat general i no la teoria de Newton. La relativitat general ens prediu el Big Bang i els forats negres. És el contingut de la teoria el que és important.  En el camp de la biologia, la teoria de l'evolució  i la genètica ens diuen que tots els éssers vius tenim un ancestre comú. Aquest és un dels continguts importants de la teoria, no els fets específics usats per a comprovar la teoria. 


Ara Rovelli està intentant unir la gravetat i la mecànica quàntica partint de les dues teories, però canviant la nostra visió de la realitat, com va fer Einstein. En la seva teoria ni l'espai ni el temps venen pre-donats sinó que emergeixen de la teoria.  La seva teoria, Loop Quantum Gravity, es contraposa amb l'alternativa teoria de cordes que no té en compte ni la relativitat general ni la mecànica quàntica, però parteix de l'espai i el temps com  a fonamentals.


Amb reminiscències del que ens deia Firestein en l'anterior bloc, Rovelli també ens diu que la ciència és incerta.   Ara bé és el coneixement més fiable que tenim en el present. Les idees científiques no són creïbles perquè siguin certes, sinó perquè són les que han sobreviscut totes les possibles crítiques passades, són creïbles perquè es posen a l'abast de tothom per a ser criticades. 


En aquest sentit, Rovelli creu que qualsevol esforç per a fer compatible ciència i religió, o almenys fer-les anar per vies paral.leles, és impossible, però per una raó oposada a la que es creu habitualment.  Es inevitable no perquè la ciència pretengui conèixer les respostes, sinó perquè la ciència ens recorda cada dia que no coneixem les respostes de moltes coses encara. En el pensament religiós això és generalment inacceptable. El que és inacceptable no és un científic que digui: "Jo sé això", sinó un científic que diu: "Jo no ho sé, com pots estar segur d'això?".   La religió, en general, vol veritats que no es puguin qüestionar. 

La ignorància com a font del coneixement científic

Acabo de llegir un curt llibre amb el títol de "Ignorance: How It Drives Science" d'un neurocientífic de Columbia, Stuart Firestein.

La història d'aquest home ja és en ella mateixa interessant. Resulta que va treballar 15 anys en el món del teatre abans de començar una carrera universitària de biologia als 30 anys, degut al seu interés pels animals.  A continuació es va doctorar i ara dirigeix la Facultat de Biologia de Columbia.

Explica que al fer un curs sobre neurociència cel.lular i molecular, basat en un llibre de text de 1.414 pàgines es va adonar de que, inconscientment, trametia als estudiants la idea de que quasi tot estava ja descobert en neurociència i que la ciència és una acumulació de fets.  Alguns estudiants li feien preguntes com: "¿Això entrarà a l'examen?".  En canvi, quan es reunia amb els seus col.legues al bar no parlaven dels fets ja coneguts sinó de les preguntes que es feien, dels misteris per descobrir.

Ja el poeta Yeats havia afirmat que "la educació no consisteix en omplir una galleda, sinó en encendre un foc". Quina metàfora poètica que sintetiza de forma tan brillant l'essència de l'educació!

Firestein va decidir començar un curs sobre ignorància al qual invita científics de diferents especialitats (físics, matemàtics, zoòlegs, etc...) a explicar en què treballen, quines són les coses que ignoren i voldrien conèixer.  El resultat ha estat aquest llibre que us recomano i on descobrireu coses tals com que no solament als primats es reconeixen en el mirall sinó que també ho fan els dofins i els elefants.  O que els malalts de Parkinson no són intrínsecament lents, ho prova el fet de que no moren per accidents més del que ho fa la resta de la població. Simplement no estan motivats per anar ràpid resultat de la mort d'unes 25.000 neurones en una regió determinada. Resulta que aquestes neurones es comuniquen amb moltes altres usant un neurotransmissor, la dopamina. La dopamina està relacionada amb els circuits de recompensa.  Els pacients de Parkinson no estan motivats per fer les coses ràpidament, però si hi ha un foc correran com una persona normal.

Firestein creu que es un deure dels científics fer la ciència accessible al gran públic, entre altres raons,  perquè els contribuents la financiem i perquè forma part com l'art i la literatura de la cultura occidental. I una manera d'engrescar al públic és explicar-li les fronteres actuals de la ciència, els misteris que estan per resoldre.

El fascinant funcionament electroquímic del cervell

El cervell conté uns 100.000 milions de neurones interconnectades. Un milímetre cúbic de cervell té uns 1.000 milions de connexions.  Les neurones consten d'un cos central i múltiples ramificacions que s'anomenen neurites que són de dues classes: dendrites i axon.  Hi han uns punts de comunicació que s'anomenen sinapsis.

Les neurones segreguen unes substàncies químiques anomenades neurotransmissors que encaixen en substàncies anomenades receptors en la neurona que rep la informació com una clau en un pany. La conclusió és que "el cervell segrega pensaments" (ja que amb els neurotransmissors es produeixen les idees).

Típics neurotransmissors són el glutamat i l'àcid gamma amino butíric  (GABA). S'han descobert més d'un centenar de neurotransmissors.  Cada neurona segrega un o uns pocs neurotransmissors. Si una droga imita un d'aquests neurotransmissors ja es veu que pot afectar fàcilment la ment.  La nicotina, per exemple, activa els receptors de l'aceticolina. 

Els senyals químics solen ser lents i, en canvi, la reacció del nostre cos a situacions de perill ha de ser ràpida. Com es conjuga això? Una de les raons de la rapidesa és que les distàncies que recorren els neurotransmissors són molt petites. Ara bé, els neurotransmissors que viatgen per un medi acuós salí es podrien escampar a altres neurones. Com aconseguim que no vagin a parar a aquelles que no són  el seu destí?  Hi ha un reciclatge de neurotransmissors conjuntament amb una degradació i així es manté l'especificitat.  Aquestos mateixos processos controlen el temps d'acció dels neurotransmissors i així aconseguim senyals ràpides, precises en el temps i específiques a les neurones on han d'anar.

Però el cervell també genera electricitat dins de les neurones, ja que les neurites contenen aigua salada que és conductora.

L'axó (transmissor del senyal) divergeix i les dendrites (receptores) convergeixen.   La sinapsi típica va d'axó a dendrita.  Els senyals elèctrics dels axons i de les dendrites també són diferents. El de l'axó consisteix en polsos curts anomenats potencials d'acció i cadascun dura aproximadament un milisegon.  Quan passa això es diu que la neurona està activa. El sistema s'assembla al del telèfon on ones acústiques  es transformen en senyals  elèctrics en l'emissió i al revés en la recepció,  ja que els senyals elèctrics  (avui en dia senyals de llum en les fibres óptiques) són més fiables en les llargues distàncies.  El cervell usa el mateix sistema per enviar senyals elèctrics a punts més distants. La diferència amb la telefonia és que en les neurones la informació circula en una sola direcció.  La major part de la distància es cobreix amb senyals elèctrics dins de les neurones i només amb senyals químics entre la curtíssima distància entre les neurones. 

Per deixar-ho més clar: una sinapsi s'activa quan un  pols elèctric de l'axó fa segregar un neurotransmissor.  A l'altre costat de la sinapsi els receptors reben el neurotransmissor i aleshores fan que el corrent flueixi.  Ara bé la majoria de les sinapsis són febles. El senyal elèctric que produeixen  és massa feble per a fer que la neurona produeixi els polsos que la caracteritzen quan està activa. 

Succeix que el pols d'un axó no es debilita quan es divideix en branques.  Totes les sinapsis amb que es connecta l'axò són estimulades a segregar neurotransmissors que es connecten amb diverses neurones que tindran funcions diferents. Gràcies a això,  l'input d'un sentit pot estimular diversos órgans. Si veiem un amic, per exemple, correrem cap a ell al mateix temps que cridem el seu nom.  Ara, és clar que el senyal  produit per l'òrgan sensorial ha de tenir inhibidors, si no fos aquest cas a la vista de l'amic pot ser ens entraria gana com  quan veiem un pastís.  Les branques de les dendrites, al revés de les dels axons que divergeixen, convergeixen.  Aleshores quan s'ajunten diverses senyals febles és quan finalment la neurona s'excita.

Es com un sistema democràtic de vots, si prou neurones voten la neurona receptora s'excita, però no totes les sinapsis tenen la mateixa força, aquí no val alló de "una persona, un vot".   I endemés, també existeixen els vots negatius que seran els inhibidors que ja hem esmentat.  Una sinapsis excitadora és la que fa que el corrent elèctric flueixi cap dins de la neurona receptora. Una sinapsi inhibidora fa que el corrent flueixi al revés.  La necessitat de inhibir és pot ser la raó principal per la qual el cervell fa servir les sinapsis i els neurotransmissors.  Hi han,  però, sinapsis que transmeten senyals elèctrics directament sense neurotransmissors i que són més ràpides, però aquestes són purament excitadores.

Les neurones també es classifiquen en neurones excitadores i inhibidores. Les primeres, per exemple, només exciten les neurones a les que transmeten el senyal. Les segones, en canvi, només inhibeixen.  Les sinapsis receptores, pel contrari , poden ser una mescla de excitadores i inhibidores.  Hem d'aclarir, però que les neurones no canvien el seu comportament. Les que exciten sempre exciten a cadascuna de les neurones amb les que estan connectades i les inhibidores sempre inhibeixen. En moltes regions del cervell la majoria de neurones són excitadores.  Un sedatiu, per exemple, actúa incrementant la força de la inhibició, per a calmar l'activitat.

Per tant, tenim dos mecanismes per a evitar que les neurons es disparin de forma indiscriminada: el llindar sota el qual la neurona no s'excita si no rep un senyal prou fort i la inhibició sinàptica.  El cervell ha de ser molt més complex que una xarxa telefònica perquè també llença molta informació (quan l'inhibeix).  De fet, les neurones, més que transmetre informació, computen.

No és una meravella que aquest òrgan tan sofisticat hagi aparegut a l'univers sense cap intervenció sobrenatural?  Això sí propulsat per l'evolució al llarg de milers de milions d'anys.  L'altra meravella és que d'una gran quantitat de parts relativament simples com són les neurones emergeixi la ment conscient.  Això era abans díficil d'admetre, però ara ja sabem que els ordinadors poden jugar molt bé als escacs, per exemple, però els seus components són, en realitat, molt senzills.  De totes formes,  comprendre com es produeix aquest miracle que fa que la complexa organització del cervell dongui origin a les nostres percepcions, idees, emocions o sentiments és el problema central de la neurociència. 

Cervell masculí/cervell femení. Com influencia el nivell de testosterona.

Aquest és un tema que es pot considerar políticament incorrecte, però el fet és que el tamany del cervell de les dones és un 8% menor que el dels homes, de promig. Això, evidentment, no vol dir res, però hi han altres diferències anatòmiques com el nombre de connexions entre neurones que en el cervell dels homes és 30% més alt que en el de les dones, de promig. Insisteixo en això del promig. Es el resultat d'examinar, per exemple, 1.000 cervells d'homes i 1.000 de dones. També hi han diferències en les regions del cervell.  L'amígdala, un centre de les emocions, tendeix a ser més gran en els homes i, en canvi, el "planum temporale", un centre relacionat amb el llenguatge, és més gran en les dones.  Això en el que es refereix a anatomia, però en l'aspecte psicològic les dones tendeixen a desenvolupar més rapidament l'empatia i els homes són més sistematitzadors.  D'això no s'han d'extreure conclusions discriminatòries, entre altres coses, perquè parlem de promigs.

Encara que és evident que la cultura i l'educació, sobretot en el passat, han influenciat en el comportament de les dones com a diferent del dels homes, sembla que hi han diferències genètiques. En un experiment realitzat pel professor de la universitat de Cambridge Simon Baron-Cohen amb bebés a les 24h de nèixer, els mascles prestaven més atenció a un objecte mòbil que penjava sobre el bressol i les femelles més a la cara d'una persona.

Baron-Cohen és un especialista en autisme, una condició que es presenta amb molta més freqüència en els nois que en les noies.  En els darrers 10 anys ha efectuat un estudi de les correlacions del nivell de testosterona en el fetus amb diverses manifestacions del comportament dels nens fins els 12 anys, que demostra que la testosterona masculinitza el cervell.  Els resultats d'aquest estudi confirmen experiments fets amb animals. Degut als problemes ètics que suposa experimentar amb fetus, Baron-Cohen va demanar permís a 500 mares que feien el test de l' amniocentesis per poder examinar el contingut de testosterona en el líquid que els hi era extret. La hipòtesi, verificada en animals, és que la gran producció de testosterona que té lloc quan el fetus es desenvolupa afecta a l'estructura del cervell: quan més testosterona més masculí és el cervell. Si a una rata femella se l'injecta testosterona trobarà més fàcilment la sortida d'un laberint.

Els resultats obtinguts per l'equip de Baron Cohen són els següents:

-A l'any van mirar la duració que els bebés mantenen el contacte visual amb els ulls de la mare i això estava inversament relacionat amb el nivell de testosterona.  Aquest era un aspecte que interessava a Baron Cohen perquè els autistes contacten poc amb els ulls.

-Als dos anys van mirar al desenvolupament del llenguatge que anava des de 20 paraules de vocabulari a 600, també inversament relacionat amb el nivell de testosterona.

-Als quatre anys van mirar els nivells d'empatia (mesurada de diverses maneres), igualment inversament correlacionada amb la testosterona.  També van mirar el nivell de sistematització, aquesta vegada correlacionat positivament amb la testosterona

-Als vuit anys van examinar el cervell dels nens i nenes amb resonància magnètica i van veure el tipus de diferències ja esmentades, per exemple en el "planum temporale" i també el cos callòs que comunica els dos hemisferis.

A fi de veure el nivell de correspondència entre la testosterona prenatal i l'autisme cal una població més gran ja que l'autisme efecte a aproximadament un u per cent de la població.

Per sort, Dinamarca té 100.000 mostres  congelades de líquid amniòtic recollides des del 1980 i endemés té un registre de totes les condicions psiquiàtriques dels seus ciutadans.

Dins del 2012 s'espera tenir els resultats d'aquest estudi que pot ser correlacionarà els nivells de testosterona prenatal amb l'autisme.

De totes maneres, encara quedaran moltes preguntes.  ¿Qué causa la variació del nivell de testosterona? Es coneixen 25 gens que poden influir en els nivells de testosterona, apart d'altres factors.   ¿Com afecta la testosterona al desenvolupament del cervell?  La testosterona, per a que faci el seu efecte, s'ha d'unir als receptors andrògins que estan per tot el cos, en particular en el cervell.  Una vegada unida als receptors la testosterona fa unes quantes coses com modular els neurotransmissors tals com la serotonia o el GABA. I també afecte les connexions que les neurones fan les unes amb les altres i el rati com es trenquen algunes d'aquestes connexions.

L'autisme abans es diagnosticava en un de cada 2500 nens i ara es en un u per cent, però és possible que ara tinguem més facilitat de diagnòstic que abans.  Un estudi que va relacionar aquest augment amb la vacuna trivalent ha estat desmentit però ha fet que augmenti els casos de sarampió per la por que van tenir els pares en vacunar els fills.

¿Es poden esborrar els records?

Encara que molts dels esforços en medicina del cervell van dirigits a que els records no s'esborrin (Alzheimer), poder esborrar una part de la memòria també pot ser d'interés en casos com els de certs traumes com accidents, violacions, guerres, etc. o adiccions o fòbies.

Experimentant amb rates que han sofert petits xocs elèctrics que condicionen el seu comportament s'ha aconseguit esborrar aquest record introduint un component anomenat ZIP en el seu hipocamp.  Els investigadors han descobert que és una proteïna, la PKMzeta que és la responsable de que els records pervisquin.  Resulta que ZIP és l'antagonista d'aquesta proteïna.

Naturalment, estem encara lluny de poder aplicar una substància com ZIP per a curar els humans dels seus records traumàtics, ja que ZIP no és específic i esborra totes les memòries.

De totes maneres,  el que causa l'estrès post-traumàtic és la consolidació del record quan aquest passa de la memòria de curt plaç a la de llarg plaç. Les memòries de llarg plaç necessiten el neurotransmissor norepinefrina que promou la síntesi de proteïnes en l'amígdala. Per tant, sembla que poden interferir amb el procés de formació de memòries de llarg plaç si disminuim la norepinefrina i una de les molécules que ho pot fer és el propanolol que s'usa per a tractar la hipertensió. Sembla que si s'administra aquest medicament a les poques hores d'un fet traumàtic el record no s'esborra però sí disminueix el component fortament emocional associat amb ell.

Per seguir estudiant com atacar aquests problemes amb diverses estratègies és important conèixer com es formen els records. Les memòries es formen en el cervell quan un grup de neurones es disparen conjuntament. Un estímul exterior fa que una neurona s'exciti, aquesta excita una altra i així succesivament. Si les excitacions es repeteixen i les neurones es disparen quasi sincrònicament tenim un procés anomenat consolidació i el record passa a forma part de la memòria de llarg plaç. Aleshores podem pensar en tres estratègies per ensenyar el cervell a oblidar:

1) Esborrat. Es tracta de trencar els enllaços entre les neurones. Aquí hauria d'actuar una molécula com el ZIP inhibint la PKMzeta que estabilitza els enllaços de les neurones. Ja hem vist que aquesta estratègia no és encara aplicable als humans per la manca d'espeficitat de ZIP.

2) Esmorteïment. Aquí podríem usar un component com el propanolol, millor abans de que es consolidi el record,  poc temps desprès de l'experiència traumàtica.

3) Substitució. Pot ser en el futur amb algun tipus de droga, però, de moment, fent servir, per exemple, realitat virtual. Això s'aplica a ex-combatents fent-los reviure l'episodi traumàtic amb més detall.  Per dir-ho d'alguna manera: el record traumàtic és com si obríssim un llibre en una pàgina que ens fa por i això ens impulsa a tancar-lo. Cal llegir tot el capítol.   Això s'ha de fer de forma gradual. Per exemple, si algú té fòbia a les serps, primer veu la paraula serp, desprès veu una foto d'una serp i més tard una serp real en una gàbia. De mica en mica el record traumàtic es substituit per un altre record que no ho és.

Darrerament, aquest procés es complementa administrant un antibiòtic, la D-cicloserina, que accelera l'adquisició de memòries.

Haureu notat que els investigadors fan servir molècules que tenen altres usos per aquests temes.  Això es degut a que el procés per a que un nou medicament sigui aprovat per ús humà és llarguíssim i costosíssim i només les companyies farmacéutiques se´l poden permetre, però no un laboratori format per investigadors.

Continuarem parlant del món fascinant del cervell. Entendre  el que aparentment és l'òrgan més complex creat per l´univers és un desl grans reptes del segle XXI.