Monday, March 31, 2008

Diez libros que cambiaron la ciencia (Parte 1)

Por J. Jimenez

1. Física por Aristóteles (330 A.C)

La Física trata de un conjunto de principios generales atinentes a la totalidad de las ciencias, fundamentalmente las del mundo corpóreo; es decir, aquellos principios sin los cuales no se podría comprender la realidad. Así, Aristóteles estudia las substancias pertenecientes al mundo físico, tanto las terrestres, como las celestes; ambas son móviles, pero sus movimientos son diferentes; las celestes poseen movimiento circular; las substancias del mundo terrestre, movimiento local, así como mutación de generación y corrupción. Aristóteles ofrece un análisis muy matizado del movimiento; hay movimientos accidentales (local, cuantitativo y cualitativo) y movimiento substancial. Este libro esta compuesto por ocho volúmenes.



http://classics.mit.edu/Aristotle/physics.html


2. Sobre las revoluciones de la esfer
a celeste por Nicolás Copernico (1543).

El modelo astronómico que imperaba en tiempos de Copernico era el de Claudio Ptolomeo, que afirmaba que la tierra se hallaba estática y que tanto el Sol como los planetas giraban a su alrededor. Al realizar sus observaciones astronómicas, Copérnico descubrió anomalías en el sistema ptolemaico y comenzó a dudar de sus postulados básicos. Copérnico llegó a la conclusión de que la Tierra se movía, girando sobre sí misma (un giro completo equivalía a un día) y alrededor del sol (un giro completo equivalía a un año). También sostenía que el eje de la Tierra se hallaba inclinado. Con la publicación del trabajo de Copérnico se asentaron las bases de la Astronomía Moderna, que sería desarrollada luego por Galileo, Brahe, Kepler y Newton, entre otros.




http://ads.harvard.edu/books/1543droc.book/


3. La fabrica del cuerpo humano por Andrés Vesalio (1543).

Este es uno de los textos médicos de mayor influencia publicados hasta hoy, no solo por los métodos científicos usados para producirlo, sino también por las ilustraciones artísticas de sus hallazgos en anatomía. Vesalio realizo cuidadosamente sus propias disecciones, además de observar cuidadosamente y en gran detalle al cuerpo humano, a su vez confirmar o refutar muchos de los estatutos fisiológicos y anatómicos de Galeno.




http://archive.nlm.nih.gov/proj/ttp/vesaliusgallery.htm

4. Dialogo concerniente a los dos sistemas que gobiernan el mundo por Galileo Galilei (1632).

En esta obra Galileo se burla implícitamente del geocentrismo de Ptolomeo. El Diálogo es a la vez una revolución y un verdadero escándalo. El libro es en efecto abiertamente pro-copernicano. El Diálogo se desarrolla en Venecia durante cuatro jornadas entre tres interlocutores: Filipo Salviati, un Florentino seguidor de Copérnico, Giovan Francesco Sagredo, un veneciano ilustrado sin tomar partido, y Simplicio, un mediocre defensor de la física aristotélica. El Papa mismo se alinea entonces rápidamente con la opinión de los adversarios de Galileo: él le había pedido una presentación objetiva de las dos teorías, no un alegato por Copérnico. Galileo es entonces convocado de nuevo por el Santo Oficio, el 1 octubre 1632. Enfermo, no puede acudir a Roma hasta febrero de 1633. Los interrogatorios prosiguen hasta el 21 de junio donde la amenaza de tortura es evocada bajo órdenes del papa; Galileo cede.

http://webexhibits.org/calendars/year-text-Galileo.html


5. Discurso del método por Rene Descartes (1637).

El Discurso del Método es la principal obra escrita por René Descartes considerada una obra fundamental de la filosofía occidental con implicaciones para el desarrollo de la filosofía y de la ciencia. Consistía, en realidad, el prólogo a tres ensayos: Dióptrica, Meteoros y Geometría; agrupados bajo el título conjunto de Ensayos filosóficos. De este sale uno de sus famosos principios “pienso, luego existo”.





http://www.librosmaravillosos.com/metodo/index.html

Monday, March 24, 2008

El Agua

Por J. Jiménez
Agua, es aquella sustancia química esencial para el sobrevivir de todas las formas de vida conocidas. Esta cubre el 72 por ciento de la superficie de la Tierra y en el cuerpo humano ocupa un 55 a 78 porciento de su masa, dependiendo del tamaño corporal. Así, el discutir su importancia no es polémico. Sin embargo, la discusión de la carencia de agua a nivel mundial es de gran importancia actualmente. El 22 de marzo es el día internacional del agua, según un acuerdo realizado en la ONU (Organización de las Naciones Unidas). Este es un esfuerzo por promover un remedio hacia los problemas alrededor del agua. Hoy, los problemas relacionados a la escasez de agua pudieran clasificarse en tres tendencias de estudio. Las causas, la situación actual y sus estrategias de solución. A continuación se discutirán ciertos temas dentro de estas tres clasificaciones.


Las causas

Actualmente, los efectos de carencia de agua están esparciéndose en todos los ámbitos produciendo problemas muy serios, a nivel personal existe un impacto en la salud y salubridad; en actividades económicas, afecta la agricultura y la producción de energía. Muchas son las causas que han producido esta situación, por ejemplo, el aumento del uso del agua, la acelerada urbanización, el uso de fertilizantes, el cambio climatico que modifica los ciclos hidrológicos de los ecosistemas. Entre estos, el más citado es tal vez, el aumento de la población, donde actualmente asciende a 6,700 millones de habitantes, con una razón de crecimiento del 1.14 porciento anual.

La situación actual

Existen aproximadamente 35 millones de km3 de agua fresca en el mundo, donde casi un 70 porciento es hielo y el otro 30 porciento es agua del subsuelo. Menos del uno por ciento llena los lagos, ríos, pantanos, etc. [1]. Así, toda esta fuente representa el capital de agua renovable del cual dependen la agricultura, la industria y el agua domestica. La agricultura y la industrialización hacen el mayor uso del agua, como puede observarse en la siguiente figura.


Un problema grave es la sequía de algunas zonas, la falta de humedad resulta en una fuerte reducción de evaporación y refrigeración del suelo. Científicos climáticos creen que a mediados de este siglo los veranos con calor extremo y carencia de lluvia pueden volverse algo común. Cambios en la humedad del suelo (“soil moisture”, en ingles) podrían causar erosión, perdida de nutrientes del suelo e incluso afectar la formación de nubes. La siguiente figura es una predicción de la humedad del suelo [2] usando diferentes modelos climáticos, en ella se muestra el cambio que existe del periodo 2068-98 vs 1960-90, zonas rojas representan lugares que disminuyeron su humedad, zonas azules que la aumentaron. Las expectativas son que los impactos mas severos ocurren en las zonas de transición de climas húmedos a secos.


Un problema relacionado con la sequía es la escasez de agua potable y la salubridad, la cual es la mayor causante de enfermedad a nivel mundial. Dos millones de personas, la mayoría niños, mueren cada año de enfermedades relacionadas a la escasez e insalubridad del agua. Alrededor de 1,200 millones de personas vive en áreas donde no existe suficiente agua para la necesidad de todos. La siguiente figura muestra un mapa sobre escasez del agua[3].


Para el 2025, se estima que 3,400 millones de personas vivirán en países con problemas de escasez de agua. Se considera que para producir nuestra ración de comida diaria se necesita de aproximadamente 3,000 litros de agua, 1,000 veces más de la que necesitamos para beber.

Las estrategias de solución

Si continuamos con el uso desmedido del agua a todos los niveles, personal, industrial y/o en la agricultura, en poco tiempo acabaremos con todos los suplementos a menos que tomemos acciones correctivas.

Estrategias en disminuir y racionalizar adecuadamente el consumo del agua están en constante desarrollo. No solo los gobiernos y empresas deben atacar este problema de inmediato. También, nosotros, los ciudadanos debemos de disminuir nuestro gasto diario de agua y consumir menos productos. El aprovechamiento eficiente de este recurso natural será elemento clave.

El humano parece haber perdido la memoria en su detonante modernización, en tiempos pasados teníamos muy presentes que el hombre era parte de la naturaleza y la naturaleza era el hombre, así se trataba incansablemente de no afectar la madre Tierra. ¿Donde quedaron estas ideologías?, este no es un ensayo para adular generaciones pasadas, sino retomar ciertos ejemplos que tal vez pudieran ayudarnos ó guiarnos en estrategias sencillas y disponibles a toda comunidad.

Por ejemplo, los antiguos nahuas tuvieron que enfrentar innumerables batallas, no solo con otras tribus, sino también con el lugar donde asentaron su ciudad. El clima tropical hacía que los fértiles valles de la región fuesen casi ideales para el cultivo, a pesar de hallarse a poco menos de 2,000 metros de altitud; las intensas lluvias aseguraban cosechas abundantes durante los seis meses de la estación. Tan favorables condiciones hicieron de esta región la cuna de la agricultura del Nuevo Mundo y el suelo natal del maíz.

La confederación de pueblos nahuas era formada por Tezcoco, México-Tenochtitlan y Tlacopan, llamada la triple alizanza. En los tiempos de Netzahualcoyotl (gobernante de Tezcoco, 1430 d.C.), 8,060 kilómetros cuadrados era la extensión del valle de México; 1,000 kilómetros estaban cubiertos por las aguas de un gran lago. El gran lago estaba formado por otros pequeños. Este lago tenía la particularidad de estar dividido en zonas, una de agua dulce y una de agua salada. En tiempos de sequía la zona salada no recibía agua que escurría de las montanas y bajaba su nivel, entonces el agua dulce de los lagos, proveniente de manantiales, invadía la zona salada. Por el contrario, en época de lluvias subía el nivel del agua de la zona salada e invadía la zona de agua dulce que quedaba en un nivel mas bajo. La invasión por las aguas saladas ocasionaba inundaciones en los pueblos y ciudades circundantes, además de dañar cultivos, incrementar las necesidades de las tierras de cultivo e incrementar la necesidad de agua potable para la población. Para solucionar estos problemas fue necesario de varias obras de ingeniería hidráulica, muchas proyectadas y dirigidas por Netzahualcoyotl [4] . Su construcción, de cuyos modestos orígenes apenas quedan rastros, fue progresando gradualmente hasta alcanzar una escala monumental.

Grandes construcciones son [4]: el acueducto de Chapultepec, sobre las bases de un acueducto antiguo se construyeron canales, de piedra y argamasa de cal. Tenía una longitud de 5 kilómetros, con varios puentes y canales. El acueducto llegaba a un gran estanque que contenía y distribuía el agua, en este lugar el canal se hacia subterráneo y conducía el agua hasta el interior de la casa de las personas importantes de la ciudad, donde se distribuiría posteriormente. Otra obra fue el dique, que se utilizaría para prevenir la inundación de Tenochtitlan por el lago de Tezcoco, tenía una longitud mayor a los 16 kilómetros y anchura de 6 metros, se estima que participaron unos 20,000 trabajadores en su construcción. Para la agricultura, se desarrollaron las llamadas terrazas ([4] y [5]), que es la agricultura de las laderas de montañas. Estas terrazas tienen muros de contención, hechos de adobe y piedra reforzándose con la vegetación que crecía en sus bordes; las terrazas permitían aumentar la superficie del cultivo, retener la humedad y evitar la erosión; el agua para regarlas era llevada desde lugares lejanos por medio de canales ó acueductos. Los agricultores, al adoptar un método de regadío tan eficiente, redujeron la acumulación de minerales en la tierra, al tiempo que minimizaban la cantidad de agua necesaria para la vida de las plantas de cada terraza; aumentaron así la superficie total de irrigación.



Este es solo un ejemplo en la historia y parece ser común el uso de sistemas similares en América Latina en culturas aledañas. De esto podemos argumentar que gobernantes deben valerse del ingenio (hoy la establecida ciencia) para obras que beneficien a su comunidad, a su vez de estar en armonía con la Naturaleza, y tratando de intervenir lo mas mínimo en su transcurso. Mas aun, la gente deberá participar arduamente en estos proyectos. La cosmovisión de la vida en esos tiempos era otra, por supuesto, pero hay ciertas enseñanzas que pudiéramos recuperar y adaptar a la modernidad. Para finalizar, que mejor que en las palabras del propio Netzahualcoyotl:

Kin ok tlamati noyollo
nik kaki in kuikatl,
nik itta in xochitl.
Maka in kuetlawia in tlaltikpak!

Lo he comprendido al fin:
oigo un canto: veo una flor:
¡oh, que jamás se marchiten!.


Referencias:
[1] Living Planet Report 2006, World Wild Life Fund (WWF).
[2] Schiermeier, Q., A Long Dry Summer, Nature, vol.452:20, p. 270-273, March 2008.
[3] Marris, E., More Crop per Drop, Nature, vol.452:20, p. 273-277, March 2008.
[4] Lugo P. R., Netzahualcoyotl: El hacedor de todas las cosas, Instituto Mexiquense de Cultura, 1996.
[5] Caran S. C. and Neely, J. A., Hydraulic Engineering in Prehistoric Mexico, Scientific American, vol.295:4, p. 78-85, October 2006.

Saturday, March 22, 2008

Recordando a dos grandes

Por Möbius

Este pasado 18 de Marzo del 2008 murió uno de los más grandes escritores de ciencia ficción de nuestros tiempos: Arthur C. Clarke. Una de las cosas que más lo destacaron fue su inclinación por la ciencia más que la ficción. Ya que además de escribir su famosa obra 2001 Odisea del Espacio se encargó de divulgar la ciencia y la tecnología. Fue asesor técnico de varias misiones espaciales y fue uno de los pioneros en proponer el uso de satélites artificiales como medios de telecomunicación. Para honrar su muerte incluí en este segmento la primera parte de un video, no muy conocido, del mismo Arthur C. Clarke presentando el concepto de los fractales. Larga vida a este autor y divulgador de ciencia!





Richard Feynman

Otro de los grandes en la ciencia que recordamos es Richard Feynman. Uno de los físicos más importantes del siglo veinte. Sus contribuciones científicas son variadas incluyendo física nuclear, electrodinámica cuántica por la cual recibió el premio Nobel e incluso computación. Sin duda uno de sus más importantes contribuciones fue su carisma y habilidad para la enseñanza científica. Las "Feynman lectures on..." han sido traducidas a varios idiomas y son consideras unos de los mejores libros de texto para enseñar física básica. En este blog recordamos a Richard Feynman con un link a una serie de pláticas acerca de la física de partículas presentada por el mismo Feynman en la Universidad de Auckland en Nueva Zelanda. Estos videos poco comunes del Vega Science Trust son la perfecta evidencia de la curiosidad y la claridad para la presentación de temas científicos del gran señor Feynman.

Link a los videos de Richard Feynman cortesía del Vega Science Trust


Tuesday, March 18, 2008

El futuro del planeta Tierra

Por J. Jimenez

Evidencia genética muestra que el humano moderno habita la Tierra desde hace unos 200,000 de años y se estima que actualmente somos 6,700 millones de habitantes los que compartimos este inmenso hogar. Si la naturaleza sigue su curso de manera habitual, nuestro hogar, la Tierra, será arrastrado de su orbita por una gigante roja (producto de la evolución del Sol) y su trayectoria acabara hacia una muerte rápida y vaporosa.

La ciencia astronómica moderna categoriza a una estrella por su luminosidad y su temperatura en la llamada “secuencia principal”. Se denomina secuencia principal a la región del diagrama de Hertzsprung-Russell en la que se encuentran la mayor parte de las estrellas. El Sol es una estrella de la secuencia principal que ha permanecido durante 4,500 millones de años en esta secuencia estable. Cuando el suministro de hidrógeno en el núcleo finalice, el Sol comenzará a expandirse y su superficie se enfriará. Como resultado, se convertirá en una gigante roja, esto en unos 7,600 millones de años en el futuro.

Para la Tierra el coexistir con esta gigante roja tiene descomunales problemas, sus océanos hervirán hasta desaparecer, toda forma de vida conocida desaparecerá. Bajo este panorama desalentador, la Tierra tiene sus días contados, ¿ó no?. Hablar sobre la presencia humana en este escenario apocalíptico es difícil de creer, sin embargo si el humano es capaz de sobrevivir a sus amenazas de vida, como guerras, enfermedades y/ó carencia de alimento, entre otras, podríamos afrontar este ultimo trance. Se necesitarían estrategias de sobrevivencia con tareas colosales en el ámbito científico. Esto motivaría a encontrar caminos para dejar nuestro planeta y colonizar otras áreas de la galaxia.

Ahora, si somos hogareños pensaríamos en opciones como la propuesta por Korycansky et al., Korycansky y otros científicos no descartan que nuestra tecnología evolucione a un punto en que pudieran llevarse a cabo ingenierías de larga escala. A lo que se refieren es a una migración de la Tierra usando asistencia gravitacional de objetos como asteroides ó cometas. Esta estrategia se basa en modificar gradualmente la orbita de nuestro planeta hacia una diferente con el fin de escapar del creciente flujo de radiación. La idea es usar cuerpos de gran masa como asteroides, la masa de estos seria usada como un mecanismo de asistencia-gravitatoria para incrementar la energía orbital de la Tierra y con ello incrementar su distancia al Sol. La asistencia gravitatoria es usada actualmente por las sondas espaciales para obtener un “empujón” y ganar velocidad al pasar cerca de grandes cuerpos como Venus ó Júpiter. Se estima que bajo este esquema la Tierra necesitaría de un encuentro cada 6000 años (en promedio) usando cuerpos con una masa de aproximadamente 1019 kg. Este sistema parece prometedor ya que podría ser eficiente en la preservación de la biosfera.

Asi nuestros futuros descendientes podrian preguntarse mutuamente, ¿Y tú te vas ó te quedas?.


Referencias:

Korycansky D. G., Laughlin G. y Adams F. C., Astronomical Engineering: A strategy for modifying planetary orbits, Astrophysics and Space Science, 275:349-366, 2001.

Kissing the Earth Goodbye, Science Times, NYT,11 Marzo 2008.


El ciclo de vida del Sol (Youtube video):



Sunday, March 2, 2008

La tendencia global en el surgimiento de enfermedades infecciosas

Por J. Jimenez

Base: "Global trends in emerging infectious diseases", Nature vol.451, 21 Feb 2008.

Jones, et al., reportan un estudio sobre el surgimiento de enfermedades infecciosas a nivel global. Este estudio reporta el surgimiento de 335 enfermedades infecciosas en el periodo de 1940-2004. Es evidente que el surgimiento de enfermedades infecciosas (SEIs) son una verdadera amenaza a la salud pública y la estabilidad de las economías globales.

Entre sus resultados es interesante que el SEIs ha aumentado desde 1940, alcanzando un máximo en los 80’s. Esta alta proporción en los eventos de los 80’s es atribuido ampliamente a aquellas enfermedades asociadas con el VIH/SIDA. Entre el SEIs de mayor aparición son aquellas relacionadas a patología del tipo bacteriológica y viral. En la siguiente figura se muestran estas distribuciones. Además se incluyo su clasificación a la respuesta a medicamento.

La mas altas concentraciones en SEIs de eventos por millón cuadrado de kilómetros terrestres, fue encontrada entre los 30-60 grados Norte y entre 30-40 Sur, con los mayores puntos rojos en el Noreste de los Estados Unidos, Europa del Oeste, Japón y Sureste de Australia. Se hace la hipótesis que los mayores promotores de esta distribución de EIs son debido a causas socio-económicas (aumento de población, uso de antibióticos y prácticas en la agricultura), además de condiciones ambientales y ecológicas que pudieran afectar la distribución patógena humana. En la siguiente figura se muestra la distribución del SEIs, los círculos representan la cantidad de eventos, en el que su tamaño es proporcional.


Se reporta también un análisis predictivo del SEIs, en sus resultados se categorizan las zonas con mayor probabilidad de un brote de EIs. Su caracterización global se muestra en la siguiente figura, donde: a-patogeno de origen animal (silvestre), b-patogeno vida animal (no-silvestre), c-patogenos resistentes a medicamento, d-patogenos de diseminacion vectorial. Como resultado se enfatiza que mayor esfuerzo deberá de hacerse en zonas de baja latitud, como África tropical, América Latina y Asia.

Políticas promovidas en países como México deberán de tener en cuenta este tipo de estudios al tratar con temas de Salud Publica y promoción en la investigación en ciencias de la Salud, cabe señalar que el sur de México es el más sensible a estos riesgos debido a su localización geográfica y su estatus ecológico.

Nota: Hacer click sobre la imagen para mejor visualización.

Links:

How bacteria cause disease?, University of California (Youtube video).