domingo, 31 de marzo de 2013

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martes, 26 de marzo de 2013

La imagen del Universo más antigua jamás tomada

http://www.elespectador.com/tecnologia/articulo-412349-imagen-mas-antigua-jamas-tomada

Una fotografía es la nueva referencia sobre el origen de lo que conocemos e ignoramos. El big-bang deja de ser una teoría y el universo revela detalles de su larga vida.

El jueves 21 de marzo, a las 4:00 a.m., hora colombiana, los científicos de la Agencia Espacial Europea presentaron en una rueda de prensa una fotografía del cielo en microondas. Ésta, tomada por el telescopio espacial Planck, es la imagen de la luz más antigua en el universo y, por lo tanto, del objeto más antiguo que podemos observar: nuestro propio universo en su infancia.

El joven universo no tenía muchas de las cosas que son familiares para nosotros ahora. No había planetas, ni estrellas ni galaxias, no había casi nada. Lo único que existía eran arrugas que había en el espacio, como si fueran olas en la superficie del mar. Estas olas fueron las semillas de lo que luego se convirtió en las galaxias, como la Vía Láctea, donde se encuentra nuestro planeta.

¿Cómo tomar una imagen del pasado?

La luz viaja a 300 mil kilómetros por segundo, es decir, casi 200 veces entre Riohacha y Leticia en menos de un segundo. Por más que esta velocidad parezca extraordinaria, las distancias en el universo son tan grandes que el tiempo que tarda la luz en viajar desde un objeto en el espacio hasta llegar a nosotros es considerable. La luz del Sol tarda ocho minutos en llegar a la Tierra, es decir, vemos el Sol como era hace 8 minutos. Cuando vemos a Sirio, la estrella más brillante en el cielo nocturno, estamos viéndola como era hace casi 9 años, porque su luz tarda todo ese tiempo en llegar a la Tierra. Cuando vemos la galaxia Andrómeda, la vemos como era hace más de 2500 años.

La luz captada por el telescopio Planck fue liberada cuando el universo tenía menos de 380 mil años de edad y llega hoy a nosotros en frecuencias que corresponden a las microondas. Cada vez que usted enciende su televisor, un pequeño porcentaje del ruido que se observa en un canal sin señal corresponde a las microondas que vienen desde todas partes del universo. Esta señal es conocida como radiación de fondo de microondas y fue medida por primera vez en 1965 por Arno Penzias y Robert Wilson, dos ingenieros de Bell Labs, mientras intentaban calcular para sistemas de telecomunicaciones la transmisión de microondas en la atmósfera. La señal era tan extraña, que en un principio pensaron que era producida por los excrementos de las palomas que anidaban en la antena, pero luego de limpiarla la señal continuaba allí y por este descubrimiento fueron merecedores del Premio Nobel de Física en 1978.

Las microondas interactúan fuertemente con las moléculas de agua, por lo que se usan para calentar alimentos en los hornos que ahora se pueden encontrar en muchas casas. Esto significa que las microondas que llegan a nosotros desde el joven universo, cuando atraviesan la atmósfera de la Tierra, se encuentran con un gran número de moléculas de agua, lo que significa que la señal que medimos en la superficie de la Tierra incluye datos de las moléculas y está fuertemente debilitada. Por esa razón la mejor forma de estudiar la radiación de fondo de las microondas es afuera de la atmósfera terrestre, utilizando telescopios que viajan a bordo de globos o satélites.

Una pista para entender el universo

La radiación de fondo de microondas había sido predicha por George Gamow y sus colegas de finales de los años 40. Esta señal es el resultado del Big Bang, el evento que marca el origen de toda la materia y toda la energía que compone nuestro universo. Las microondas corresponden a la radiación liberada cuando se encontraba a más de 3.000 grados centígrados.

La señal de microondas en distintas partes del cielo corresponde a las arrugas en el espacio en el momento en que se liberó esta radiación y, por lo tanto, son un fósil de ese instante en la historia del universo. Una imagen de las microondas que vienen de todas partes del espacio corresponde a una fotografía del universo mucho antes de que existieran las primeras estrellas, los primeros planetas o las primeras galaxias.

La primera vez que se tomó una imagen de las microondas en todo el cielo fue en 1990, cuando la NASA envió al espacio al Explorador de Radiación Cósmica (COBE), un telescopio a bordo de un satélite que orbitaba a 900 kilómetros sobre la superficie de la Tierra. Los resultados fueron sorpresivamente concluyentes y confirmaron la teoría del Big Bang como la explicación más plausible del origen del universo. Era la primera vez en la historia de la humanidad que teníamos una imagen tan completa y los resultados de COBE junto a otras mediciones astronómicas confirmaron tres cosas importantes: 1. Vivimos en un universo homogéneo. 2. Por fuera de nuestra galaxia todo es casi igual en cualquier dirección en que veamos. 3. El universo se está expandiendo aceleradamente. Es como si viviéramos en una uva pasa dentro de una torta gigante que crece cuando se cocina en el horno.

Durante los últimos 15 años, el estudio de la radiación de fondo de microondas ha permitido establecer que el universo tiene 13,8 billones de años de edad y que su geometría es casi plana. Mediciones cada vez más precisas fueron obtenidas usando telescopios a bordo de globos volando alrededor de los polos de nuestro planeta y confirmadas en 2003 con los resultados del telescopio espacial WMAP. Así, el telescopio espacial Planck se lanzó en mayo de 2009 desde la base de Kourou, en la esquina nororiental de Suramérica, con la misión de medir con una precisión sin precedentes la señal más antigua.

El telescopio espacial

El telescopio espacial Planck tiene su nombre en honor al científico alemán Max Planck, padre de la teoría cuántica y ganador del Premio Nobel de Física en 1918. El telescopio Planck es un observatorio espacial de la Agencia Espacial Europea y es el resultado del esfuerzo conjunto de científicos e instituciones de la Unión Europea, Estados Unidos y Canadá.

Planck está diseñado para observar la luz de microondas que proviene de todas partes del universo con una precisión mayor a la de sus antecesores. Este nivel de precisión requiere que Planck no se encuentre en una órbita alrededor de la Tierra. Éste está estacionado en el punto gravitacional L2, a 1,5 millones de kilómetros de nuestro planeta, donde la Tierra lo cubre de la luz directa del Sol.

Este telescopio espacial tiene la capacidad de observar las microondas en el cielo y quitar la señal de cualquier otra fuente astronómica que pueda interferir con la radiación de fondo. El nivel de precisión en las mediciones de Planck requiere que sus instrumentos se enfríen hasta alcanzar -237,2 grados centígrados, apenas una décima por encima del cero absoluto. Para alcanzar esta temperatura, el satélite tiene una reserva de helio líquido. Ésta se agotó el 13 de enero de 2012 dejando al telescopio parcialmente “ciego” y a partir de entonces los científicos del proyecto han trabajado a contrarreloj para presentar los resultados que ahora se ponen a disposición de la comunidad científica de todo el mundo.

¿Qué aprendemos de Planck?

La primera sorpresa escondida en las observaciones de Planck es que nuestro universo tiene unos 13,81 billones de años de edad, es decir, es 100 millones de años más viejo de lo que se había estimado previamente. Comparativamente, es la misma precisión en medición que separa el récord en atletismo de Usain Bolt, el hombre más rápido del mundo, cuando corrió los 100 metros y superó la marca de su compatriota jamaiquino Yohan Blake. Es decir, por primera vez estamos midiendo la edad de nuestro universo con la misma precisión con la que lo hacemos con las marcas olímpicas.

La segunda sorpresa es que nuestro universo contiene más materia de lo que esperábamos. El 5% está compuesto de la misma materia que forma el Sol, los planetas y todo lo que vemos en nuestro planeta. Esta es la misma que los astrónomos pueden ver directamente a través de un telescopio. Otro 27% está formado por materia oscura, la cual no podemos observar directamente, pero sí estudiar a través de su influencia en los objetos que vemos. El 68% restante se encuentra en forma de energía oscura, que es la que genera la expansión acelerada del universo en todas las direcciones. Y aunque existen muchas posibilidades, aún no sabemos exactamente qué es la materia oscura; apenas si sospechamos lo que es la energía oscura. Si algún día estamos cerca de descubrir su origen, será gracias a las mediciones de Planck.

La imagen entregada por Planck descarta muchas teorías sobre el universo que incluían la presencia de partículas nuevas en la materia conocida y confirma que el modelo estándar que los físicos usan para describir el universo es correcto. Sin embargo, el mapa de la radiación de fondo de microondas presenta anomalías que aún continúan sin explicación. Planck ha confirmado diferencias estadísticas entre el hemisferio norte y el hemisferio sur del universo y ha medido una región que está a una temperatura significativamente menor. Estas dos anomalías no alteran radicalmente nuestro entendimiento del universo, pero abren la puerta a nuevas y más completas teorías que expliquen la evolución después del Big Bang.

Los resultados de Planck son la punta de la espada del esfuerzo tecnológico que ha permitido formular un modelo científico para entender nuestro universo. Los interrogantes que se abren son enormes, pero la simplicidad con la que se muestra en estas observaciones es sorprendente. En palabras de monseñor George Lemaitre, padre de la teoría del Big Bang: “El progreso científico es el descubrimiento de una simplicidad cada vez más y más comprensible. Los éxitos que hemos obtenido nos dan confianza en el futuro de la ciencia: nos hacemos más y más conscientes de que podemos conocer el universo”.

* Integrante de Spider, un telescopio a bordo de un globo que va a volar en la Antártida en diciembre de este año y tiene por objetivo explorar la época en la que el universo se expandió desde un punto a proporciones astronómicas, complementando, justamente, las mediciones de Planck.

Por: Juan Diego Soler*

martes, 19 de marzo de 2013

Entrevista a Rodolfo Llinás

Con el alma en las neuronas

“Mire, el bien y el mal son pendejadas nuestras. La gente hace lo que hace por conveniencia”.

Por: Rodrigo Restrepo*Bogotá

Publicado en Revista Arcadia el: 2013-03-14

Es posible reconstruir un cerebro humano con computadores y hacerlo hablar, pensar, sentir amor o tener una percepción de sí mismo?

La pregunta tiene que ver con la naturaleza del cerebro. Hay quienes piensan que es posible, pero yo pienso que no. Las ideas que la gente tiene respecto del cerebro son más que todo de tipo computacional. No se han dado cuenta de que el cerebro es ante todo un aparato capaz de sentir, capaz de internalizar información a nivel molecular. El sistema nervioso es en ciertos aspectos como un computador, pero en otros definitivamente no. Un ejemplo: usted puede tener una imagen hecha por un sistema de televisión que transforma puntos de luz en imágenes. Usted me puede decir que ese sistema está “viendo”. Pero si yo tomo un lente de cámara, un lente hecho de vidrio, este hace lo mismo: toma una onda y la transforma en una imagen. Ese es un sistema totalmente diferente, no computacional. Es un sistema de física analógica (o sea, no digital). El sistema nervioso es como un lente, no como un computador. Eso es lo primero. Lo segundo es que si no hay un sustrato vivo, no se presentarán las propiedades del cerebro que nos interesan. Hacer sumas y restas sí, pero sentir no es posible para un computador. El sistema nervioso no es simplemente un transformador de información. La información que trata el cerebro debe tener un contexto, en este caso el contexto de la vida.

A lo máximo a lo que se puede aspirar es a hacer algunas simulaciones…

Simulaciones sí se pueden hacer: un robot que camine por ahí y reconozca alguna cosa y vaya a cogerla. Pero eso es hueco, es simplemente una actitud externa. No hay una contraparte interna, ni de emociones ni de contexto. Desde mi punto de vista se pueden simular estados cerebrales, pero un cerebro no, ni ahora ni nunca.

¿Pero entonces esas conexiones hombre-máquina no se podrán hacer básicamente por el “soporte” del cerebro, porque es un soporte orgánico?

El cerebro transforma información en estados funcionales bioquímicos y celulares. Allí toman parte las propiedades del agua, las propiedades de los canales, etc. Es decir, no hay simplemente “información que pasa”. Esa información cambia el sistema profundamente, lo cambia hasta su estructura molecular: construye nuevas proteínas. El sistema nervioso no es simplemente un sistema de comunicación. El cerebro establece estados funcionales internos que ya tiene cuando nació. En otras palabras, nosotros no aprendemos a ver el rojo y el verde, nosotros sabemos qué es el rojo y el verde porque los sentimos. Los computadores no sienten. No podrán comer, no podrán repararse a sí mismos, no van a tener la posibilidad de cambiar las moléculas de su estructura.

Sin embargo, todas estas iniciativas invitan a pensar en esa corriente de pensamiento que se llama el transhumanismo, que dice que los seres humanos podemos ser mejorados de manera artificial.

Esos son sueños de una noche de verano. Yo le pregunto si socialmente estamos mejor como individuos, con toda la parafernalia que tenemos de computadores y televisores. ¿Somos mejores?

Creo que no, ¿pero no hay maneras en las que se puedan mejorar ciertas funciones del cerebro a través de conexiones con máquinas?

No. Es fácil mejorar la visión con anteojos, es fácil mejorar la audición con un amplificador. Pero si me dicen: “vamos a ponerle a alguien una exomemoria”, yo les digo que ya la tiene en el computador. Eso no se puede meter adentro. En este momento están tratando de hacer una retina artificial, pero una retina artificial no es mucho más que unos anteojos. Si la retina se muere no hay nada que hacer.

En todo caso, la neurociencia está transformando la concepción que tenemos del ser humano. ¿Usted nos podría decir hacia dónde?

Nos dice que la naturaleza del cerebro es la naturaleza de lo que somos.

¿Solo somos lo que hace nuestro cerebro?

No somos ángeles, somos animales inteligentes. Y solo nos podemos mejorar como animales inteligentes. ¿Cómo se mejoran los animales? Con mejor educación, con mejor alimento, con una estructura social más adecuada. Mejorarnos genéticamente es muy difícil. Eso lo hemos sabido siempre: si queremos mejor gente tenemos que tener mejor educación y mejor soporte social.

Usted dice que “la mente es uno de los muchos estados funcionales globales del cerebro, es decir que la mente es uno de los muchos estados generados por la sociedad de neuronas que llamamos cerebro”. Las neuronas entonces son la causa de la mente. Usted es en ese caso un materialista, en el sentido científico.

Absolutamente.

Si somos materia y obedecemos a un azar evolutivo, en últimas no importa mucho lo que pase con nosotros como individuos o como especie. Si, por el contrario, somos algo más que materia, no digamos alma, pero sí conciencia o mente, quizás haya un sentido trascendente para nuestras vidas, un misterio que nos mantenga curiosos y respetuosos ante el fenómeno de la vida. Así estaría justificada una acción ética, un cuidado de las especies. Me parece que en la visión materialista todo se torna frío, o como le dijo a usted García Márquez, un poco descorazonado.

Está mal entendido el materialismo. El materialismo no es frío. ¿Cómo puede serlo? ¿Es que acaso la masa es fría? Esa postura que usted propone es un poco rara y yo no estoy de acuerdo con ella. Yo trato de hacer lo mejor que puedo en la vida, más por razones estéticas que por cualquier otro motivo, porque es más conducente emocionalmente ser bueno que ser malo, hacer algo bello que algo feo. Es más conducente hacer cosas que valgan la pena que hacer cosas que no valen la pena. La parte emocional del sistema nervioso es completamente esencial, porque la estructura intelectual está basada en la emocional. Mire, el bien y el mal son pendejadas nuestras. El problema es que la gente hace lo que hace por conveniencia y está negociando continuamente. Pero esto es una cuestión existencial. Es cuestión de hacer el bien por el placer de hacer el bien. Empezamos a darnos cuenta de la importancia que tiene el sistema nervioso, por fin. Lentamente la gente está empezando a entender un poco qué son. Ahora la situación es si van a tener la suficiente inteligencia y el suficiente candor para entender que hay que ser bueno, no porque le van a uno a pagar, ni porque lo vayan a querer, sino por el pago que uno se hace a sí mismo. Y esa es una capacidad que hay que aprender. Todo esto de pronto es demasiado sofisticado, no sé, pero a mí me parece obvio.

Permítame ahondar un poco más en este tema del materialismo versus su alternativa. El biólogo Francisco Varela sostiene de manera muy convincente que “la mente no está en la cabeza”, es decir, la mente se enraíza en un cuerpo pero también en el medio ambiente. Es un proceso que trasciende nuestros cerebros. No está ni adentro ni afuera, se encuentra más allá de esas divisiones aparentes…

Yo conocí muy bien a Varela. Esa posición es muy antigua y no estoy de acuerdo en lo más mínimo. Esa idea de que la conciencia es una propiedad universal de todo lo que existe me parece una generalización inaceptable.

¿Por qué?

Porque debe haber un cierto orden para que las cosas tengan sus propiedades emergentes. Las propiedades emergentes son propiedades del sistema que no le pertenecen a ninguna de sus partes por sí solas: son el producto de las relaciones entre las partes, como la conciencia. Usted no puede encontrar ninguna parte del cerebro y decir: “ahí está la conciencia”, porque la conciencia es una propiedad del sistema. Esa idea de la conciencia como una propiedad universal de todas las cosas no le da una postura emergente a nada. En ese sentido, no se necesitarían cerebros. La única solución que existe es el estudio de las propiedades emergentes. Ellas requieren un cierto orden y una cierta estructura a nivel atómico, a nivel molecular y a nivel celular. Eso es absolutamente lógico. Si se mira cualquier aspecto del universo, sea astronómico o sea microscópico, para que las cosas tengan cierta estructura tiene que haber un orden, tiene que haber un sistema, si usted quiere.

¿Pero ese sistema necesariamente tiene que ser material?

¡Pero y qué más hay!

Conciencia. Se puede trabajar con la hipótesis de que lo que hay no es fundamentalmente materia, sino conciencia…?

¿Conciencia cómo, flotando por ahí?

El premio Nobel Wolfgang Pauli, por ejemplo, alcanzó a trabajar de la mano de Carl Jung en el sentido de que la psique y la materia se encontraban en una estrecha unidad psicofísica.

Pauli era un buen físico, pero era medio brutón cuando se refería a la situación neurobiológica. Cámbieme de tema, por favor.

¿Para conocer la rosa hay que contemplar la rosa o hay que desarmar la rosa?

Depende de lo que quiera hacer, si simplemente quiere verla y olerla es suficiente. Si le interesa la rosa como estado funcional, tendrá que examinar su fisiología, su química y todo lo demás.

Pero aparte del disfrute estético, ¿no habría un conocimiento válido solamente en contemplarla?

Es un conocimiento válido, pero es un conocimiento limitado.

¿Y el otro conocimiento no es limitado?

Mucho menos: yo puedo mirar la rosa en una fotografía o puedo mirarla en tres dimensiones. O le puedo meter un mordisco. Si le meto un mordisco voy a saber mucho más de la rosa que antes. Lo mismo pasa con todo sistema de exploración; luego, depende de qué tanto quiera usted saber de la rosa.

El hecho de que cualquier aspecto de la vida –el amor, la moral, la creatividad, etc.– pueda presentarse como un estado funcional del cerebro, no significa que el cerebro sea la causa de dichos estados. Esto sería como decir que el radio es la causa de la música que se escucha en el radio. La causa de la música está en otro lugar.

El cerebro no es como un radio porque un radio está organizado a priori para establecer ciertas relaciones. No evolucionó.

Pero ¿estudiar la conciencia partiendo de las neuronas no sería como estudiar la música desde los instrumentos musicales? Los instrumentos, desde luego, no son la música, como tampoco lo son las relaciones entre los instrumentos.

¡La música solo existe en el cerebro!

¿Pero la música no está más allá, en las ondas, por ejemplo?

No, la música solamente existe en el cerebro. Si en mi casa tengo un maravilloso sistema de sonido, pero no lo oigo, entonces la música no existe. Se trata de una interpretación del cerebro. Si no hay intérprete no existe.

¿De qué nos sirve saber tanto sobre el cerebro si vivimos en una sociedad que está angustiada, estresada, deprimida?

La situación de depresión es una situación cerebral porque la depresión no existe afuera, la angustia no existe afuera, el dolor no existe afuera. Lo que existe es que la gente está viva, entiende, oye, siente y no aprecia el estar vivo, no aprecia qué tan precioso y qué tan importante y qué tan invaluable y qué tan increíble es la vida por la vida misma. ¿Se va a terminar? Sí, ¿y qué? ¿Después habrá más vida? Pues claro que no. Eso es buenísimo porque le da a uno un conocimiento y un valor a la vida que la gente no tiene. Entonces se respeta más, se entiende más si uno sabe que se va a morir. Y uno se vuelve generoso no porque le vayan a pagar sino por el placer de ser generoso.