FotCiencia12, sus fotos premiadas en video



Manufacturado por los organizadores del concurso más importante de foto científica de España, el video muestra las fotos galardonadas por su jurado. Esta clase de  concursos son una gran oportunidad para acercar la ciencia y técnica a la gente a través de la visión artística al abordar temas científicos.

Año con año, el FotCiencia nos sorprende con imágenes de corte científico. Más aún, eleva el nivel de fotográfico sobre el tema entre nuestros países de habla hispana. Pues miren que en ese tema cultural nos falta mucho para emular otras latitudes.

Este encuentro dedicado al año internacional de la luz fue apagado, pues pocas fotografías muestran como tema central a la luz.  En esta serie de FotCiencia12, a lo más es una herramienta para tomar las fotos, la luz no es la protagonista, solo esta de tramoyera en la obra.

Es seguro que tanto para el lego como para el experto es necesario el apoyo del texto para conmoverse ante la mayoría de las fotografías, pues el genero de foto-científica es muy dependiente de la explicación. El impacto que produce los Girasoles de V. van Gogh son potenciados con una explicación, las imágenes de corte científicas son más dependientes de ellas que un cantante de rock a las drogas.

Con todo, las microfotografias y su retoque en colores es más que espectacular. Por ello, debes darte una vuelta por su página web, disfrutar sus galerías... y prepararte para el próximo año participar en este evento que muestra que la ciencia es hermosa.

Luz láser producida por una sola célula humana, ¿estamos lejos de lanzar rayos por los ojos?

Imagen del articulo.
Muestra e esquema del láser, la célula
y su emisión 
Utilizando espejos microscópicos e incorporando una molécula fluorescente es posible obtener luz láser de una célula. La técnica permitiría a mediano plazo mejorar diagnósticos médicos basados en microscopía y fototerapias para combatir el cáncer, por ejemplo. ¿Y a futuro que podría prometer?

Proteínas de medusa a tus riñones, y de ahí al microscopio.
Por su cualidad de alta intensidad y enfoque, la luz láser es utilizada en medicina como un cauterizador y bisturí de alta precisión. Solo por mencionar una aplicación, son muy populares las operaciones oftalmológicas que permiten a la gente librarse de las gafas.

Sin embargo, la luz láser también se emplea para iluminar células teñidas y con ello observar a detalle los orgánelos celulares, esta técnica ha revolucionado la biología, mostrando diversos procesos dinámicos intracelulares. Pero... ¿si en lugar de usar el láser para iluminar la célula, hacemos que la misma célula sea un láser?

Malte Gather y Seok Hyun Yun del Centro Wellman de fotomedicina en el Hospital General de Massachusetts en EEUU han explorado esta idea con éxito.

Primero, obtienen una proteína fluorescente de una medusa; esta molécula es el "medio activo", responsable de producir la luz. Después realizan ingeniería biológica para incorporar la proteína en células de riñón humano, de tal forma que estas mismas células produzcan su medio activo para crear radiación láser.

Parodia de los usos de cirugía láser
en los ojos
Posteriormente, una a una, las células son colocadas entre espejos plano-paralelos de 20 micras de área y son iluminadas con luz azul, que es la "fuente de energía" del sistema. Las proteínas absorberán la energética luz y emitirán luz verde que rebotara una y otra vez entre los espejos; la luz que logre salir de esta "cavidad óptica" contará con la amplificación y sincronía que caracteriza a la luz láser. Durante y después de producir la luz láser, las células están vivas. Más aún, si se degrada la proteína por la radiación, la célula puede crear su propias proteínas fluorescentes.

El trabajo de M. Gather y S. Hyun Yun es relevante porque mostró el primer láser vivo, y aunque su estudio es en sobre una platina de microscopio (in-vitro), abre la puerta para que células humanas puedan emitir luz intensa, la que puede usarse para monitorear con precisión enfermedades y... aplicaciones de ciencia ficción. Con todo, es oportuno recordar que el uso de proteínas fluorescentes se ha convertido en un trabajo casi cotidiano en muchos laboratorios de investigación médica. Gatos, puercos y otros animales son modificados genéticamente para obtener luz fluorescente y estudiar enfermedades. Seguramente en un menos de una década encontraremos pacientes que les brilla los riñones antes de que estos enfermen de gravedad.

¿Se vale soñar con el dedo de ET o lanzar rayos como Superman?
Falta mucho para lanzar rayos
por los ojos. Lo siento fans de ciclope
Es jocoso pensar que las personas pueden brillar antes de que sus cuerpos sufran un cambio drástico. Por ejemplo, pruebas de fertilidad basadas en esta técnica implicarían ver por la calle señoras como semáforos, podría ser así: si se pone rojo, ¡cuidado se puede embarazar!; pero si es verde, adelante, divierte. Aún así, esta aplicación seria con luz no-láser, pues falta incorporar la invasiva cavidad óptica (los espejos), que en realidad son innecesarios.

También sería interesante que un pensamiento desencadena una señal eléctrica que terminara por encender una célula capaz de brillar, esta luz podría trasmitirse a toda clase de aparatos electrónicos extracorporales. Tal vez esta aplicación sea la llave para una telequinesis asistida por la tecnología. Pues con un pensamiento (y sin manos) podríamos jugar video juegos y conducir el auto. Lo cierto es que esto es ciencia ficción lejana, pero para nada imposible.

Por más de 50 años, los láseres son un éxito de la ingeniería basada en la mecánica cuántica. Los podemos encontrar en el supermercado escaneando códigos de barras pegados en productos, en apuntadores para dar una conferencia o clase, en los reproductores de discos compactos de nuestras películas y en los hospitales ayudando en el diagnostico y terapia de enfermedades. Pero faltan varios años para que un humano sea literalmente un láser.
Finalmente les dejo una entrevista televisada (en inglés) de los dos investigadores. Muestra imágenes bonitas.





ResearchBlogging.org Gather, M., & Yun, S. (2011). Single-cell biological lasers Nature Photonics, 5 (7), 406-410 DOI: 10.1038/nphoton.2011.99

El astrólogo que quiere ser científico ¿Podrá aceptar las consecuencias de tal camino?

Situaciones de risa loca: imagina a un astrólogo abucheado por sus colegas, porque él propone usar el método científico en su labor de leer el destino en los astros.

Eso es lo que vi en la presentación video-grabada de Aleix Mercadé, quien afirma: “Me di cuenta de que la Astrología ofrecía un tipo de conocimiento psicológico muy valioso y distinto a las disciplinas tradicionales.

Y venga, Aleix quiere usar el método científico para validar y hacer progresar a la astrología. Esta es su presentación en un congreso de astrólogos.



Lo qué muestra la charla
Llama la atención el tono de Alexis y el ambiente del congreso de astrólogos sean similares al que se puede encontrar en muchos coloquios científicos. Lo que deja en claro la necesitad de todos los grupos humanos de retroalimentarse y hacer redes sociales, solo eso.

Me sorprendió que la propuestas de Alexis de usar el método científico para mejorar la práctica astrológica. He de comentar que desde la perspectiva de la física la astrología falla las pruebas. Pues solo hay cuatro fuerzas en el universo y ninguna de ellas tiene las características que requiere la astrología que relaciona comportamiento con posición de algunos astros específicos.

Aunque los astrólogos tienen sus modelos, estos suelen fallar tanto la interpolación y la extrapolación (a futuro, y a pasado) de sus predicciones. Los practicantes de esta pseudociencia justifican sus fallos en:
1) errores por mala interpretación (e.i. astrólogos mal preparados),
2) información imprecisa,
3) y variables sin tomar en cuenta.

Alexis, de formación humanística, le da la vuelta a las ciencias factuales y usa las ciencias sociales para su trabajo. Afirma que si se cuenta con información estadística adecuada y confiable sobre el comportamiento y fecha de nacimiento es posible hacer un estudio científico sólido.

Así, usando una base de datos con información de la vida en pareja, Alexis realizó la sig. Tabla que ilustra que algunas de las ideas de la astrología las puede validar estadísticamente, pero otras las rechaza.
Resumen de resultado de la charla de Alexis.
Finalmente, en el video el astrólogo se muestra abierto al debate. ¿Esto es hacer ciencia?

Dónde se equivoca Alexis
Aunque parece que Alexis ha leído bastante de filosofía de la ciencia, debería leer más a Carl Sagan y sus críticas acertadas sobre la astrología. Anteriormente he comentado sobre este tipo de cuestionamientos.

Y es que si se quiere conducir un experimento sobre la validez de las afirmaciones astrológicas, pues ya hay un planteamiento bien documentado: los gemelos.

Los gemelos nacen en condiciones iguales, a horas similares, con despreciables diferencias de distancia, y a lo largo de su vida tienen educaciones parecidas. Aunque cuentan con condiciones astrológicas equivalentes, estadísticamente es muy claro que sus destinos suelen ser muy diferentes. ¿o noo?, ¿o sííí?, ¿o noo?

Pues de eso se trata la ciencia, de hacer preguntas, plantear una hipótesis, que conduce a un experimento y contrastar nuestra idea preconcebida con la observación metódica.

Sin necesitada de recurrir a bases de datos de dudosa metodología, Alexis puede contactar a los habitantes de Cândido Godói, un municipio sureño de Brasil que cuenta con la mayor proporción de gemelos del mundo, así como otros cientos de gemelos en España (donde se han reunido más de 2 000 familias con gemelos y trillizos en el año 2014) o del país que quiera, y preguntarles: ¿cómo les va en algún rubro de la vida? Dinero, vida en pareja, academia, profesión, etc. Y lo que encontrará es que los astros y el azar tienen la misma influencia en regir la vida de la gente. ¿o noo?, ¿o sííí?

El grupo de los gemelos es ideal para conducir esta clase de experimentos, pues la cantidad de variables han sido reducidas al mínimo en comparación con otros grupos de personas.

Así, señor Aleix Mercadé si desea hacer ciencia adelante, ahí tiene el experimento montado en la mesa, sin desfalcos monetarios puede hacer una encuesta a casi 2000 parejas de gemelos, puede ejecutar su estadística y llegar a un resultado. Y entonces vendrá lo más importante. ¿Qué hará Ud. con ese resultado? ¿Le cambiara la forma de ver el mundo? Pues, se supone que los científicos ven el mundo en base a tales resultados.

Creo que estos son escenarios que pueden suceder:
1) Alexis llega a la conclusión de que la astrología es charlatanería, y cambia de giro de negocio. Pero tanto creyentes como profesionales de la astrología seguirán por su camino de la intuición, superstición y conveniencia basada en la fantasía.

2) Le vale soberano cacahuate y sigue pretendiendo ser un híbrido entre astrología y ciencias sociales. Ni de Dios ni del Diablo; mejor así para hacer más polémica y venderse más entre los que son ignorantes y quienes se aferran a sus deseos sobre la realidad natural.

3) Llega a un resultado positivo para la astrología. Obliga a otros a probar su metodología, se harán varios experimentos similares. Sí se confirman, pues estamos ante la puerta de algo novedoso y merecedor del premio Nobel de física (como mínimo). De encontrarse fallo, pues estamos ante la situación 1) y 2) antes mencionada.

Sí realmente quieres ser científico debes entender que no importa lo brillante que seas, lo bella que sea tu idea, lo maravilloso que sería el mundo si tus fantasías se cumplen; los resultados de un experimento bien controlado dictan nuestro conocimiento sobre la naturaleza. El resto es misticismo, superstición y cuentos de hadas para dormir. Así lo dijo el premio Nobel de física, R. Feynman. 



Alexis, la ciencia brinda respuestas certeras, pero hay que vivir con ellas. Más aún, la ciencia genera preguntas, si le das la vuelta a tales preguntas NO SERÁS NUNCA UN CIENTÍFICO. Y entonces seguirás usando autos, antibiticos, y computadoras, pero nunca entenderás que es la ciencia, sólo disfrutarás de una sombra. Pues los caminos de la ciencia muestran que la intuición se puede equivocar, y entonces tu visión del mundo cambia.

La ciencia no es un congreso, ni una presentación bonita, ni un seudo-debate. La ciencia es contrastar tu idea con la naturaleza metódicamente observada. 

¿Puedes aceptar tales consecuencias?

¿Qué hacer si en la escuela te llaman nerd?



Una respuesta clara
Will Wheaton, famoso por su participación en Star Trek y en The Bing Bang Theory, se ha convertido en abanderado del orgullo geek, en el mejor sentido de la palabra, y lo demuestra magistralmente en esta sesión de preguntas-respuestas. 

Afirma que de niño, para molestarlo, le decían nerd. Pero en realidad, no hay que sentirse mal por hacer lo que a uno le gusta. Posiblemente esas personas crueles son obligadas a realizar actividades desagradables para ellos, así que descargan su frustración en lo que son felices. 

Finaliza diciendole a una niña que cuando madure las cosas mejoraran. Y pone de ejemplo a él mismo y el resto de personas que comparten en la conferencia.

¿Se nace geek o nerd?
Me llamo la atención que Will afirmara que se nace con ciertos gustos. ¡Yo siempre pensé que había escogido ciertas materias y actividades escolares!

Entiendo el concepto de vocación con una necesidad a realizar cierta profesión, pero en el campo laboral he visto que se deben desarrollar toda clase de habilidades y actividades. Un chico que le gustan las matemáticas puede también tener una vocación hacia la actuación.

Para mi esta idea es importante, pues creo que la  ciencia esta abierta para todos. Sin importar otro tipo de gustos, o de cualidades,  siento que el pensamiento científico la puede ejercer en su vida toda persona en toda situación. Y quienes sienten aberración hacia esta forma de pensar es porque los lastimaron sus profesores en la escuela o tal forma de pensar esta en contra de sus intereses basados en la fantasía; osea quieren vivir en un mundo de hadas y globins.

Dudo que se nazca geek o nerd; seria como afirmar que se nace nadador. Creo que todos tenemos habilidades natas, pero lo que nos hace excelentes en nuestra área es una practica deliberada.

Ante los crueles, ¿que hacías para que no hirieran en la escuela?

Una gran acción de clase para demostrar que se sabe trigonometría

Imágenes de los estudiantes de Cora
Las matemáticas pueden cautivar incluso a los estudiantes con más prejuicios. Los estudiantes de Cora lo demostraron de modo atractivo, ellos realizaron gráficas de barras tridimensionales para demostrar que entienden trigonometría.

Los estudiantes se entusiasmaron por un tema que se podían representar mediante gráfica de barras, después de realizar (con su profesor) varios ejercicios de proyección, entendieron como debian colocar la cámara, apoyarse la cuadricula trazada en el piso y dibujar sus rectángulos estirados para obtener un bonita imagen. ¡Todo con solo saber un poco de seno, coseno y tangente!

Creo firmemente que la creatividad y curiosidad son inherentes a todos los humanos. Por ello, hay que celebrar que los estudiantes hagan este tipo de proyectos. En este ejemplo, diseño gráfico , mercadotécnica, estadística tienen cabida. Porque las matemáticas nos brinda herramientas para mejorar nuestro trabajo, aunque la escuela tradicional suele apagar esta flamante idea.

Por ello estoy en contra de los típicos ejercicios de libro de texto, con ejemplos y contextos artificiales. Suelen limitar la imaginación de los estudiantes y profesores.

Por lo pronto ya estoy por pedirles gráficas 3D a mis estudiantes. 

A veces veo monstruos en los libros de texto de física... y afuera también

Imagen por GomiSappiens
Muchas veces los significados que adquieren las palabras son curiosos, pues ganan contextos nuevos. En física es común, la definición de palabras como: Potencia, Polarizado, o Encanto tienen contextos específicos para un físico y son diferentes para el resto de las personas. Si le dices a un físico que tiene mucha potencia, él puede llegar a pensar que trabaja mucho para llegar y dura poco (LOL).

Introduciendo un monstruo en la ciencia y tecnología
En fin, en 1960 se acordó la introducción de una nuevo prefijo que acompañaría a cantidades muy grandes: Tera (con el símbolo T) . La palabra tera se asemeja a tetra, que significa en griego 4; indicando que es la cuarta potencia de 1 000. Así que tera es un uno seguido de 12 ceros, por definición.

¡Tal cantidad es enorme, monstruosa!
Exacto, de ahí proviene su significado, tera en griego significa monstruo. Las cantidades que representa un tera son ingentes, enormes, bestiales.

Sin embargo, ¿Son realmente útiles representaciones tan grandes? Cuando un número es demasiado grande pierde significado para la gente, pues es difícil de comparar con los objetos cotidianos. Puedo imaginarme sin problemas una manzana y mil manzanas, tal vez me pueda costar trabajo pensar en un millón de manzanas; pero un tera de manzanas ¿como imagen lo puedo concebir?

Si uso una regla escolar (esas de 30 cm) para medir un tera centímetro, pues me resulta difícil imaginar la distancia. Pero si lo transformo, observo que equivale a un millón de kilómetros; creo que esta cifra es más fácil de imaginar. Y este es el argumento para utilizar unidades más naturales para el contexto; nadie mide distancias astronómicas en metros, lo hace en años luz, que por cierto, equivale a 9.5 tera kilometros.

Ejemplos concretos
Pero, ¿donde puedo encontrar estos monstruosas cifras con una aceptación entre los científicos, sin tener que recurrir a la aberración de combinar prefijos en las unidades?. Los ejemplos son varios.

En física, los terahertz (THz) pueden representar ondas electromagnéticas con una longitud de onda entre 0.1 a 1 mm; es decir radiación infrarroja-lejana y las micro-ondas. Hasta hace poco se ha desarrollado tecnologías para explorar esta región semivirgen del espectro electromagnético. Like-a-virgin diría Madona.

Hoy en día, estos rayos-T son tema de moda pues cuentan con la capacidad de penetrar cartón, tela, y piel; en contraste, son absorbidos por hueso y metal; además de brindar un espectro molecular muy característico ideal para identificar sustancias ilícitas (explosivos, drogas, entre otras cosas divertidas). Por lo que este monstruo pueden ser de gran ayuda en sistemas de seguridad.

Por otro lado, la transmisión de datos a esta frecuencia puede hacer que tu celular se comunique 1000 veces más rápido. ¡Olvídate de 3G o 4G!

Ahora, si se trata de almacenamiento informático, los terabyte (TB) equivale a 1 000 gigabytes de almacenamiento. Desde el 2007, la empresa Hitachi presento el primer disco duro de 1 TB. Y recientemente, la empresa Seagate anunció el lanzamiento de discos duros de 8 TB que usan tecnología SMS. Así que tendrás suficiente espacio para tus canciones de banda (puedes tener hasta 2 000 horas de audio con calidad de CD), videojuegos zombies, fotos familiares y tal vez para todas las películas de Rock (¿en cuál van?, ¿Rocky 29?).

Más en concreto el desarrollo de la película animada en 3D Monstruos contra aliens, requirió 100 TB de almacenamiento.

Más aún, en junio del 2008, Cisco Sytem estimo un tráfico de internet de 160 TB/s.

El telescopio espacial Hubble ha colectado más de 100 TB de datos en sus primeros 24 años de observaciones, abril del 2014.

Efectivamente un TB de almacenamiento parece un monstruo de memoria, pero en sí misma es una unidad práctica en la cantidad de información que se maneja en varios sistemas modernos.

Finalmente
Así que efectivamente tenemos monstros de cifras rondando entre libros de texto, computadoras y la vida cotidiana.

Un químico, un físico y un estadístico... #Chiste140

Un químico, un físico y un estadístico se quedan a trabajar en la oficina. De repente, el bote de basura se incendia. El químico dice: "tapen el bote, sin oxigeno la combustión cesara"; el físico dice: "Basta con echarle agua". Los dos discuten sin llegar a un acuerdo.

Entonces, el estadístico toma su encendedor y le prende fuego al resto de la oficina.

―¡Qué estás haciendo! Aúllan el químico y el físico a la vez

Tranquilo responde el estadístico: "Necesitamos una muestra más grande de datos para tener una conclusión significativa".

Película de "balas" láser, como en Star Wars, pero esto es ciencia


Inspiración del cine
Es un elemento clásico de las películas de ciencia ficción presentar armas de rayos láser, donde simulan dispar ráfagas de luz. Más allá del entretenimiento ¿Esta imagen icónica de la ciencia ficción se puede reproducir en laboratorio? ¿Y para que podría ser útil?

Bueno, si se trata solo observar el haz láser, basta con tener suficiente polvo o humo en el cuarto para ver la traza del haz lumínico. Pero ver un pulso luminoso viajando es extremadamente difícil. Puedes pasar varias veces tu mano cortando y liberando el camino del láser y no lograras el efecto, puedes construir un láser pulsado y tampoco podrás ver las definidas y largas trazas de estos "balazos" láser. Lo que necesitas es una combinación entre un láser pulsado, una cámara rápida, y un buen sistema de sincronización.

Mejor que ficción, es ciencia
Resulta que un grupo de investigación polaco construyó un nuevo láser compacto de 10 terawatts (¡qué es mucha potencia!) y lo probó con una cámara rápida, disparada a diferentes intervalos, para registrar los pulsos ultracortos viajando a lo largo de un pasillo. Con la colección de fotos hicieron el video que ilustra esta entrada; el cortometraje en slow-motion muestra proyectiles de luz viajando igual que en una películas de ciencia ficción.

"Sí desea filmar un solo pulso de luz moviéndose lentamente, deberías tener una cámara operando a la velocidad de un billón de cuadros por segundo ", afirmó el Dr. Yuriy Stepanenko, líder del equipo responsable por la construcción del láser.

Tales cámaras no existen. Así que para filmar el pulso viajero usaron un truco famoso de fotografía. Sincronizaron una cámara con la generación del láser a una razón de aprox. 10 disparos por segundo y a cada subsecuente pulso la cámara se dispara con un retraso minúsculo al previo.

Es decir, cada cuadro de esta película muestra un pulso láser diferente; afortunadamente la física del fenómeno es la misma para cada pulso. Así que podemos ver otros fenómenos asociados al movimiento del pulso en el espacio. Por ejemplo, se producen fogonazos de esparcimiento en las paredes cuando la luz atraviesa la nube de vapor de agua condensada.

Útil para estudiar contaminación del aire
Cada pulso, dura unos cuantos femtosegundos y es tan potente que ioniza el aire. Creando una fibra de plasma a lo largo de cada pulso. Con los adecuados parámetros se evita la dispersión y el autoenfoque de haz,  que sucedería normalmente por la interacción de los campos electromagnéticos del láser y el plasma. Estas características son vitales para garantizar que el pulso alcance mayores distancias en la atmosfera que un pulso de menor potencia.

Aunque la emisión de este láser está definida en el infrarrojo cercano, su potencia es tan alta que ioniza el aire, produciendo plasma emisor de  una gran cantidad de longitudes de onda. Lo cual es una ventaja para hacer análisis espectroscópicos atmosféricos. Tanto su poder de penetración y ventaja en emitir varios colores hace al láser un excelente candidato para realizar estudios de contaminación del aire.

Aquí veo fantasmas
Finalmente, La película tiene un toque fantasmagórico, pues en varios puntos del video (0.14, 0.28, 0.44 y 0.57), los fogonazos iluminan a los científicos del laboratorio, quienes parecen almas perdidas y en pena deambulando por el limbo. Tranquilos, solo son científicos perdidos y en pena deambulando por laboratorio, LOL.

20 horas es suficiente para aprender cualquier cosa con practica deliberada

A veces tengo la necesidad de aprender nuevos temas y habilidades en muy corto tiempo: programar en un nuevo lenguaje, usar una nueva máquina de laboratorio, una técnica de fotografía, y un largo etc.

Sueño con aprender cómo lo hacen en la película Matrix (1999), que se descargue desde la nube habilidades y de inmediato aprenda: kung fu o teoría-de-cuerdas o algo que sirva más para la vida diaria cómo macramé.



Lo cierto es que si quieres aprender rápido y eficaz uno debe usar la práctica deliberada. Ella consiste en realizar actividades diseñadas con el sólo propósito de mejorar efectivamente aspectos concretos en la ejecución de la persona.

Calidad de práctica deliberada
Son tres las características principales para asegurar esta técnica de aprendizaje

1) La tarea a emprender supone un reto alcanzable, aunque no nos abruma tampoco nos aburre. 

2) Cada tarea tiene un objetivo claro, estamos más que trabajando, estamos tratando de conseguir un objetivo concreto. Por ejemplo, Aumentar la velocidad en un movimiento sin errores, 

3) Para cada tarea completada buscamos y recibimos feedback, ya sea que provenga de nosotros mismos o de otra persona o una máquina. Así que el clásico estudiante que resuelve ejercicios de libro de texto y luego revisa la respuesta, ¡funciona!


Cantidad de práctica
De acuerdo con los trabajos de Anders Ericsson se requieren 10,000 horas de práctica deliberada para convertirse en un experto en algo. Ese puede ser el tiempo que necesita un violinista para convertirse en un experto en su tema, por abajo de las 4,000 horas el músico sería comparativamente normal. 

Sin embargo, y si sólo queremos aprender la habilidad, tal vez estar abajo del experto, pero ser suficientemente capaz y evitar el ridículo en público, se requieren solamente 20 horas.

Esto según Josh Kaufman en su libro the first 20 hours, donde presenta ejemplo muy concretos de varios campos. Y aquí les dejo una presentación (en español) de una charla/exposición de esta autor.


En conclusión
La práctica deliberada fue lo que le permitió a Joshua Foer ganar, en el año 2006, el campeonato de memoria de EU; ¡con solo un año de entrenamiento!, así lo narra en el libro Los desafíos de la memoria

En la educación formal, se supone que que clase a clase hay un objetivo de aprendizaje concreto que se evalúa, pero mi percepción es que pocos profesores lo aplican con eficacia, especialmente quienes usan la exposición como principal herramienta. 

En cualquier caso, creo que es una buena idea emprender la tarea de aprender un habilidad con esta técnica y registrar tanto la evolución cómo los resultados; es decir hacer un estudio científico de nuestra forma de aprender habilidades.  

¡Yo lo haré y les contare en este blog!

Y sí tu pudieras aprender lo que quisieras, ¿qué aprenderías?

Cómo se hace la fibra óptica para internet



Cada vez que revisas tu facebook o envias un SMS al otro lado del mundo tu mensaje transfigurado en ondas viaja por el aire como onda electromagnética, pero en un punto es recibido por una estación que convierte tu mensaje en pulso luminosos que viajan por delgados cables de vidrio, por la fibra óptica.

Estas fibras son el medio más eficiente para enviar muchos mensajes a una alta velocidad.

Y aunque tengo muchos años trabajando en temas de óptica, me sorprendió mucho que el proceso de fabricación de las fibras comenzara con un tubo (en lugar de un cilindro) de vidrio. La razón es sencilla, en el tubo es posible inyectar dopantes como tetracloruro de germanio (GeCl_4) , que es un líquido incoloro usado como precursor en la producción de metal germanio puro. Mezclado con tetracloruro de silicio (SiCl_4) y oxigeno se obtiene GeO_2 en aprox. 4% del peso de la fibra.  Así el núcleo de la fibra puede tener un índice de refracción alto, poca dispersión.

Después de que el núcleo esta fabricado, la pieza se coloca vertical, se introduce a un horno y se deja que caiga como "miel de una cuchara a tu pan". Una serie de caídas y delicados jaladas (sin albur) son las que brindan el grosor a la fibra.

El principio de funcionamiento de las fibras ópticas es simple, la luz viaja atrapada entre el vidrio de índice de refracción alto; aunque su fabricación es sofisticada.

Actualmente existen pequeños talleres-fabricas que fabrican fibras ópticas huecas o con variaciones finas del índice de refracción, tales fibras se usan para investigación y serán tema de otra entrada en este blog.

Cultura y tecnología de la mano, máquina Rube Goldberg que funciona a base de un haz de luz



Una compañia japonesa de servicios de internet, Au HIkari, mando crea esta fascinante e intrincada máquina de Rube Goldberg. La mayoría de estos aparatejos utiliza solamente canicas, fichas de domino y similares para ejecutar de manera complicada y absurda una tarea sencilla. Pero en esta ocasión, en lugar de ser la mecánica, la óptica es la protagonista del funcionamiento del aparato.

La luz atraviesa por lentes, derrite hielo, quema cordones, atraviesa prismas y más para mostrar un interesante comercial. Sin duda esta versión se ha convertido en una de nuestras favoritas máquinas inútiles de todos los tiempos.

La compañía tiene también un detrás de cámaras imperdible tanto para quienes amen la ciencia y el arte del video. Aquí las escenas:



¿Cómo harías tu propia versión de máquinas Rube Goldberg?

¿Por qué rebotan las pilas alcalinas viejas?



Una reacción química colateral en la pila es lo que provoca este cambio en la elasticidad del material.

Una pila alcalina no-recarcable inicia su vida útil usando polvo de zinc mezclado en un gel que contiene un electrolito de hidróxido de potasio; una membrana lo separa del  dióxido de manganeso con el que se hace intercabio de iones para brindar la diferencia de voltaje necesario para nuestros aparatos electrónicos. 

Conforme la batería se descarga el polvo de dióxido de manganeso se  convierte en oxido de manganeso provocando que se formen grumos que van creciendo, el efecto del empaquetamiento de los grumos es el responsable de que reboten las pilas.

Esta misma prueba funciona igual para baterias alcalinas tipo AA, AAA, C, D y de 9 volts.

El fenomeno es curioso y divertido; supongo que es se puede presentar como una excelente experiencia tanto para los estudiantes de química, física y los entusiastas de materiales. 

Ya en clase intentare hacer mis propias pruebas, ¡y tú deberías hacer lo mismo!. 

¡Felices experimentos!

Las opciones para la telequinesis o como un pensamiento puede mover objetos

Imagen original del artículo
Médicos que desean que el espiritismo sea real, soldados dando choques eléctricos en los cerebros de sus compañeros fallecidos, animales muertos que pueden mover sus patas cual proto zombies; todos ellos son la sal de una misma historia, la que llevó al desarrollo de la electroencefalografía, uno de los pilares más respetados en el estudio del cerebro y sus funciones.

Pero en realidad, yo fui atraído por otro tema pintoresco: la telequinesis, esa capacidad que les permite a los mentalistas de los hombres-X y a Darth Vader levantar objetos con solo desearlo. Si bien ese superpoder no existe, tal vez una tecnología emergente podría emularlo de modo que satisfaga los deseos más febriles de los amantes de la ciencia ficción.

Tal no sería una muleta ridícula. Pues un auto nos permite ir más rápido que un caballo de carreras, los aviones nos facilitan volar, una red de cámaras nos brinda omnipresencia. En esos términos, en esos límites podemos obtener "superpoderes" diversos. Pronto una sutil diadema nos permitirá escribir en el ordenador, manejar un carro o mover un robot.

De eso trata en extenso el artículo (gratis para ti): Mover objetos con el pensamiento: ilusión y realidad, del número 183, de la revista de divulgación científica "¿Cómo ves?"

La experiencia de escribir para la revista de mayor circulación de la UNAM fue grandiosa, pero es mejor saber que esas palabras que provienen del pensamiento logren mover el objeto de tus emociones.

Torrente eléctrico, mención honorifica en el concurso de fotografía de la SMF


¿Qué es esta Imagen?
La fotografía exhibe arcos eléctricos producidos por una gran diferencia de potencial entre una moneda y una plumilla. Al aplicar una gran diferencia de potencial entre dos conductores se crea un campo que pone en movimiento algunas moléculas de aire con carga eléctrica (llamados iones); que pueden producir más iones si chocan con otras moléculas neutras. Si la cantidad de iones alcanza un valor crítico, se produce una avalancha de cargas eléctricas de tanta energía que provoca el chispazo de color azul característico del nitrógeno de alrededor. De modo similar, este mecanismo genera un relámpago durante una tormenta.

¿Para que fue hecha la imagen?
Tengo mucha curiosidad por experimentar con diferentes medios para mostrar que la ciencia es bella, divertida, asombrosa. La fotografía es uno de esos medios que puede hacer que las personas cuenten sus propias historias. Supongo que cuando uno ve una foto de corte científico se da a sí misma una explicación y después de leer la descripción es obligada a ver de nuevo la imagen. La ciencia y el arte siempre nos cambian.

La Sociedad Mexicana de Física se atrevió a realizar su primer concurso de fotografía científica este año. Como es de esperarse los temas fueron diversos y las expresiones variadas. Mostrando un poder de convocatoria aceptable para el corte y difusión de un concurso donde se espera que la física muestre su cara más espectacular. Difícil debió ser la tarea de evaluar las imágenes pues como sociedad nos falta una cultura para apreciar la fotografía y la ciencia, mientras que como comunidad científica más nos falta por aceptar saber que la divulgación y la labor científica se deben empatar para mejorar nuestra comunicación. Esperemos que el sig. año aparezcan más fotografías de laboratorios y sus protagonistas, pues esta ocasión estuvieron ausentes.

Por lo pronto yo regreso a mis clase, al laboratorio y a instrumentar más formas de tomar fotos espectaculares, o al menos que me gusten ;)


Esa droga usada para violar se puede detectar con un apuntador láser verde

Te la puedes pasar muy bien en una fiesta, y entonces, volteas y ves que le están poniendo algo raro a tu bebida. Ya sea un polvo, unas gotas lo que buscan es drogarte para violarte.

Tuviste suerte, te diste cuenta porque volteaste. Pero, ¿y si no lo hubieras hecho?

Una opción son los paquetes de detección de bebidas adulteradas con drogas como el ácido γ-hidroxibutírico (GHB) y la ketamina. Sin embargo, estaba ausente un detector comercial  para la gamma-butyrolactone (GBL) que también ha sido usado como sedante para perpetrar violaciones.

Ahora, Young-Tae Chang y cuates de la Universidad Nacional de Singapur presentaron un sensor comercial para detectar GBL.  El grupo de investigación preparo varias bebidas típicas de fiestas de varias características ―Vino, Whisky, cerveza, jugo de manzana, etc.― de ellas tomaron un grupo de control y otro lo adultero con diferentes concentraciones (pequeñas) de GBL. A todas las bebidas pasaron por una etapa de extracción y adecuación de muestras de modo que obtuvieron extractos líquidos, que cuando están adulterados  que exhibe un color naranja al ser iluminados con un apuntador láser verde. Pero si la bebida es segura, el color del apuntador permanece verde.
Imagen del articulo de Chang. Muestra la eficiencia de detección fluorescente de la droga con hasta 10 microM de GBL
La idea del grupo es aislar a la molécula particular del GBL, la cual presenta un efecto llamado fluorescencia. En este fenómeno la luz de alta energía (e.g. verde) es absorbida y remitida en luz de menor energía (en este caso: naranja), este efecto es puramente cuántico y por tal puede usarse como" huella-digital" para identificar sustancias.

Aunque esta particular fluorescencia ante luz verde también la presentan líquidos inocuos y legales, como el aceite de oliva extra virgen, la etapa de extracción y aislamiento de una molécula ópticamente activa es la que asegura la validez del método.

Esta investigación es relevante por su contexto social, además de ser el primer sensor simple para la detección de la GBL. Aunque la etapa de extracción y adecuación de la muestra se debe automatizar esta idea puede hacer más seguras las fiestas.

Referencia:

Atranca tu puerta con un tenedor común y corriente



La próxima vez que viajes y necesites atrancar la puerta de tu cuarto, puedes usar un tenedor metálico roto.

Claro, la mayoría de los hoteles donde deberías de hospedarte cuentan con su cerradura. Pero algunas casas de huéspedes carecen de esta seguridad,

Esta cerradura improvisada funciona solamente si estas en el cuarto y nadie fuerce de más la puerta. Aunque el video usa herramientas para doblar y cortar el tenedor. Es posible que tu puedas hacer tu versión portátil o modificar uno de los cubiertos para hacerlo a tu necesidad.

Es una tendencia en la Internet encontrar esta clase de videos de supervivencia donde te explican desde como cortar el fondo de una botella de vidrio para construir una punta de flecha hasta como construir espejos para láseres de CO2. ¡Bueno! es que nunca se sabe cuando te atacaran con un láser infrarrojo (LOL).

Pero el papá de todos estos videos seguro era la serie de los años 80s: MacGyver, quien puede desarmar un misil con un clip. ;)

¿Cómo funciona un detector de lluvia automático?

Refracción total interna
La linea que divide la magia de la ciencia es el conocimiento comprobable. De cierto que las personas comunes y corrientes de esta sociedad contamos con muchas más comodidades que el más esplendido emperador romano; pero ¿sabemos cómo funcionan muchas de estos aparatos? 

Tal puede ser el caso de los parabrisas que se encienden automaticamente cuando llueve. ¿Qué mecanismo básico lo activa?

Simple respuesta
Unos focos led emiten luz infrarroja que queda atrapada entre las caras del vidrio parabrisas y por los cantos sale un poco de luz, cuya intensidad es monitoreada por una fotocelda. Respecto a una calibración, si la intensidad es pequeña se encienden los limpia-parabrisas.

Resulta que la luz dentro del vidrio puede salir al aire si incide a ángulos pequeños, pero después de cierto ángulo la luz rebota completamente; para darle un nombre, llamemos al  efecto: refracción total interna.

El fenómeno es dependiente del índice de refracción del vidrio (que debe ser grande) y del aire del exterior (que debe ser pequeño). Sin embargo, cuando se moja la superficie del vidrio, el indice de refracción exterior crece, se pierde el efecto, la luz puede salir por uno de las caras del parabrisas y la energía que incide en la fotocelda disminuye, por lo que puede activar los limpiaparabrisas.

Pues bien, los chicos de yoctopuce realizaron un video ilustrativo del fenómeno y mecanismo para instrumentar un parabrisas de acción automatica. Este es el video.




Hay que apuntar que el video es una ilustración pues muestra el uso de un láser verde, pero los parabrisas usan fuentes de led infrarrojas. Con una mucha menor energía y longitud de onda funciona ese sistema del auto. 

Más aún, este efecto, al ser dependiente del índice de refracción suele ser parte de sistemas de caracterización de materiales, por lo que se puede encontrar en laboratorios de análisis analítico avanzados. Es decir, el mecanismo que enciende tus parabrisas puede ser utilizado para descubrir nuevos materiales o conocer la composición de algunos desconocidos. Así son los caminos de la ciencia y la ingeniería.

Así que cuando sabes cuales son las bases de una tecnología, tu imaginación explota hacia soluciones nuevas para resolver problemas que pueden mejorar tu vida o la de tu comunidad. De otro modo, solo es magia, misterio, ignorancia y estancamiento.

Láseres para revelar huellas digitales latentes

En la guerra contra el crimen, la obtención de huellas digitales sigue siendo uno de los principales frentes de batalla. La obtención de herramientas que permitan obtener una huella latente sobre una superficie (sin importar la forma, composición, color, o el ambiente) puede ser la pieza clave para resolver un delito. En esta área el láser tiene un aporte más que sobresaliente. 

En las yemas de los dedos están cubiertas con crestas alargadas que se retuercen u bifurcan. De los poros de las yemas se excretan sustancias que se impregnan al contacto con las superficies, duplicandose el patrón de las crestas formando la huella digital. Tal sello de goma entintado que deja una marca en un documento.

La típica huella latente tiene un peso de entre diez a un miligramo y alrededor del 99% de lo depositado es agua, que se evapora rápidamente dejando un residuo compuesto materiales inorgánicos (tal como: sal), y materiales orgánicos como aminoácidos, lipidos (e.g. aceites, grasas, ceras) y vitaminas.

Con tal cantidad tan pequeña de material residual sobre una superficie; por lo general, son muy difíciles de observar a simple vista las hullas latentes. Así que los investigadores utilizan diferentes técnicas para revelar estas marcas.

Existen varias técnicas populares para descubrir huellas. Por ejemplo, empolvar la superficie, utilizando polvos finos compuestos de una parte que asegure la adhesión ( usualmente son: resinas poliméricas) y otra parte que brinda el contraste con la superficie. También se utilizan humos de iodo, que son absorbidos por los lípidos dándole a la huella latente un color marrón. También se puede utilizar nitrato de plata, pues su ión de plata se enlaza electroquímicamente con el cloro del sal. Y, desde los años 50s, se utiliza ninhydrina, compuesto que reacciona con amino ácidos, mostrando una huella latente purpura.

Con todo, hay varias situaciones donde las huellas latentes son difíciles de revelar. Empolvar tiene un límite para poderse aplicar antes de la evaporación de componentes. El color de algunas superficies (oscuras por ejemplo) hace inefectiva el uso de varias técnicas químicas que justamente dejan un manchón oscuro, por lo que se pierde el contraste.

Así que se deben aprovechar otras características de los compuestos de las huellas latentes. Por ejemplo que son luminiscentes. Es decir, si son iluminadas con luz ultravioleta, la huella emitirá luz de color verde; si la es iluminada con luz verde, presentara un color rojo. Las huellas digitales contienen materiales luminiscentes como riboflavin (vitamina B2) pyridoxin (vitamina B6).

Ahora solo falta una fuente de luz intensa, muy direccional, y que se pueda emitir colores específicos. Y lo mejor es un sistema láser que cuenta con todas esas características.

Pese a que todo esto es conocido desde los años 80. En este video de reciente manufactura, están muy contentos los periodistas y policías de haber comprado un sistema láser nuevo. Pues sin añadir algún componente a la superficie, las huellas digitales se revelan rápidamente permitiendo su captura fotográfica.



La primera vez que vi la fluorescencia en lípidos fue en aceites de oliva extra-virgen, fue una agradable sorpresa en ese ocasión. Después al ver como brillan las huellas digitales me alegre de tener una herramienta óptica en un laboratorio forense. Después de todo, estas técnicas fotofísicas aportan claros y confiables resultados en las áreas biológicas y médicas.

Así que ya aparte de la lectura de discos compactos, espectáculos láser, y su uso en las cajas registradoras del supermercado, el láser tiene también sus aplicaciones en mostrar una huella latente y ayudar a resolver un crimen.

¡Así de excitante es la física !

¿Quien pudo patentar la bomba atómica de hiroshima?

El gobierno de EEUU tramitó varias patentes para fabricar la bomba atómica, pues ser preparaba para una guerra en tribunales.

Alex Wellerstein, historiador de Stevens Institute of Technology , ha coleccionado alrededor de 2 100 patentes provenientes del proyecto Manhattan, ¡claro!, todas ellas eran patentes secretas. La imagen de este post muestra una de ellas: titulado como "Método para producir, separar y purificar plutonio"

Así que por un lado teníamos un proyecto secreto, que usaba nombres en clave, una red de contra-espionaje que vigilaba a los científicos involucrados en la construcción de la primer bomba atómica. Y en contraste, encontramos a furibundos investigadores llenando formatos para obtener patentes. ¡La codicia nos lleva  a todos por caminos de comedia de manicomio!

¿Acaso el gobierno americano planeaba demandar a los alemanes si lograban hacer su propia bomba de fisión atómica?  ¿¡En plena GUERRA!?

Lo cierto es que este proyecto de obtener patentes era una prevención contra los mismos científicos. En caso de ganar guerra, los americanos pensaban que muchos investigadores podían poner su propia industria nuclear, o influir en el uso de estas bombas, o incluso pedir una compensación económica por el uso del dispositivo. De hecho, ¡el físico Leo Szilard sí realizó tal demanda!, pues el obtuvo una patente sobre el proceso de reacción en cadena antes que el gobierno comenzara a trabajar en la bomba.

Pero lo más curioso del caso es que los secretos para construir estas máquinas de muerte masiva se convierte en expedientes empolvados en una cadena de burocracia y abogados. Tan absurdo era llenar formas de patentes que bien los espías pudieron pedir una solicitud de patente o de información de patentes otorgadas para obtener muchos de los planos y procesos necesarios para construir su propia bomba en un bodega clandestina.

Mientras se van desclasificando documentos, el público en general tiene acceso a descripciones detalladas de dispositivos base de este aparato nuclear y encontramos más historias curiosas sobre los usos del fenómenos nucleares. 

Ya sea que el mismo W. Disney defendiera el programa nuclear, o que un niño obtenga apoyo de su gobierno para construir su propia planta nuclear, estas historias serán parte de futuras entradas en este tu blog.

¿Y si dejamos caer un imán por tubo de cobre?

Amo la física porque todos los días me regala un asombro. En esta ocasión el magnetismo de un enorme imán reta la intuición y a la propia gravedad en una fantástica demostración de corrientes inducidas. Primero veamos el video y luego demos un explicación.



¿Qué pasa aquí?

El imán crea un campo a su alrededor que puede permear a través de los objetos. Aunque el imán no atrae al cobre, en movimiento el imán si puede inducir una corriente eléctrica dentro del cobre. Esta nueva corriente crea su otro campo magnético con dirección opuesta al campo original. En este caso el campo  inducidos es tan fuerte que disminuye la velocidad de  la caída del imán dentro del tubo de cobre.

¿Viejo conocido?
Demostraciones de corrientes inducidas suelen ser comunes al tratar el tema de electromagnetismo en la clase de física. Haciendo girar latas de refresco sin ser tocadas, mostrando prototipos de frenos magnéticos, haciendo funcionar una estufa,construyendo generadores eléctricos (donde el movimiento del imán crea la corriente eléctrica) son ejemplos de aplicaciones reales para nuestro goce personal y beneficio social. De hecho el efecto de inducción electromagnética lo formuló Heinrich Emil Lenz en 1833, aunque dudo que apreciara una demostración como la del video; pues en esa época se carecía de imanes tan poderosos como los de neodimio (del que seguramente esta hecho el imán del video).

De  hecho, en nuestra vida cotidiana hay tantos imanes y campos inducidos que pueden pasar desapercibidos. Pero de vez en cuando, si ponemos atención a los detalles (como de un sujetapapeles), veremos algo que nos asombrara.

Pregunta para pensar

Los metales son susceptibles a mostrar inducción magnética, el cuerpo humano contienen un porcentaje de hierro. ¿Podemos crear campos inducidos dentro de un humano?

El micrófono visual: recuperando audio por medio de videos #nota140

Hay investigaciones científicas que parecen extraídas de una película del espía 007, James Bond. Imagina que ahora debes cuidar que dices porque una planta de ornato o una bolsa de papas te pueden delatar.

De cierto, que cuando hablas los objetos reciben las ondas sonoras y tienden a vibrar ―algunos más que otros. La tecnología más comercial es la que utiliza a las ventanas, que vibran al ritmo del sonido en el cuarto, mientras que un láser (por lo general infrarrojo) se refleja en su superficie y regresa a un sensor, donde comienza la reconstrucción del audio. Estos aparatos son afectivos. Pero ¿y sin ventanas se puede hacer algo parecido?, ¿qué tal analizar objetos que vibran pero son pésimos espejos?

Abe Davis (del MIT) y cuates han presentado un algoritmo, en Siggraph de este mes, para recuperar el audio de videograbaciones de bolsas arrugadas de papas que ligeramente vibran por el sonido de alrededor.

"Cuando el sonido alcanza un objeto, causa que el objeto vibre" Abe Davis explica en un video, "El movimiento de esta vibración crea una muy sutil señal visual que es usualmente invisible para el ojo desnudo. La gente no se da cuenta que la información está ahí.”

Los investigadores, financiados gracias al MIT, Microsoft y Adobe, recuperaron señales de audio analizando las diminutas vibraciones producidas por el sonido en una variedad de objetos: hojas de aluminio, la superficie del agua en un vaso, y las hojas de una planta de ornato. En uno de estos experimentos alguien recito el poema infantil: “Mary Had a Little Lamb” (María tiene un corderito) a través de las bocinas en un cuarto dentro de una bolsa de papas tirada en el suelo. El equipo fue capaz de recuperar la recitación usando solo el video de la bolsa filmada a 5 metros de distancia y a través de un vidrio a prueba de sonido.

Para extraer el sonido de la información del video, la frecuencia del video (el número de cuadros capturados por segundo) tiene que ser mayor que la frecuencia de la señal de audio. Las mejores cámaras de alta velocidad capturan 100 000 cuadros por segundo. Pero el equipo en sus experimentos utiliza una cámara que captura 6 000 cuadros por segundo. Incluso utilizando una cámara de smartphone que captura 60 cuadros por segundo, es suficiente para identificar el género del hablante, el número de hablantes, e incluso su identidad.

Y es que el equipo puede medir movimientos de alrededor de una décima de micrómetro. Eso corresponde a cinco milésimas de píxel. Cuando miras una imagen, usualmente un borde entre dos zonas diferentes (una azul y la otra roja, por ejemplo), y de la frontera en sí misma, el sensor de la cámara recibe entradas de ambos. Analizando cuadros sucesivos de video, se monitorea la variación entre los colores. Filtrando estos cuadros, y usando el algoritmo que combine la salida de los filtros, los investigadores pueden medir las fluctuaciones. Con lo que se infiere el sonido que alcanza al objeto en movimiento.

Imagen con el efecto
de obturador rodante
El equipo también ha producido una variación de su algoritmo para usarse en cámaras de video de baja velocidad y que usan sensores de "obturador rodante". Estos sistemas barren el cuadro a una fila a la vez. Es solo un problema cuando tratas de tomar la imagen de un movimiento rápido (como las hélices de un helicóptero). Este fallo en realidad es una ventaja para los investigadores. Las diminutas distorsiones en las orillas de los objetos en un video pueden contener información sobre vibraciones a altas frecuencias, que se pueden usar para recuperar la señal de audio.

Finalmente, Aquí dejo el video que muestra el proceso de extracción de audio de las vibraciones de una planta, una bolsa de papas, unos audífonos grabados envueltos, y otros objetos. 


Harto de usar el modelo tradicional de prácticas en el laboratorio

La paradoja del cuarto chino suele usarse para discutir si una
máquina es inteligente. Pero yo lo modifique para
discutir si mis alumnos aprenden.
Primero una parábola:
Una persona vive encerrado en una habitación, cuenta con canastas llenas de fichas con caracteres chinos grabados. Él desconoce el idioma chino. Pero cuenta con un libro de reglas para transformar cadenas de caracteres chinos en otras cadenas de caracteres chinos. Hay gente fuera del cuarto (quienes si dominan el idioma chino) que escriben preguntas en chino mediante fichas y las pasan por abajo de la puerta del cuarto; así la persona dentro del cuarto consulta su libro de reglas y envía de vuelta una respuesta con cadenas de caracteres diferentes. Porque las reglas han sido claramente escritas las respuestas suelen ser correctas. Siguiendo las reglas, la persona en la habitación produce expresiones que la otra gente interpreta como respuestas a preguntas que escribieron y pasaron por abajo de la puerta. ¡Pero la persona en el cuarto no entiende el significado ni la pregunta ni la respuesta!

Profesor, ¿cómo te aseguras que tus estudiantes realmente han aprendido?

Por años hemos seguido un modelo de trabajo en el laboratorio: Las prácticas. Permiten estructurar la clase, se les puede entregar al estudiante con antelación, le brindan experiencia en fenómenos y manejo de equipo. Su producto son reportes escritos, que también son importantes para su desarrollo en redacción. Y así es el modelo. Por lo general, en tales reportes he procurado enseñarles a los estudiantes como estructurar y presentar informes de investigación con múltiples comparaciones. En clase ellos suelen mostrar avances.

Recientemente, revise sendos reportes de investigación de dos estudiantes de mis ex-estudiantes que están cerca de graduarse. En ambos casos la incoherencia, confusión y falta de estructura en sus mensajes me dejo desolado. Ni mil horas de videojuegos me harán recuperarme.

Algo falló. Y realmente no sé que fue.

Tengo que cambiar algo. Y esto es lo que he decido hacer en mi nuevo curso de laboratorio.

Utilizare el formato de prácticas con modificaciones. Les daré las instrucciones con antelación para que en laboratorio realicen experimentos, tomen datos. Pero ahora todos los datos se descargaran en una base datos colectiva para que los usen y discutan todos.

En lugar que hagan un reporte por una práctica, o que fusiones dos prácticas en un reporte. mensualmente responderán una pregunta mensual, la cual sirve como un proyecto de clase. Para este mes la pregunta es ¿cuál es el mejor método para medir el índice de refracción en sólidos transparentes? Es posible que tengan que usar información de 7 prácticas para responder esa sola pregunta. Pero también los obliga a saltar el tradicional sistema de módulos de los libros de texto y de los planes de estudio de las clases de teoría. Para hacer este proyectos algunas experiencias se tienen que adelantar (Interferometría puede ser el caso) y otros se retrasaran (óptica geométrica con espejos parabólicos).

Por otro lado, en el trascurso del proyecto se les debe mostrar cómo se deben presentar gráficas y tablas, comparar información y analizar errores teóricos.

Es probable que los estudiantes esperen que los profesores les alimenten con información. Lo cierto es que si ellos no preguntan primero los bombardearemos con un cúmulo de preguntas para asegurarnos que están haciendo su parte. Además de darles un acicate para que ellos propongan clase a clase nuevas formas de medir. 

En algunos proyectos (anamorfismo y difracción) saldremos del laboratorio y pediremos ayuda a la comunidad de la facultad para hacer experimentos y mediciones.

Existirán detalles a afinar. pero por lo pronto hay que cambiar. Hay que tener un rumbo claro de que deseamos ahora enfatizar. Ya veremos qué pasa y cómo nos va como equipo.

¿Crees que tengamos suerte en este nuevo modelo?

Superman, la herramienta quirúrgica

Superman en su nuevo empleo como ayudante de médicos
¿Coincidencias de la vida? Tal vez.  Recientemente he tenido que hacer varias visitas al hospital y a radiología por placas de rayos-X. Simultáneamente, en el laboratorio están instalando una máquina de rayos-x para hacer caracterizaciones de materiales. En fin, navegando por la red me encontré con este fragmento de historieta  de los años 60s; aquí un grupo de cirujanos le piden ayuda a Superman. El dialogo se desarrolla así:

― Mi paciente tiene un fragmento de vidrio en alguna parte de su cerebro, pero porque los rayos-x ordinarios no pueden revelar la localización de la astilla, no podemos operar.
― ¡Mmmm! ¡Mi propia visión de rayos-x tiene un mayor rango que cualquier máquina de rayos-x de hospital. Así que no se preocupen!
― ¡Puedo ver la astilla! Muy bien, ¡Doctor prepárese para operar!

Lindo tener a un superhéroe ayudando en una operación (esperemos que Wolverine no sea quien corte y suture). Así con todo el animo de ir más allá de este dialogo de historieta: ¿los rayos-x pueden detectar vidrio incrustado en tejido blando, como en el cerebro?

Pues bien las máquinas de rayos-x  cuentan con poder penetración para atravesar el cráneo y el cerebro. Esta radiación será absorbida por átomos más pesados que el calcio (que los huesos tienen en abundancia) pero será transparente para elementos más ligeros como el hidrógeno, carbón y oxigeno. Por esta razón las imágenes radiológicas muestran  con nitidez los huesos, pero no los tumores, la grasa, el tejido blando.

Las máquinas de rayos-x usadas en la decáda de los 60s (cuando esta historieta fue publicada) eran más potentes que los equipos de hoy en día. Ahora las zonas expuestas son minimizadas y las dosis de radiación son mucho menores.  Pues bien, el problema de localizar una astilla de vidrio es que muchos de ellos son transparentes a los rayos-x. Solamente los vidrios compuestos de suficientes elementos pesados, como plomo, pueden absorber esta radiación. Sin importar la potencia, los materiales absorben determinadas longitudes de onda, que caracterizan a la radiación.

Longitudes de onda grandes definen la radiación infrarroja, más cortas a la luz visible (los colores: azul, verde, rojo, etc.), todavía más corta a la radiación ultravioleta (que es rápidamente absorbida por el cuerpo), y todavía más corta que los rayos-x encontramos  a la radiación gamma (con buena penetración, pero solo si eres un fan de las enfermedades por radiación).

Las ventanas de plomo son un producto que se usa como protección en laboratorios de radiología y parece que algunos vidrios de auto contienen este elemento. Estos fácilmente se detectan por rayos-x, pues se absorbe la radiación.

Pues bien, Dan Tandber afirma, en un articulo de la Revista de la Asociación Medica Americana, que después de insertar 66 fragmentos en vidrio de musculo de pollo, logro obtener nítidas imágenes de los vidrios. Parece que localizar fragmentos de vidro en tejido blando puede ser más común de lo que me imaginaba inicialmente, pero siempre dependerá de la composición de la muestra.

Por otro lado, siempre me ha inquietado pensar que Superman envía rayos-X desde sus ojos, ya he platicado que esta concepción de la vista la tenían los griegos antiguos. Tal tipo de visión implica que el héroe ve el reflejo de tal radiación; algo que es muy difícil. Pues por su pobre interacción los rayos-x suelen atravesar más que rebotar de los materiales amorfos, como de los que esta compuesto el cuerpo humano. Aunque si existe tecnología para desviar los haces de rayos-x.

Igual me inquieta que la fuente de radiación se encuentre detrás del paciente. El problema es que el tejido del enfermo tiene que interactuar con tal radiación, la extrema sensiblidad en la vista de Superman es tema menor.

Debraye biofísico por una historieta, seguro que es lo que representa esta entrada. Lo que demuestra que se puede hacer enlazando el mundo del entretenimiento,  la investigación seria, y la curiosidad, el motor del progreso.

Referecias
JAMA. 1982;248(15):1872-1874. doi:10.1001/jama.1982.03330150058025.

Por cierto esta entrada participa en el LV Carnaval de la Física alojado en esta ocasión en el blog: Cosmos -el Universo.
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