Crónica Nº7 de 2011

CRÓNICA JLHS Nº 7 de 2011
Kronyka 2011-10- 30, de Juan L. Hernández Sánchez

-- Todos somos muy ignorantes, pero no todos ignoramos las mismas cosas--. A. Einstein

1. Universidad Pencopolitana: Tercera Universidad, y Primera Regional, en Chile Colonial
2. Tordos, mirlos, sauces y acacios cuánticos en un mundo crecientemente cuántico
3. Los Sabios Cuánticos ignoraron que la fotosíntesis y la orientación aviaria son cuánticas

1. Universidad Pencopolitana: Tercera Universidad, y Primera Regional, en Chile Colonial
Para mi libro 50 Años de Ingeniería Electrónica en la Universidad Técnica Federico Santa María, disponible libremente en la página web del Departamento de Electrónica UTFSM, www.elo.utfsm.cl, preparé material sobre las primeras universidades en Chile pero no lo incluí en dicha obra. Resumo aquí algo sobre las tres universidades coloniales que hubo.
En los tiempos de la Colonia, la educación se centraba, a grandes rasgos, en conventos y convictorios de unas cinco órdenes o congregaciones católicas que había. Se mencionan las órdenes de domínicos, jesuistas, franciscanos, agustinos y mercedarios. Habría que comentar algo aquí sobre la enseñanza general o primera, pero prefiero no hacerlo, por la tristeza social que me provoca. Como cabría esperar, había una enseñanza rudimentaria –lectura y escritura del castellano- para los nacidos en Chile, mestizos e indígenas, y otra mejor para los españoles o hijos de españoles. Obviamente, se enseñaba mucho el catecismo. La instrucción de las mujeres era hasta su pubertad, y también se les enseñaba costura y bordado, ya que se consideraba que su destino era contraer matrimonio. y aumentar la población. Mejor no sigo con esos temas y me concentro en las universidades. Los españoles y aristócratas en las colonias españolas en América deseaban, por supuesto, mejor enseñanza para sus hijos y fueron creadas las universidades mayores, o reales y pontificias, de Santo Domingo, en la República Dominicana de ahora, en 1548, y de Ciudad de México y Lima, ambas en 1551.

En Chile colonial, la Universidad Santo Tomás de Aquino, domínica, fue creada en 1619, por una bula papal, y duró hasta mediados del siglo 18. La Universidad de San Miguel, jesuita, fue creada, por bula papal, en 1621. En 1738 pasó a ser la Real Universidad de San Felipe, pontificia, en honor de Felipe V de España. En general, hay diferencias de años entre fundación y comienzo efectivo. Estas universidades estaban en Santiago, por supuesto. Hubo en tiempos modernos un Ministro de Educación que creyó que la Universidad de San Felipe estaba en la ciudad de San Felipe El Real, de la Quinta Región de ahora. Ese ministro fue muy ridiculizado por dicho error. Típicamente, esas universidades enseñaban teología, matemáticas, filosofía y castellano. La Universidad Real de San Felipe fue autorizada para dar grados de bachiller y de doctor. Esta Institución pasó a ser la actual Universidad de Chile en 1842.
También existió la Universidad Pencopolitana, creada en Concepción en 1724 por el Obispado de esa ciudad. Su funcionamiento fue encomendado a los jesuitas. Estos, que habían llegado a Chile en 1593, fueron expulsados en 1767. En ese año cesó de funcionar la Universidad Pencopolitana, que fue, por lo expuesto, la tercera universidad colonial de Chile y la primera regional, o fuera de Santiago. Algunas fuentes indican que la actual Universidad Católica de la Santísima Concepción, de la ciudad de Concepción, fundada en 1991, es como la heredera de la Universidad Pencopolitana, tras esa brecha de más de dos siglos. Encuentro hermosa esa idea.

En 1797, el insigne chileno D. Manuel de Salas, quien también era profesor en la Universidad de San Felipe, fundó la Real Academia de San Luis, el Primer Instituto Técnico en Chile y América. Se enseñaba en él matemáticas, química y dibujo. En 1813 pasó a ser el Instituto Nacional. Algunas fuentes aducen que en esa Academia nació la enseñanza de ingeniería en Chile. Se considera, más oficialmente, que D. Ignacio Domeyko inició la enseñanza de la Ingeniería Civil y la Ingeniería Minera en la Universidad de Chile en 1853.
2 Tordos, mirlos, sauces y acacios cuánticos en un mundo crecientemente cuántico
Al arribar la primavera, septiembre 2011, me sorprendió ver dos veces bandadas de tordos chilenos [Curaeus curaeus curaeus] que se posaban en el acacio [Robinia pseudoacacia] de la esquina aledaña a nuestra casa de Quilpué. Pongo los nombres científicos de árboles y animales entre paréntesis, no por pedantería, pues en general los ignoro y poco los memorizo, sino por su interés, por respeto a tantos naturalistas que han estudiado desde siglos esas especies y, finalmente, por contribuir modestamente a divulgarlos, si es que algún Lector o Lectora los lee. Además, cada vez constato mi ignorancia: por ejemplo, en este caso, advertí que la acacia fue introducida en Chile desde los Estados Unidos, y no desde África, como yo creía. También pensaba que el Tordo era igual al Mirlo [Turdus merula]. Hay diversos pájaros parecidos en estos paseriformes, y con distintos nombres, pero no intento aquí entrar en más detalles. Tenemos en nuestra casa un pájaro artificial, hecho en China, que se agita y trina cuando es activado por un ruido, pero no sé si es un mirlo. Avisa de sismos aunque estos no sean perceptibles por humanos.
El Tordo chileno [Curaeus curaeus curaeus], Austral Blackbird, es un pájaro completamente negro, el macho, de unos 28 centímetros de largo y habita desde Atacama hasta el Estrecho de Magallanes. Es del Orden de los Paseriformes y de la Familia Ictéridos. Paseriforme significa parecido al gorrión, passer, y son aves o pájaros con patas de tres dedos hacia adelante y uno hacia atrás, lo que les permite aferrarse a ramas. Pero Ictérido, del griego, significa algo teñido de amarillo, y no me parece que incluya al Tordo chileno. También están los Túrdidos. El nombre de tres Curaeus fue asignado por el insigne naturalista chileno, Abate Juan Ignacio Molina [1740-1829]. Incidentalmente, Molina fue uno de los jesuitas expulsados de Chile en 1767, que menciono en la Parte 1 de esta Crónica. Algunos llaman [Curaeus curaeus] al Tordo chileno. Curaeu es palabra mapuche, o mapudungun, que se escribe también como Kürew, Küereu o Quereu.
Los tordos chilenos habitan en laderas frondosas de cerros o quebradas, o en campos cultivados. Por ende, no se ven mucho en las ciudades. Se caracterizan, me parece, por ser pájaros gregarios, que vuelan o se posan en bandadas. En el caso de los tordos que observé recién en Quilpué el grupo era de una docena de individuos y se posaron a media tarde. Eso contrasta con los que se observaban frecuentemente en Los Andes, en los años 1935-45. Bandadas grandes de tordos llegaban al atardecer y ennegrecían un sauce [Salix babilonicus] vecino, oriundo del Medio Oriente.
Ese contraste entre los tordos observados en Quilpué ahora y los de Los Andes, antaño, me hizo pensar sobre varios aspectos. En primer lugar, es claro que los tordos, como otras especies, puede que estén disminuyendo, pero no encontré alguna fuente que los considere en peligro de extinción, como ocurre con ciertas subespecies o especies de aves. En segundo lugar, cavilé sobre lo que podrían haber cambiado los tordos en esos setenta años, si las aves surgieron hace varios cientos de millones de años, y dado que la evolución natural es tan lenta. Si en 1935 alguien hubiera conservado un tordo, embalsamado, y lo comparara con el cuerpo de un tordo actual, mejor sin sacrificar a éste, no encontraría diferencias, se supone. Sin embargo, ahora que se está empezando con la Biología Cuántica, uno sospecharía que sí se encontrarían diferencias entre esos tordos. Algo habrán evolucionado los cuerpos de los tordos y otras especies, incluyendo la humana, filogenéticamente u ontogenéticamente, aun en un lapso de unos setenta años.
La biología actual se basa en ciencias básicas tradicionales. La naciente Biología Cuántica se basa en Física Cuántica a nivel midiscópico. Lo propio ocurrirá con otra ciencias de la Vida, como Ornitología, que, en esta Crónica, nos interesa por los tordos y otras especies, y la Botánica, por los árboles que mencioné, casualmente. Por ejemplo, la orientación en vuelo de las aves y la fotosíntesis de las plantas tienen bases cuánticas, a juzgar por recientes publicaciones científicas mundiales. Por otra parte, se considera que – posiblemente, pero con alta probabilidad-- los animales y las plantas son entes cuánticos, que han aprendido a utilizar el entrelazamiento y la coherencia de la teoría o mecánica cuántica. En la Sección 3 de esta Crónica describo algunos de esos aspectos cuánticos, desde 2001 a 2011.
¿Por qué los tordos andinos se posaban únicamente en ese sauce y no en otros árboles vecinos? ¿Por qué los tordos quilpueínos descansan solamente en ese acacio y no en otros árboles aledaños? No lo sé aún. ¿Cómo, después de cada año, esos pájaros se orientaban u orientan para volver directamente a dichos árboles preferidos? Como expongo simplificadamente en la Sección 3, que sigue, los científicos han encontrado que algunos pájaros pueden ver directamente el campo magnético de la Tierra, y su inclinación, o derivada parcial, supongo, gracias a procesos cuánticos en sus ojos. Quizás los tordos también. Puede que aparezca otro Abate Molina que lo investigue, y que no tenga que desterrarse a Bolonia.
3. Los Sabios Cuánticos ignoraron que la fotosíntesis y la orientación aviaria son cuánticas
Reconozco mi escepticismo y que cada vez que surge algo nuevo trato de buscarle sus cortapisas o limitaciones, pero sin el ánimo negativo o envidioso de ensuciar la leche con moscas. Es claro que mi escepticismo empieza conmigo mismo: primero uno debe autojuzgarse antes de emitir opiniones. Así, casi nadie podría emitir opiniones, creo. Me guío por los principios Kybaliónicos, más uno, que rigen este universo y si veo que lo nuevo que aparece o se propone cumple con ellos quedo semi conforme. Me parece recordar que se concedió un Premio Nobel a alguien que demostró que los gases nobles no se mezclan, o no entran en combinaciones, pero años más tarde se concedió un Premio Nobel a otro alguien que demostró lo contrario. Pero es cierto que para cualquiera decisión así hay que considerar lo que haya hasta entonces: lo futuro es incierto o no se puede predecir. Lo dicho puede servir como introducción a mi tema aquí: algunos avances en teoría cuántica aplicada. Parece un contrasentido teoría aplicada y lo explico. En el siglo 20 se inició la Mecánica Cuántica, en reemplazo parcial de la Mecánica Clásica, o Newtoniana, en el ámbito microscópico. Pero hace mucho que la primera excedió los marcos de la Mecánica y es mejor usar el nombre Teoría Cuántica, aunque muchos autores sigan usando el nombre primitivo, más limitado. Por ejemplo, parece inapropiado pensar en mecánica cuando se trata de transistores, semiconductores integrados, superconductividad, fotodiodos, láseres, computación cuántica, y otras 30 aplicaciones, en uso actual, en este siglo 21. En lo que sigue me baso en artículos de las Revistas Scientific American, February 2001 y June 2011, y Nature, 2011.
M. Tegmark y J. A. Wheeler mencionan a los siguientes grandes científicos del siglo 20, en orden cronológico y de contribuciones, como los más importantes en Mecánica Cuántica:
M. Planck; A. Einstein; N. Bohr; L. de Broglie; E. Schrödinger; M. Born; W. Heisenberg. Max Planck explicó la radiación del cuerpo negro en 1901, Albert Einstein explicó el efecto fotoeléctrico en 1905 y, sucesivamente, los demás científicos hicieron importantes contribuciones. Tegmark y Wheeler también presentan una lista cronológica de aportes científicos y aplicaciones cuánticas, desde 1901 hasta 1995, en que se descubrió el Top
Quark y también fueron creados Condensados Bose-Einstein. Para 2010 asumían Indicios de la Partícula Higgs. Pero se espera aún que quizás en 2012 aparezca el Bosón Higgs en el LHC, Large Hadron Collider. Son curiosas dos contribuciones de A. Einstein, fuera de las Teorías de la Relatividad. Einstein no compartía la idea de que hubiera leyes físicas probabilísticas, o de casualidad, en el universo. Sin embargo, explicó con teoría de probabilidades el fenómeno llamado Movimiento Browniano. Además, Einstein era contradictor de la Mecánica Cuántica, por lo mismo, pero explicó cuánticamente el efecto fotoeléctrico.
Desde sus comienzos, se pensó que la Mecánica Cuántica regía solamente en el dominio microscópico de partículas, a escala nanométrica, gran vacío, bajas temperaturas y ambientes controlados. Pero, desde hace un decenio, se han observado diversos fenómenos en escalas o situaciones que se suponían era del dominio de la física clásica, o newtoniana, o midiscópica, del nivel de moléculas, plantas, aves, humanos, planetas. V. Vedral, 2011, describe diversas investigaciones y resultados, en varias Instituciones del mundo, de efectos cuánticos a dichas escalas midiscópicas. Aquí nos interesan solamente la fotosíntesis cuántica y la orientación en vuelo de aves guiado por sus sensores internos cuánticos. Estos y otros fenómenos se suponían del dominio clásico, no cuántico, dado que envuelven temperaturas medias, moléculas o cuerpos de dimensiones midiscópicas y ambientes libres, no controlados, de nuestros ámbitos cuotidianos o usuales. Se suponía también que a escalas macroscópicas regían solamente las teorías relativistas, más allá de lo clásico o newtoniano. Pero eso ya no es así. También está el hecho de que los físicos se contradicen, a veces. Por ejemplo, en este caso, Vedral critica que el famoso físico B. Greene haya puesto en la primera página de su libro The Elegant Universe que la mecánica cuántica sirve para entender el universo en las menores escalas. La verdad es que ahora se piensa que la Teoría Cuántica abarca todo el universo. Pero Vedral termina su artículo insinuando que la gravedad, un fenómeno clásico o relativista, puede que no exista a nivel cuántico. Empero otros físicos han demostrado que existe gravedad a nivel cuántico.
Dos fenómenos cuánticos que debieran regir en macrosistemas son el entrelazamiento [entanglement] y la coherencia. El entrelazamiento enlaza o liga partículas, instantáneamente, en un todo indivisible, aunque estén a distancias grandes. Esto ha llevado a algunos famosos físicos a suponer que el tiempo y el espacio no existen en realidad [como en las teorías yoguísticas y budistas]. Este entrelazamiento cuántico fue considerado por Einstein como fantasmal acción a distancia, y lo hizo oponerse, junto con otros, a la Teoría Cuántica. No aparece en sus Teorías Relativistas, ni en la Física Clásica. La Coherencia se refiere a que las ecuaciones de onda [de la Ecuación de Schrödinger] de las partículas componentes se mantengan en sincronía. Se recordará que la ecuación de Schrödinger, empírica y que solo recién ha sido validada, matemáticamente sí, tiene que ver con la probabilidad de que la partícula respectiva, que también posee propiedades de onda, se encuentre en tal o cual estado, quizás simultáneamente. Debido a efectos del ambiente midiscópico se pierde la coherencia o sincronía de las partículas, fenómeno que se llama Decoherencia. Vedral menciona que en 2011 se logró mantener la coherencia cuántica de una molécula gigante, de forma de octopus, de 430 átomos, y a 240-280 ºK, en la U. de California. Aquí no se puede describir más sobre entanglement y decoherence, que también son muy importantes en el desarrollo de futuros computadores cuánticos.
La fotosíntesis es el proceso por el que la energía de fotones que llegan aleatoriamente del sol es depositada en moléculas de clorofila que forman racimos dentro de las células de las hojas de las plantas. Allí la energía pierde su aleatoriedad y es canalizada en flujo continuo hacia el centro de reacción fotosintético de la célula, el que puede utilizarla con máxima eficiencia para convertir el dióxido de carbono en azúcares. [Sintetizo esto de la revista Nature]. La explicación cuántica actual, a 2010, de este proceso parece ser la siguiente. Los fotones que inciden sobre una molécula antena producen electrones energizados, o excitones, que tienen propiedades de onda, según la teoría cuántica. Los excitones pasan de una molécula a otra hasta llegar al centro fotosintético. Lo moderno radica en que –se supone- los excitones se propagan coherentemente, manteniendo sincronía y reforzándose entre sí. Pero más aún, las ondas cuánticas coherentes pueden existir en varios estados simultáneamente– muy al contrario de lo clásico- y los excitones coherentes podrían seguir varias rutas a la vez. Y podrían explorar simultáneamente varias opciones posibles y elegir la ruta más eficiente hasta el centro fotosintético. Se han realizado pruebas de esto en algunos tipos de bacterias.
Modernamente se trata de explicar con teoría cuántica el hecho de que ciertas aves puedan navegar orientándose por el campo magnético de la Tierra. Se acostumbra llamar a esto navegar, no volar. El sensor magnético aviario es excitado por luz que incide sobre la retina del pájaro. Se supone que la energía depositada por cada fotón crea un par de radicales libres- moléculas muy reactivas- cada una con un electrón no pareado. Cada uno de estos electrones tiene un espín – momentum angular intrínseco- que puede ser reorientado por un campo magnético. El electrón de uno de los radicales es influido principalmente por el magnetismo de un núcleo atómico cercano, mientras que el electrón del otro radical, más lejano, es influenciado o afectado por el magnetismo terrestre. La diferencia entre los campos corre el par radical entre dos estados cuánticos, de diferente reactividad química. La concentración del material químico, producido cuando el sistema está en un estado- pero no en el otro-, refleja la orientación del campo magnético terrestre. Esto ha sido comprobado. Los investigadores de este fenómeno sugieren que los electrones antes citados, que vienen de un mismo fotón, existen en un estado de entrelazamiento cuántico. El estado de coherencia cuántica, de decenas de microsegundos, hace que la orientación de un espín permanezca entrelazada con el otro, no importando la distancia que tengan entre sí los radicales. Estos fenómenos son bastante usuales en ciertas aves, insectos y aun plantas. No hay nada parecido en física clásica.