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La maravilla de la Superposición Cuántica junio 2, 2011

Posted by Enrique in Divulgación de las Ciencias, Física.
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Aaron O’Connell nos explica la forma en que las cosas se comportan a nivel cuántico. Nuestra intuición y experiencia cotidiana no son suficientes para entender la naturaleza a nivel microscópico.

Aquí, O’Connell muestra que dadas las condiciones adecuadas se puede crear un objeto macroscópico que se comporte en forma cuántica. En ese caso, el objeto está en reposo y vibrando —al mismo tiempo—. Esa es precisamente la superposición de estados cuánticos.

Tal como lo dijo el biólogo inglés J. B. S. Haldane: “El universo no es más extraño de lo que suponemos, sino más extraño de los que podemos suponer.”

Link del video en el sitio de TED aquí.

Escrito en roca. Por qué la Evolución es verdadera. Capítulo 2 junio 1, 2011

Posted by Enrique in Biología, Divulgación de las Ciencias.
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Retomando mis lecturas atrasadas, comparto algunas de las ideas expuestas en el capítulo 2 del libro de Jerry Coyne “Why Evolution is True” (Por qué la Evolución es verdadera).

Este capítulo trata sobre la evidencia de la evolución que podemos apreciar en el record fósil. La formación de fósiles es simple pero requiere circunstancias especiales. El cuerpo del animal o planta tiene que llegar de alguna manera al agua, hundirse hasta el fondo y cubrirse de sedimento. Esto no sucede muy a menudo y es por eso que existe un mayor número de fósiles de organismos marinos. Por esta y otras razones, el record fósil está incompleto. Se estima que el número de especies que han vivido sobre el planeta está entre 17 millones y 4 mil millones. El número de especies fósiles que se han descubierto es de 250 mil. Por lo que tenemos evidencia fósil de solo 0.1 por ciento de todas las especies que han existido. Sin embargo es una buena cantidad para darnos una idea de cómo las especies evolucionaron y cómo surgieron diferencias entre grupos de organismos.

¿Qué tipo de hechos son considerados como evidencia de la evolución? A gran escala, al rastrear fósiles en los estratos del suelo, la evolución predice que las formas de vida más simples están en las rocas más antiguas. A medida que las capas de suelo son más jóvenes la diversidad y complejidad de los organismos es mayor. Otra predicción es que las formas de vida posteriores tienen que verse como descendientes de organismos más antiguos, siendo éstos los ancestros comunes de las especies modernas.

Cuando se habla de evolución, es común escuchar el término eslabón perdido. De acuerdo a la teoría evolucionista, por cada dos especies —sin importar que tan diferentes sean— existe una especie que fue ancestro de ambas. A esa especie se le llama eslabón perdido. Por ejemplo:

Debido a que los reptiles aparecen antes que las aves en el record fósil, podemos conjeturar que el ancestro común de las aves y los reptiles era un reptil ancestral, y tenía tal apariencia. Ahora sabemos que ese ancestro común fue un dinosaurio. Su apariencia general nos daría algunas pistas de que en realidad es un “eslabón perdido” —y que una línea de su descendencia dio origen a las aves modernas y la otra línea a más dinosaurios.

Otro caso en que las predicciones de la evolución se han comprobado es en la transición de los peces a los anfibios. Aquí, el ancestro común es el fósil de un pez antiguo llamado Tiktaalik roseae. La predicción va así: Si existían ya peces —pero no vertebrados terrestres— hace 390 millones de años y existe evidencia de vertebrados terrestres de hace 360 millones de años; entonces el eslabón perdido entre peces y anfibios debería estar en algún lugar de ese intervalo. La predicción se verificó cuando se encontró el fósil de Tiktaalik roseae en estratos de roca de 375 millones de años de antigüedad.

Uno de los mejores records fósiles que se tienen es la evolución de una especie de mamíferos hasta llegar ser las ballenas modernas.


Foto de: http://darwiniana.org/landtosea.htm

Otros casos de eslabones perdidos o bien formas transicionales se han encontrado en insectos. El record fósil también nos cuenta la historia de las serpientes, quienes se cree que evolucionaron de lagartos que perdieron sus patas, ya que los lagartos aparecen antes que las serpientes en record fósil.

Existen muchos otros casos más que muestran precisamente lo que predice la teoría de la evolución.

Para terminar cito un estracto del libro:

El cambio evolucionario, casi siempre involucra la remodelación de lo antiguo en lo nuevo. Las piernas de los animales terrestres son variaciones de los fornidos miembros de los peces ancestrales. Los pequeños huesos del oido medio de los mamíferos son mandíbulas remodeladas de sus ancestros reptileanos. Las alas de las aves fueron modeladas de las piernas de los dinosaurios. Y las ballenas son animales terrestres alargados cuyos miembros delanteros se convirtieron en paletas y cuyos agujeros de la nariz se corrieron hacia la parte superior de la cabeza.

Es tan profundo y hermoso poder llegar a saber que todas las formas de vida en la tierra somos parientes entre sí, en grados muy lejanos de consanguinidad. Eso nos debería hacer sentir como verdaderos hijos de este planeta junto con todas las formas de vida, que —al final de cuentas— ¡vienen siendo nuestros hermanos en una familia que empezó hace unos 4 mil millones de años!

Vivimos entre la belleza infinita de las estrellas mayo 27, 2011

Posted by Enrique in Ciencia y Sociedad.
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Realmente no tengo palabras para describir el video de abajo. Es una hermosa película hecha por Stephane Guisard y Jose Francisco Salgado en el European Southern Observatory’s Very Large Telescope (VLT) en el Desierto de Atacama en Chile (via popsci).

Después de verlo no puedo dejar de sentir cierta pena por nuestra especie. Sufriendo, muriendo y peleando entre sí en una miserable partícula de polvo azulado suspendida entre las estrellas.

Los telescopios contrastan contra las imágenes de la Vía Láctea, como si fueran los nuevos ojos que hemos construido para ver más allá de nuestra provincial limitación biológica.

Estas imágenes son poesía visual.

¿Cómo se mide la producción científica de un país – 2? mayo 26, 2011

Posted by erubio in ¿Quiénes Somos?, Ciencia y Sociedad, Divulgación de las Ciencias.
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Guatemala y el Ranking Iberoamericano de Producción Científica

Hace dos semanas SCImago Research Group publicó el Ranking Iberoamericano de Producción Científica en Iberoamérica 2011. En el blog anterior he explicado a grosso modo, la importancia de las publicaciones científicas y cómo funciona el sistema de publicaciones, ahora en esta segunda entrega deseo compartir con ustedes los resultados de este ranking Iberoamericano de publicacionies científicas. Este ranking atiende varios indicadores que nos brindan información muy detallada de los dos aspectos que discutí en los párrafos anteriores. Los indicadores de este raking son:

i) La Producción Científica (PC) de una institución en particular, que nos muestra el número de publicaciones científicas.

ii) La Colaboración Internacional (CI), que nos muestra el cociente entre el número de publicaciones realizadas entre científicos de una institución y de diferentes países.

iii) Calidad Científica Promedio (CCP) que compara la ‘calidad’ de la investigación de instituciones de diferentes tamaños y con distintos perfiles de investigación. Por ejemplo, 0.8 significa que una institución es citada 20% menos que la media mundial, mientras que 1.2 significa que fué citada un 20% más que la media mundial.

iv) Porcentaje de Publicaciones en revistas del primer cuartil (1Q), es decir el porcentaje de publicaciones que aparecen en el 25% superior de las revistas más prestigiosas del mundo)

Los resultados de este ranking estan basados en los datos analizados desde 2005 hasta 2009. Este listado incluye a 1369 instituciones de iberoamérica que han realizado alguna comunicación científica.

Discutamos brevemente los resultados genereales: En la Figura 1 se muestra una gráfico donde se puede apreciar la cantidad de Instituciones de Educación Superior (IES) totales, en azul. Brazil, México y Colombia se colocan en las primeras tres con 357, 265 y 113 instituciones respectivamente. Por otro lado, aquellas institucioines que tienen más de 400 documentos producidos entre 2005 y 2009 se muestran en el cuadro inserto y nuevamente tenemos 71, 23 y 6 instituciones para Brazil, México y Colombia respectivamente.

Figura 1. Tomada del informe de SCIMago Research Group.

En la Figura 2 se muestra la producción científica por país en la región. Esta lista la encabezan España, Brazil y México con 250, 160 y 62 mil artículos publicados respectivamente, seguidos de Portugal, Argentina y Chile.

Figura 2. Tomada del informe de SciMAGO Research Group.

En la Figura 3 se muestran los valores de los parámetros indicadores mencionados arriba (IES, CCP y 1Q) para aquellas instituciones que tienen una producción superior a 400 documentos científicos. Nótese que únicamente Brasil y España tienen publicaciones cuya producción científica ha sido citada en promedio igual o encima de la media mundial. Por otro lado únicamente Brasil, España, Portugal, Argentina, Perú y Uruguay poseen instituciones de educación superior capaces de publicar la mitad de su producción en revistas de prestigio de acuerdo al indicador 1Q.

Figura 3. Tomada del informe de SciMAGO Research Group.

Los resultados de este ranking son alarmantes para nuestro país y para la región centroamericana. Estos resultados se muestran en la Tabla 1 adjunta. Allí se muestran en las diferentes columnas los detalles de los índices mencionados arriba para las 10 mejores universidades iberoamericanas, he incluído todas las universidades de Guatemala y las tres mejores universidades de los otros países del itsmo centroamericano.

Tabla 1. Los datos para esta tabla fueron tomados del informe de SCIMago Research Group.

La lista de la región iberoamericana la encabeza la Universidad de Sao Pablo con 40,192 publicaciones de las cuales un 24% son colaboraciones internacionales, alrededor del 20% de la las publicaciones están por debajo de la  media mundial y casi el 40% de las publicaciones están en las revistas de más prestigio mundiales. Siguiendo este esquema, le siguen la UNAM en México y la Universidad Estadual de Campinas en los puestos 2 y 3 respectivamente.

Respecto a las universidades de Guatemala y del itsmo, cabe notar tres cosas (i) que la gran mayoria de las publicaciones se realizan en colaboraciones internacionales, (ii) una buena parte de publicaciones se citan por debajo del 20% mundial y que (iii) una gran mayoría del material es publicada dentro de las mejores revistas internacionales arbitradas. Respecto a las universidades nacionales, en Guatemala durante el período que abarca este informe, se publicaron en total 206 artículos (¡Uno de los autores de est e blog, Enrique Pazos (junto a sus colaboradores) es responsable del 2.5% de estas publicaciones, tres hurras para Enrique!)

¿Cómo se puede mejorar esta situación? ¿Se podrá mejorar el ranking general de al menos, las universidades nacionales con más tradición científica? La respuesta a estos puntos es positiva y lentamente algunas cosas han empezado a cambiar en nuestro medio. La creación de la Escuela no facultativa de ciencias físicas y matemáticas por parte de la USAC es un buen paso en esta dirección. Este centro permitirá realizar investigación a científicos nacionales e internacionales con miras a mantenere un número de publicaciones anuales. Esta escuela se sumará a otras instituciones ya existentes en las que se realiza investigación en otras áreas del conocimiento humano.

Para hacer ciencia de alto nivel se necesita formar científicos y proveerles de los recursos necesarios.  La ciencia no se puede hacer sin recursos y en este sentido falta mucho apoyo para poder satisfacer los dos puntos anterioes. Es necesario que de alguna manera instituciones como el CONCYT permitan la creación de becas para los mejores estudiantes nacionales, de la misma forma que las instituciones pares -CONACYT en México, y el CONICET en Argentina por ejemplo, lo hacen con sus estudiantes nacionales. Con creación de estas becas es posible cubrir los gastos de educación superior (Maestrías y Doctorados) de los estudiantes en instituciones extranjeras con el compromiso de retornar este personal calificado y aprovecharlo en nuestro medio. En cuanto a los recursos, necesitamos como país crear una cultura en la que ‘invertir en ciencia’ no sea tomado como una locura sino que, todo lo contrario, sea éste el medio para poder mejorar nuestra situación actual. En este sentido, la divulgación de la ciencia toma un papel fundamental para crear esta ´cultura científica´ y poco a poco en los últimos años se han ido abriendo espacios como la actividad de CONVERCIENCIA organizada cada año por el CONCYT aquí en Guatemala, la existencia de este blog y los espacios que se han abierto en los periódicos locales para columnistas que escriben sobre ciencia.

¿Cómo se mide la producción científica de un país – 1? mayo 17, 2011

Posted by erubio in Ciencia y Sociedad, Divulgación de las Ciencias, Uncategorized.
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La producción científica es una de las riquezas más grandes que un país puede poseer y es lo que hace la diferencia entre países desarrollados y no desarrollados. La idea es bastante sencilla más sin embargo muy difícil de implementar, aquellos países que le pagan a personas “por pensar” tienen los índices más altos en economía, industria y desarrollo social, mientras que aquellos que no lo hacen, no logran desarrollar sociedades equilibradas e independientes. Estos últimos dependen grandemente de los países desarrollados, presentan altos índices de analfabetismo y graves problemas sociales. Por el momento Guatemala es uno de estos países y muchos tenemos el deseo que esta situación cambie pronto.

Una manera muy objetiva de medir el grado de desarrollo científico de un país consiste básicamente en (i) cuantificar el número de publicaciones científicas en revistas internacionales arbitradas y en (ii) cuantificar la calidad de estas publicaciones estableciendo cuántos científicos citan éstas publicaciones, esto es conocido como el número de citas.

Publicar los resultados de una investigación es dar a conocer a la comunidad científica del mundo  los procedimientos, métodos, resultados y el impacto de estos resultados en el campo en el que se realiza  la investigación. Los artículos científicos están escritos usualmente en un lenguaje técnico y están pensados para ser leídos por expertos de un campo en particular. Para su publicación los artículos deben de pasar a través de un árbitro anónimo -usualmente otro experto en el tema de la investigación que juzga utilizando el criterio científico la calidad del trabajo presentado- Es esta persona quien determina si el artículo merece ser publicado o si es necesario corregirlo antes de su publicación. En algunos casos no es solamente un árbitro sino que dos o tres, dependiendo del medio donde se publiquen los resultados.

Por otro lado, la calidad de las publicaciones se miden en base al número de veces que otros científicos mencionan esta investigación y se valen de sus resultados para poder llevar a cabo investigaciones más profundas sobre ese tema en particular. La calidad o prestigio de la revista donde se publican los resultados de la investigación también es importante de alguna manera y depende de la trascendencia del descubrimiento. Es así como la prestigiosa revista inglesa Nature (ver aquí también)  o la estadounidense Science (ver aquí también) han publicado artículos fundamentales de descubrimiento que posteriormente han sido reconocidos y galardonados con el premio Nóbel por ejemplo. Por consiguiente una publicación en Nature es algo que da mucho prestigio al científico ya que pasa por un proceso de arbitraje muy riguroso que es reconocido mundialmente. Artículos que reportan investigaciones más específicas aparecen publicados en revistas dedicadas a el tema de la especialidad como por ejemplo el Physical Review, el Physical Review Letters en el caso de la física, The Astrophysical Journal, o el Montly Notices of the Royal Astronomical Society en el caso de la astronomía y el Journal of Geology en el caso de la geología. Publicar en estas revistas es igual de prestigioso y todas ellas también aplican un riguroso proceso de arbitraje.

En la próxima entrega de esta serie vamos utilizar todos estos conceptos que discutí aquí para ver cómo es el caso de nuestro país comparado con los otros países de la región.

La burocracia detrás de un sueño mayo 17, 2011

Posted by Enrique in Ciencia y Sociedad.
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El proceso de prepararse para ir a estudiar al extranjero tiene dos caras. Una es la romántica en donde se colocan todos los planes profesionales a futuro, las metas y la emoción de hacer algo totalmente diferente. La otra, es la cara burocrática a la que uno le tiene que sonreir a fin de conseguir el objetivo primario de ir a estudiar afuera. En este artículo de la BBC, se habla precisamente del proceso institucional que se necesita llevar a cabo hasta ser aceptado en una universidad extranjera.

Las cosas parecen no haber cambiado:

Para tener una idea del tiempo que tarda este proceso, el camino imaginario de Manuel empieza en mayo de 2011 y termina en septiembre del 2013.

Por lo menos en México, el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT) otorga becas para estudiar en el extranjero. Aquí en Guatemala esa opción aún no existe.

Investigación en Guatemala y la SENACYT mayo 13, 2011

Posted by Javier Gramajo in Uncategorized.
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SENACYT

Burocracia.

Esto significa SENACYT para los investigadores residentes Guatemaltecos, ayer me comunicaron que un proyecto de importancia para el país no puede ser evaluado porque somos dos organizaciones las que coordinamos la actividad y yo no trabajo en las dos, siendo presidente de la comisión de Información e Informática. Indignación es la palabra para calificar las actuaciones de la gente que ha copado el senacyt por años, sea pública mi protesta.

PROGRAMA DE CONFERENCIAS DE CAPACITACIÓN SOBRE TENDENCIAS MUNDIALES EN EL SECTOR TIC´S Y LAS OPORTUNIDADES PARA GUATEMALA

Aprovechar las oportunidades y tendencias en el mercado internacional para el sector TICs de Guatemala a través de la transferencia de conocimiento de los expertos internacionales para su aplicabilidad en el país.

Firmo esto.

Javier Gramajo López

Presidente de la Comisión de Información e Informática CONCYT

Marie Curie via xkcd mayo 9, 2011

Posted by Enrique in Divulgación de las Ciencias.
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Uno de los mejores consejos que se le puede dar a cualquier persona, cortesía de Marie Curie a través de la genialidad de xkcd.

¡No olviden poner el mouse sobre la figura y leer el texto!

GuateCiencia cumple tres años mayo 8, 2011

Posted by Enrique in Uncategorized.
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Así es, hoy 6 de mayo este blog cumple su tercer aniversario. ¡Gracias a todos nuestros seguidores, comentadores frecuentes y visitantes esporádicos!

(Publicado de nuevo por fallas técnicas en el anterior).

La ecuación de onda en los tiempos de examen mayo 5, 2011

Posted by Enrique in Divulgación de las Ciencias.
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Es la última semana de clases aquí en la Facultad de Ingeniería de la USAC, huele a exámenes finales y una de mi ecuaciones favoritas es la ecuación de onda… ¿Qué tiene que ver una cosa con la otra? Pues que hoy terminé el curso de análisis de Fourier mostrándoles a mis estudiantes algunas gráficas animadas de la solución de la ecuación de onda. Para quienes no han tenido el gusto, la ecuación de onda más simple se ve así:

\displaystyle \frac{\partial^2 u}{\partial x^2} = \frac{\partial^2 u}{\partial t^2}.

La ecuación de onda es poderosa, simple y hermosa. Describe cualquier fenómeno que tenga que ver con algún tipo de onda. Por mencionar algunas: el sonido, la luz, un terremoto, ondas de radio, ondas gravitacionales, ondas en una cuerda de guitarra o piano, etc.

En la ecuación de arriba, podemos imaginarnos una onda en una cuerda de guitarra. La cantidad de espacio que la cuerda se desplaza de arriba hacia abajo al oscilar está representada por la variable u. Lo que la ecuación nos dice es que la aceleración que experimenta cada punto de la cuerda es igual a la curvatura que posee en dicho punto.

La solución de la ecuación de onda hace uso de las series de Fourier. Por ejemplo, la misma ecuación en 2 dimensiones podría describir las vibraciones de la membrana de un tambor. Tal solución se describe matemáticamente con la fórmula

\displaystyle u(x,y,t) = \sum_{m=1}^\infty \sum_{m=1}^\infty A_{mn} \cos k_{mn}t \sin \frac{m \pi x}{a} \sin \frac{n \pi y}{b} .

En una membrana rectangular de dimensiones a \times b, esta fórmula describe la vibraciones de tal membrana. La cantidad A_{mn} son los coeficientes de una serie de Fourier en dos dimensiones. Gracias a ello, las sumatorias infinitas (los símbolos \Sigma) ayudan a representar cualquier forma que le podamos dar a esa membrana. La función matemática u(x,y,t) se visualiza en la siguiente animación, ¡toda una serie de Fourier en movimiento!

El hecho que una función matemática pueda representar un fenómeno físico observable es una de la características más bellas tanto de la física como de la matemática. Para un científico no hay nada más hermoso que encontrar una ecuación que describa, se ajuste y haga predicciones del mundo que observamos. En este caso la ecuación de onda representa la esencia misma de todo fenómeno ondulatorio, una propiedad fundamental de la naturaleza.

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