James Clerk Maxwell: el Einstein olvidado de Escocia
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James Clerk Maxwell: el Einstein olvidado de Escocia

Se llama James Clerk Maxwell, ha merecido la admiración de los más grandes científicos y gracias a él tenemos fotos a color, radio, televisión, teléfonos celulares, wifi y tanto más. ¿Lo conoces?
Por BBCMundo
11 de mayo, 2015
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James Clerk Maxwell

“Una época científica terminó y otra empezó con James Clerk Maxwell”, dijo Albert Einstein. Heindrich Hertz le llamaba “Maestro Maxwell”. Como muchos otros científicos, pensaban que el escocés era un genio. Pero también es uno de los más desconocidos científicos famosos.

Eso a pesar de que su pionero trabajo sobre la naturaleza de la luz cruzó fronteras del conocimiento que hicieron posibles tecnologías de las que dependemos en la actualidad, desde teléfonos celulares y wifi hasta escáneres y hornos microondas, sin olvidar el radio y la televisión, unos pocos.

Además, su fascinación por el color resultó en la creación de la primera foto a color de la historia.

Primera foto a color
La imagen muestra una cinta de tartán escocés.

Pero, ¿quién era y por qué es tan admirado por sus pares?

Su historia empezó en Escocia en el siglo XIX, más precisamente en Edimburgo, donde nació en 1831.

Desde pequeño era tan curioso que su tía decía que “era humillante que un niño te preguntara tantas cosas que uno no podía responder”.

Ese afán por saber y un talento especial para resolver complicados acertijos hizo que empezara a sorprender a sus contemporáneos desde que era joven, como señala Howie Firth, un científico que conoce muy bien la vida de Maxwell.

“En su tiempo libre experimentaba con las curvas que podía dibujar, usando lápices, alfileres e hilos. Así descubrió una nueva regla sobre el tipo de patrones. Presentó el resultado de ese experimento en la Sociedad Real de Edimburgo (la academia nacional de ciencias y letras) cuando tenía 14 años de edad”.

Cuando terminó la escuela fue a la universidad, donde su padre quería que estudiara Derecho, pues en esa época la ciencia no era considerada como una profesión. Por fortuna, el sistema de educación escocesa de entonces estaba diseñado para que los estudiantes pudieran desarrollar su todo su potencial.

Los anillos de Saturno

La ciencia en esa época estaba muy influida por la obra de Isaac Newton, quien un siglo y medio antes había formulado sus tres leyes de movimiento y una teoría unificada de la gravedad, que explicaba tanto lo que sucedía en la Tierra como en los cielos.

Maxwell las absorbió y, unos años más tarde, las usó para resolver un gran enigma sobre el planeta Saturno.

“Se sabía que Saturno tenía anillos y que eran muy delgados, pero no se sabía de qué estaban hechos”, le cuenta a la BBC Martin Hendry, de la Universidad de Glasgow.

Sin una nave espacial que pudiera ir a ver, las posibilidades de saberlo eran casi nulas. Pero se abrió una competencia para revelar el misterio y Maxwell decidió intentarlo.

Saturno
¿Cómo podían haber anillos alrededor de un planeta?

“Lo que hizo fue tratar de entenderlo matemáticamente: si los anillos fueran sólidos, ¿podrían existir o los destruiría la fuerza de la gravedad? Así pudo demostrar que lo último era verdad, que la gravedad no permitiría que un cuerpo tan delgado orbitara Saturno… se partiría. Lo que realmente predijo es que los anillos estaban compuestos de enormes cantidades de pequeñas partículas individuales que flotaban alrededor del planeta, y que aparentaban ser anillos sólidos sólo al observarlos desde tan lejos”, explica Hendry.

Su cálculo dejó a todo el mundo impresionado. George Biddell Airy, el Astrónomo Real de Inglaterra, lo describió como “una de las aplicaciones de matemáticas a la física más extraordinarias que jamás he visto”.

Hoy en día, estamos seguros de que su respuesta fue la correcta gracias al viaje de la nave espacial Voyager, que sobrevoló Saturno. Y lo más impresionante es que las imágenes que confirmaron que lo que Maxwell había dicho hace tanto era cierto sólo pudieron llegar a la Tierra gracias a su descubrimiento más trascendental: las ondas electromagnéticas.

Dos grandes rompecabezas

El magnetismo y la electricidad eran en ese entonces grandes desconocidos.

En Londres, otro científico, Michael Faraday, estaba haciendo todos los experimentos posibles para explorarlos.

Había desarrollado aplicaciones prácticas como el dínamo y el motor, y logró entender detalladamente ambos fenómenos, aportando mucho a la manera en la que los concebimos.

“Él enfocó la atención no tanto en el imán sino en el espacio que lo rodea. Dijo que no era sólo un pedazo de hierro, sino algo más complejo: es el centro de un sistema de invisibles tentáculos curvos que se extienden para atraer o rechazar otros imanes o metales. A ese sistema lo llamó ‘campo'”, explica Firth.

Campo electromagnético
La idea de que en la nada hubiera algo era pionera.

En la actualidad, estamos acostumbrados a la idea de que haya campos, o campos de fuerza, gracias a historias de ciencia ficción como “Doctor Who” o “Viaje a las estrellas”. Pero en el siglo XIX era un concepto totalmente radical.

Lo que Faraday estaba diciendo era que lo que parecía como un espacio vacío, pero que tenía algo adentro.

Y agregó que lo mismo ocurría con la electricidad: si se estaba viajando por un cable, habría un campo de fuerza alrededor.

Así, entendió que el magnetismo y la electricidad tenían que estar conectados de alguna manera, pues descubrió que se alteraban mutuamente y que cuando se les unía, los dos campos se combinaban y vibraban con energía.

Esa vibración creaba ondas, a las que llamó electromagnéticas, que se propagaban en el espacio como al tirar una piedra al agua.

¡Se necesita otro genio!

Pero Faraday no pudo ir más lejos. Como era autodidacta había llegado al límite de sus capacidades: sencillamente, no contaba con los conocimientos académicos necesarios.

“Faraday dio un paso gigante para hacer por la electricidad y el magnetismo lo que Newton había hecho por la gravedad. Lo que faltaba era matemáticas. El contacto con Maxwell se desarrolló primero por correspondencia y Faraday estaba muy contento por haber encontrado a un matemático tan extraordinario; Maxwell aceptó el reto, hizo varios modelos en su mente y encontró la respuesta”, indica Firth.

Y la respuesta fue magnífica.

Maxwell redujo toda la información a unas pocas líneas matemáticas que mostraban cómo la electricidad y el magnetismo estaban conectados, y que los dos juntos -electromagnetismo- podían crear diferentes tipos de ondas que iban a la misma velocidad, la velocidad de la luz.

Reveló también que la luz que los humanos podíamos detectar -la que llamamos “visible”- era sólo una parte de la gama de ondas electromagnéticas, que incluyen ondas de radio, microondas, rayos X, rayos Gamma.

Un enorme salto en el conocimiento… en apenas cuatro cortas ecuaciones que muchos consideran una obra de arte matemático.

Fórmulas de Maxwell

Pasarían décadas…

“Pasó mucho tiempo antes de que los otros científicos aceptar que era una buena idea. Era demasiado radical”, señala Hendry.

“Tomó casi 15 años antes de que alguien pudiera mostrar que ese concepto matemático era algo físico que se podía medir y producir en un laboratorio”, dice Claire Quigley, tecnóloga del Centro de Ciencia de Glasgow.

“El científico Heinrich Hertz (el de los hercios) produjo ondas de radio, tal como Maxwell predijo, las midió y confirmó que iban a la velocidad de la luz. Pero, aunque se complació por haber probado que Maxwell estaba en lo cierto, cuando le preguntaron cuáles eran las ramificaciones, respondió que ninguna”, añade Quigley.

No obstante, apunta Hendry, “abrió el camino para que un científico realmente brillante, Einstein, tomara las ideas de Maxwell y las desarrollara hasta llegar a su teoría de la relatividad”

“Y unos 150 años después -agrega- en la física de partículas hablamos del ‘campo de Higgs’, que tiene que ver entender las propiedades fundamentales de las partículas del Universo. Así que esa idea de un ‘campo’ sigue abriendo caminos”.

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'Mutar hasta extinguirse': el extraño curso de la variante delta de COVID que desconcierta a científicos en Japón

Tras vivir la peor ola de coronavirus en verano, los casos en Japón se han desplomado de forma desconcertante. Genetistas nipones manejan la teoría de que la variante delta podría estar autoextinguiéndose en este país.
25 de noviembre, 2021
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El pasado mes de agosto Japón se encontraba en medio de la quinta y mayor ola de coronavirus desde que comenzó la pandemia. Llegó a registrar más de 20 mil casos diarios.

Aquel rebrote estaba impulsado en gran medida por la variante delta que arrasó por el mundo entero y que por su alta transmisibilidad acabó reemplazando a otras mutaciones del patógeno.

Pero aquel mes fue también un punto de inflexión para el país asiático.

Desde entonces los casos se han desplomado a un ritmo vertiginoso y hoy, mientras varios países con porcentaje de vacunación similar combaten una nueva ola de contagios, Japón respira tranquilo y este martes 23 de noviembre registró poco más de 100 nuevas infecciones.

Y según un grupo de científicos, una explicación que toma fuerza en esta desconcertante caída de casos es que la variante delta podría estar, literalmente, “autodestruyéndose”.

¿Es esto posible? ¿Podría repetirse en otros lugares del mundo?

Múltiples causas

Varias hipótesis pueden estar detrás de esta repentina caída de casos e incidencia de la variante delta.

Más del 75% de residentes ya fueron vacunados en Japón y las medidas de distanciamiento social y el uso extendido de mascarillas son seguidos a rajatabla por la población, reportan medios nacionales.

Vacunación en Japón.

Getty Images

Pero otros países reúnen condiciones similares y registran muchos más casos diarios.

En España, por un ejemplo, un 80% de residentes ya recibió la vacunación completa y las mascarillas siguen utilizándose en espacios cerrados.

Y este martes, pese a tener una tercera parte de la población de Japón, registró casi 7.000 casos diarios.

Es este tipo de comparaciones la que ha llevado a que científicos japoneses, basándose en observaciones genéticas, manejen la hipótesis de la “autoextinción” de la variante delta.

“La variante delta en Japón era muy contagiosa y desplazó a otras variantes. Pero al acumularse las mutaciones, creemos que se volvió un virus defectuoso incapaz de replicarse“, dijo el genetista Ituro Inoue, del Instituto Nacional de Genética en Japón, al periódico The Japan Times.

“Considerando que los casos no han aumentado, creemos que en algún momento durante esas mutaciones el virus se dirigió directamente hacia su extinción natural“, agregó Inoue.

La teoría de Inoue arroja algo de luz sobre la desaparición tan repentina de la variante delta en Japón que sorprende a muchos.

Sobre todo teniendo en cuenta que recientemente muchos países occidentales, con vacunaciones avanzadas, han tenido que retomar estrictas medidas de confinamiento.

Restaurante lleno en Japón.

Getty Images

Pero Japón parece ser un caso peculiar en que los casos de coronavirus se desploman en caída libre a pesar de que trenes y restaurantes están llenos desde que acabó el último estado de emergencia el pasado octubre.

Proceso habitual

Que distintas variantes de un virus desaparezcan es algo que lleva sucediendo desde el comienzo de la pandemia.

“Sucede todo el tiempo en virus de animales y humanos. Recordemos que las variantes alfa, beta y gamma han sido mayoritariamente reemplazadas por las variantes delta”, contextualiza para BBC Mundo el virólogo Julian Tang, de la Universidad de Leicester en Reino Unido.

“Esto es realmente una cuestión de aptitud viral en cualquier anfitrión. Quizás hay algo en la inmunidad de la población japonesa que ha cambiado la forma en que el virus se comporta allí. El tiempo dirá si pasará también en otro país“, agrega Tang.

Estudios previos han probado que en Asia hay más personas que tienen una enzima de defensa llamada APOBEC3A y que ataca a distintos virus, incluido el coronavirus que causa la covid-19, en comparación con los habitantes de otras regiones como África y Europa.

De este modo, investigadores del Instituto Nacional de Genética y la Universidad Niigata estudiaron si esa enzima podía inhibir la actividad del coronavirus.

El equipo comparó datos de diversidad genética de las variantes delta y alfa en muestras clínicas infectadas en Japón entre junio y octubre.

Durante el estudio, observaron que las mutaciones del virus parecieron detenerse repentinamente en medio de su desarrollo evolutivo, se volvieron defectuosas e impidieron la replicación del virus.

Evolución de casos en Japón.

BBC

“Encontraron mutaciones en la proteína nsp14, que tiene que ver con la reparación de defectos de replicación. Si hay más mutaciones de lo normal en esta proteína, estas pueden inactivarla o hacerla ineficiente, lo que puede originar una debacle en el patógeno”, explica el profesor José Manuel Bautista, catedrático de bioquímica y biología molecular de la Universidad Complutense de Madrid en España.

A pesar de que Bautista cree que la caída abrupta de casos se debe también a factores como la vacunación masiva y las medidas de distanciamiento, le llama la atención el pronunciamiento de la curva de contagios.

“Lo normal es que baje poco a poco si la gente se aísla, porque los ya infectados siguen notificándose días más tarde. Es bastante dramática y exagerada la caída de casos y apunta a que la teoría de la autodestrucción es posible”, añade el académico.

A pesar de la sorprendente caída de casos en Japón, los científicos guardan cautela y evitan hacer diagnósticos sobre lo que pueda pasar en el futuro.

La pandemia está en constante evolución y ha demostrado que, a pesar de vacunaciones y medidas de contención, el mundo todavía no está a salvo de nuevos rebrotes.


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