Sesudos científicos de día, ocurrentes monologuistas de noche. Matemáticos, bioquímicos, físicos… han decidido sacarle chispa a la ciencia y han creado The Big Van Theory, un espectáculo con el que recorren España en una furgoneta. Asimismo, han escrito un libro en el que explican con humor conceptos complejos. Hemos puesto a prueba a cinco de ellos. [Este artículo fue publicado el 7/12/2014] Por Manuela Giménez/ Fotografías: Daniel Méndez
¿Cómo es un ordenador cuántico?
Por Eduardo Sáenz de Cabezón (Doctor en Matemáticas)
«Con la computación cuántica se pueden calcular y representar varias cosas a la vez»
«Tan pequeñitos son los circuitos y componentes de los nuevos ordenadores que han empezado a sufrir los efectos de la mecánica cuántica, esa que funciona solo a niveles minúsculos. Pero como siempre hay quien de un problema saca una ventaja, surgió quien decidió usar los efectos cuánticos para mejorar los ordenadores. Richard Feynman empezó con la idea, pero fue David Deutsch en 1985 quien diseñó las bases de la computación cuántica, que sería, en teoría, capaz de realizar tareas que la computación clásica no puede hacer, y eso gracias al paralelismo cuántico, a la capacidad de hacer varias cosas al mismo tiempo. Así como los componentes de los ordenadores normales, los bits, solo pueden estar en uno de dos estados -cero 0 uno-, los componentes de los ordenadores cuánticos, los qubits, pueden estar en una superposición de ambos. O sea, que permiten representar y calcular varias cosas simultáneamente.No es que los qubits vayan cambiando de tarea muy rápido, es que las pueden hacer a la vez…
En teoría, los ordenadores cuánticos pueden hacer todo lo que hacen los normales, y más, pero no por ello mejor; son necesarios algoritmos capaces de aprovechar las ventajas que ofrecen los qubits. Es complicado, pero se ha hecho. El llamado algoritmo de Shor para la factorización de números, podría por ejemplo dar al traste él solito con la seguridad actual en Internet (pero, ‘tranquis’, que hay solución cuántica). ¿Y todo eso cuándo llega a las tiendas de informática? De momento hay que esperar. Por ahora los ordenadores cuánticos son muy básicos y están realmente en pañales, por ser generosos. Pero no hace tanto que los ordenadores normales no eran tampoco más que ideas en la cabeza del científico Alan Turing…»
→ Definición: la computación cuántica se basa en el uso de qubits y da lugar a otras puertas lógicas que hacen posibles nuevos algoritmos.
¿Alguien entiende el bosón de Higgs?
Por Javier Santaolalla (Doctor en física en el CERN e Ingeniero de Telecomunicaciones)
«La casa de los Preysler recibe a la crema y nata de la sociedad española. La sala está a rebosar, pero el pequeño Nicolás se las arregla para desplazarse entre los invitados, hacerse fotos con artistas, banqueros, políticos… Nicolás se desplaza ágil y sin dificultad por la fiesta. De repente, el murmullo general se apaga: entra Isabel. Todos van hacia ella. A duras penas puede avanzar, la atropella la multitud. No hay ninguna analogía perfecta para entender cómo funciona el campo de Higgs y su partícula asociada, el bosón de Higgs, pero esta es bastante aproximada. Isaac Newton predijo el movimiento de los astros y lo asoció a la extraña fuerza que nos mantiene ‘pegados’ a la Tierra a través de su masa, sin llegar a entender la naturaleza de esta fuerza: la gravedad. Albert Einstein explicó el mecanismo detrás de la gravedad como un alabeo del tejido espacio-tiempo debido a la masa y energía en cada punto del universo, pero no llegó a entender cómo se generaba la masa.
«En una fiesta multitudinaria el pequeño Nicolás, saludando a todos, es una partícula sin masa»
Hoy, gracias al trabajo de grandes científicos -entre ellos, Peter Higgs- hemos resuelto el dilema. La masa es esa ‘resistencia’ al movimiento causada por los invitados a la fiesta, el campo de Higgs. Nicolás, capaz de moverse con fluidez, sería una partícula sin masa, como las partículas de luz. Isabel, que a duras penas puede desplazarse entre los invitados, representa una partícula masiva, como un quark top. Isabel interacciona fuertemente con el campo de Higgs (los invitados) y por ello tiene mucha masa; en cambio, Nicolás no interacciona con el campo de Higss, es una partícula sin masa, viaja sin dificultad. El universo está cubierto de esta energía, el campo de Higgs, en cada punto. Igual que en una piscina vacía podemos caminar sin impedimento, en un universo sin campo de Higgs las partículas viajarían a la velocidad de la luz. En 2012 se puso fin a una larga búsqueda para cazar al bosón de Higgs, esa esquiva partícula asociada al campo de Higgs. Es un hito. Newton y Einstein estarían orgullosos».
→ Definición: método que intenta explicar la razón de la existencia de masa en las partículas elementales.
¿Qué rayos es la epigenética?
Por Alberto Vivó (Licenciado en biotecnología y nanotecnología)
«Además del genoma, el ambiente también influye en cómo somos y, más allá, existe la epigenética, este tercer factor que enlaza el ambiente con nuestros genes. La epigenética estudia el mecanismo que regula la exprecuencia de ADN, diversos factores ambientales como la dieta, las drogas, el ejercicio, las relaciones sociales, la contaminación o el estrés hacen que determinados genes sean ‘leídos’ por nuestro organismo y realicen su función… o no; es decir, pueden, por el contrario, ‘silenciar’ esos genes. Los factores ambientales actúan así como el semáforo de los genes, activándolos o desactivándolos. Y según qué genes estén activos, se producen diferentes tipos celulares, como células musculares, neuronas…
«Una regulación a largo plazo puede desactivar genes del hipotálamo que producen el apetito»
La epigenética también explica cómo los gemelos y los organismos clonados pueden desarrollar características diferentes en sus vidas. Los gemelos Jim fueron separados al nacer, pero desarrollaron muchas características físicas y sociales idénticas. Los fctores ambientales dan luz verde a la lectura de unos genes y roja a la de otros, regulándolos. Una persona con genética tendente al sobrepeso puede evitarlo haciendo ejercicio, con lo que quema calorías (factor ambiental), pero también regulando su alimentación a largo plazo, que puede desactivar en el hipotálamo los genes que producen el apetito (factor epigenético)».
→ Definición: estudio de los factores no genéticos que intervienen en la determinación de la ontogenia o desarrollo de un organismo. Modifican la actividad del ADN, pero no su secuencia.
¿Qué es eso del reloj circadiano?
Por Manuel Tardáguila (Bioquímico y Doctor en biología molecular)
«En esto las ‘top models’ tienen razón. dormir poco estropea la piel»
«El reloj que llevamos dentro está en el cerebro, encima de donde se cruzan los nervios ópticos. Se llama ‘núcleo supraquiasmático’ (NSQ) y es el encargado de enviar mensajes al resto del cuerpo para alertar del momento del día en el que estamos, para que nuestro organismo actúe en consecuencia. El NSQ es especialista en estimular la liberación de hormonas a la sangre, lo hace en oscilaciones de 24 horas. Cuando llega la noche, nuestra retina detecta el cambio y ‘se lo cuenta’ al NSQ, el cual envía la información a otras regiones cerebrales como la glándula pineal y los núcleos hipotalámicos, donde comienza la producción de hormonas, como la melatonina y el cortisol, que modulan nuestra fisiología.
Nuestros órganos actúan de manera diferente durante el día y la noche. Los genes que se encargan del metabolismo y almacenan nutrientes en forma de grasa trabajan mejor de noche. De ahí que una cena abundante engorde más que un desayuno potente. Los que se encargan de la piel, durante el día trabajan duro en protegernos de los rayos ultravioleta, y de noche se preparan para la división celular. Por eso dormir poco estropea la piel. por una vez, las top models tienen razón. ‘Circadiano’ significa alrededor de un día, por eso se llama así nuestro reloj, un mecanismo capaz de recolocarse cuando hay cambios horarios, como cuando sufrimos jet lag. Tarda un tiempo en reubicarse».
→Definición: los ritmos circadianos son oscilaciones de las variables biológicas en intervalos regulares de tiempo.
¿Los metamateriales son cosa de magia?
Por Elisabet Prats (Doctora en Química)
«Hace diez años, A. Geim y K. Novoselov obtuvieron por primera vez un material de propiedades asombrosas a partir de algo tan familiar como el grafito, con el que se fabrican las minas de los lápices. La técnica que usaron era más propia de un episodio de MacGyver que de un laboratorio de alta tecnología, ya que se basaba en el uso de cinta adhesiva, que se pegaba en el grafito para ir desprendiendo capas, hasta obtener una única del grosor de un átomo. Ese material conceptualmente tan simple al que llamaron ‘grafeno’ posee unas propiedades que parecen de una película de Marvel, ya que es más duro que el diamante, tremendamente flexible, conduce la electricidad y el calor mejor que el cobre y es cien veces más fuerte que el acero, pero es ligero como una pluma. Un material así ofrece infinidad de aplicaciones potenciales, como pantallas flexibles de televisión o móvil, o aviones y satélites más ligeros que los actuales pero mucho más resistentes.
«El grafeno es más duro que el diamante, mejor conductor que el cobre, más fuerte que el acero y ligero como una pluma»
Aplicaciones que, si llegan al mercado, supondrán una revolución. Y no será la única en el campo de los materiales. ya se ha conseguido obtener otros, bautizados como ‘metamateriales’, cuyas características dependen de su estructura microscópica, más que de su composición, y que permitirán, por ejemplo, aumentar drásticamente las prestaciones de ciertos circuitos electrónicos o fabricar lentes capaces de apreciar detalles de la materia imposibles para las lentes convencionales. Es muy posible que, utilizando metamateriales, en pocos años se puedan fabricar capas de invisibilidad como la de Harry Potter. Ya se han obtenido resultados espectaculares para luz monocromática y microondas. Se pone interesante el asunto, ¿verdad?».
→ Definición: material artificial con propiedades electromagnéticas inusuales, que proceden de la estructura diseñada y no de su composición.
