Sevilla se viste de ciencia

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Ilustración de Raquel García Ulldemolins. Blog: http://laradibuixa.blogspot.com.es/

Hola a todos,

me complace informar que en Sevilla se va a liar una gorda. Ciencia, premios, charlas, mesas redondas…

¿Cuándo?

El 13 y 14 de junio. Sí, con el calorcito.

¿Por quién?

Por Jot Down, junto con otros colaboradores involucrados con el mundo de la ciencia y su divulgación.  No podían faltar a la cita la Universidad de Sevilla, Naukas y Andalucía Tech.

¿Para qué?

Para dos cosas:

1.-  Juntarnos para charlar de ciencia.

2.-  Para premiar el primer certamen Jot Down Ciencia.  Habrá dos categorías:

2.1.-  Divulgación Científica:  Trabajos originales sobre un tema de divulgación científica.

2.2.-  Narrativa Científica:  Una historia original en la que la ciencia tenga un lugar especial dentro de la trama.

¿Quieres participar? ¿Quieres saber cómo?

Pues entra en la página pulsando sobre el logo.

Si solo quieres asistir habrá incentivos para ello, a cambio solo se pide que te inscribas en la página (totalmente gratis, más que gratis).

Pues nada, nos vemos en Sevilla.

Nos seguimos leyendo…

Cuántica y Garabatos II

Como decíamos ayer, los diagramas de Feynman nos sirven para calcular las probabilidades de procesos que nos llevan de una situación inicial a una situación final que involucran distintos campos/partículas cuánticas.

Hoy vamos a explicar cómo es eso de que los diagramas en sí mismos son un número tal que al tomar su cuadrado nos da la probabilidad de un proceso.

En entradas sucesivas iremos afinando los detalles y explicando la aplicación de las reglas que vamos a enumerar hoy a campos físicos de interés.

Esta entrada es la continuación de:  Cuántica y Garabatos I

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Cuántica y Garabatos I

feynman y yoHoy vamos a pasar un ratito hablando de dibujitos y teoría cuántica de campos. Hoy es un magnífico día para empezar a hablar de los diagramas de Feynman.

La teoría cuántica de campos (TCC) es un campo de la física en el que el formalismo matemático está presente en todas partes aunque no siempre de la mejor manera.  La propia existencia y coherencia matemática de la TCC es un problema matemático que no ha sido probado. Hay diversas formas de definir una teoría cuántica de campos, ninguna se puede considerar matemáticamente completa, o consistente, o coherente.  Sin embargo, da igual como definas la teoría que al final, en un determinado sector de la misma, acabas con que todo se reduce a unos simpáticos dibujitos, los diagramas del señor Feynman.

En esta entrada os quiero contar qué entiendo yo por diagramas de Feynman. Tal vez no sea la mejor manera de entender esos bichos, o no sea de vuestro gusto, o sea totalmente incoherente, tal vez incluso puede que sea errónea, pero es mi forma de pensar sobre estos interesantes garabatos de la física.

Iremos profundizando en el tema en una serie de entradas que se irán escribiendo a lo largo de esta semana.

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Teobromina, digna de dioses

Si hace dos entradas viajamos al siglo XV, hoy nos situaremos en el 3000 a. C., concretamente en la zona selvática del Yucatán. Vamos al encuentro del Árbol de los Dioses.

azteca chocolat

En esa zona, habitaba el pueblo olmeca. Fueron los primeros adoradores de este árbol y en grabados hallados y reconstruidos se encontró el uso del vocablo “cacao” por primera vez; así como las condiciones que necesitaba dicho árbol para su cultivo y recolección. El hallazgo se puede considerar de milagroso pues los olmecas terminaron desapareciendo sin que se sepa bien el por qué. No obstante, el Árbol de los Dioses volvería a ser venerado por otro pueblo que fue el Maya.

Descendiendo desde Alaska, sobre el siglo IV a. C., los mayas encontraron su paraíso en la misma zona selvática del Yucatán y de Guatemala. Construyeron un verdadero imperio con grandes templos, palacios, caminos empedrados y sus celebraciones, al igual que su soporte monetario, giraba en torno al Tchacahoua.

El árbol del cacao era un símbolo de vida y fertilidad y la bebida que preparaban para sus dioses sólo podía ser tomada por los grandes sacerdotes, los reyes y, en circunstancias muy concretas como la guerra, por los soldados. También se cree que algunos sacrificados eran halagados con esta bebida para que el sacrificio fuese del agrado de sus dioses. Además, las vainas y almendras de cacao eran la moneda utilizada por este pueblo.

En los muros de sus templos y palacios están presentes símbolos del Tchacahoua y en uno de los cuatro libros (hojas muy finas de corteza de árbol) mayas rescatados se encontraron ilustraciones representando a los distintos dioses practicando rituales religiosos, rituales en los que frecuentemente aparecían las vainas del cacao. De hecho, la preparación de la bebida seguía unos pasos sagrados establecidos y recogidos bibliográficamente:

  • Se tuestan las almendras procedentes de las vainas  (cabosses) en una sartén de barro
  • Se trituran las almendras con dos piedras hasta reducirlas a polvo y, a continuación, se mezclaban con agua hirviendo
  • Se remueven con 2 pequeñas ramas hasta que burbujea y adquiera algo de consistencia
  • Se le añade, finalmente, pimiento picante, almizcle y miel. En caso de estar en guerra, se añadía harina de maíz para que los soldados tuviesen una fuente de calorías suplementarias.

Es importante recalcar que entre su recolección y el tueste dejaban pasar 6 días para que el cacao fermentase.

Las vainas se cortaban sin estropear las semillas o almendras, éstas se sacaban con un utensilio en forma de cuchara con la pulpa que los rodea.

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Se disponían en un montón cónico sobre una base de hoja de plátano y se enrollaban y recubrían con más hojas para cerrar los conos perfectamente. Las bacterias y levaduras presentes en el aire se multiplicaban en la pulpa y ésta se descomponía en un líquido ácido. Al ser un proceso exotérmico, la temperatura aumentaba y se producían las transformaciones “mágicas”: el cacao pasaba de color púrpura a marrón chocolate y el olor a cacao empezaba a manifestarse.

Hoy en día, los productores que siguen esta práctica se dividen entre los que están en favor y en contra, a pesar de que es el paso esencial.

Hacia el 900 d. C., esta civilización, notablemente sanguinaria, se extinguió bruscamente y, hoy en día, sigue sin saberse el verdadero por qué.

A los Olmecas y los Mayas, les siguieron los Toltecas y, posteriormente, los Aztecas; pueblos que descendieron de América del Norte y se establecieron en esa mágica zona. Éstos dos pueblos también consideraron al árbol del cacao como un árbol digno de dioses y ambos mandaban expediciones, adentrándose en la selva, para recolectar habas del árbol Tchocoalt.

Como sabemos, estos pueblos tenían un gran conocimiento del mundo que los rodeaba y el cielo que les amparaba. Establecieron calendarios basándose en el estudio de las estrellas y los astrólogos eran personajes de gran relevancia. Sin embargo, una de las predicciones de los astrólogos toltecas, heredada por los aztecas, propició un hecho que provocaría la caída de su Imperio y el enriquecimiento de otro, el Español.

¿Cuál era esa predicción? Seguro que algunos la conocéis mucho más detallada de como yo voy a contarla.

Según una leyenda tolteca, el Dios Sol encarnado resultó gravemente herido en una batalla. Para que se recuperase de sus heridas, le dieron bebida de dioses durante su convalecencia y, cuando despertó, una especie de locura le poseyó. Cogió una barca y emprendió camino hacia el Este. Los aztecas, adoptaron esta creencias y esperaban que su Dios Sol regresara.

Los sabios astrólogos predijeron que, el Dios Sol “Quetzacoalt” volvería reencarnado en un hombre blanco que llegaría a su costa, procedente del Este, a lomos de una cabalgadura, la fecha estipulada era el 1519. Los aztecas, pues, estaban expectantes a que ese hecho se produjera.

Por eso, cuando un explorador español llamado Hernán Cortés, bajó de su barca con su armadura reluciente a lomos de su caballo, allá por el 1523, el rey azteca Montezuma lo confundió con su Dios y lo recibió, junto a su expedición, con las más fastuosas celebraciones. Se organizaron juegos, sacrificios, rituales de recolección del cacao y se sirvió la bebida de los dioses en ingentes cantidades.

cortes y montezuma

A los españoles, esa bebida amarga y grasienta (pues la manteca de cacao formaba una gran capa superficial) no les gustó, pero Cortés fue capaz de ver el potencial de ese fruto y comenzó su plan para enriquecerse y enriquecer al Imperio Español. No daría con ElDorado, ni aportaría más oro a la Corona, pero el Tchocoalt podía ser una fuente de riqueza importante.

Montezuma reconoció su error e intentó remediarlo pero, llegó tarde, pues cuando quiso hacerlo Cortés ya se había aliado con un grupo importante de indígenas y lo apresó. En cuestión de 2 o 3 años, el ejército de Cortés acabó vilmente con este pueblo y estableció plantaciones de cacao por todo el Caribe.

Aunque los colonos españoles trataron de mantener en secreto tanto el cultivo como la preparación del cacao para enriquecerse procesándolo ellos mismos antes de enviarlo a Europa, su popularidad corrió como la pólvora. Mucha culpa de ésto lo tuvieron los misioneros jesuitas puesto que hicieron presión para llevar al Viejo Mundo los granos sin procesar, establecieron una red internacional de conventos y modificaron la receta. A pesar de que para el jesuita Pedro Mártir de Anglería las llamadas “almendras pecuniarias” eran “una forma de dinero bendito porque sus poseedores no caen en la avaricia, ya que es imposible acapararlo o enterrarlo bajo tierra”, la fiebre del cacao se disparó. Se estipula que sobre 1625, 200 gramos de cacao equivaldría a un real español (un verdadero dineral).

En 1580 se creó en España la primera planta procesadora. Las monjas misioneras, claves junto con sus hermanos jesuitas, aprovecharon su genio culinario para cristianizarlo, puesto que veían en él connotaciones diabólicas. Por ésto, eliminaron las especias y las sustituyeron por vainilla canela, azúcar y nata. Su sabor fue del agrado europeo y el secreto español se esfumó en algunos años, ya que todos los países europeos con colonias establecieron sus propias plantaciones, rutas comerciales y plantas de tratamiento:

  • En Holanda, se trasplantaron árboles de cacao a sus posesiones en las Indias Orientales, Java y Sumatra a principios del siglo XVII y se expandió hacia Filipinas, Samoa, Nueva Guinea e Indonesia.
  • Francia y Portugal, conjuntamente, hicieron lo mismo en La Martinica y Brasil.
  • Alemania lo haría sobre el siglo XIX en Camerún
  • E Inglaterra en Sri Lanka.

Fue tal la fiebre por comerciantes y consumidores que llegó a ser un asunto Vaticano. El papa Clemente VIII tuvo la suerte de probarlo en 1594 cuando se lo ofreció el sacerdote español Florentino Francisco Carlati, y pronto se encontró con el dilema:

“Las damas españolas de las colonias y del viejo Mundo no sólo bebían cacao en sus hogares, sino que iban al Santo Oficio con chocolate aromatizado con canela. Entonces, a riesgo de perder feligresas y benefactoras si proclamaba que el chocolate rompía el ayuno, organizó una reunión y llegó a un consenso con Obispos y Cardenales:

  • Si el chocolate se diluía en agua, el ayuno no se rompía.

No todos estuvieron de acuerdo pero se hizo uso del dicho “Liquidum non fraugit jejenum””.

El tema fue tan serio que en 1636 se escribió una tesis por parte de un cura madrileño que tituló “Cuestión moral sobre si el chocolate quebranta el ayuno eclesiástico”. En 1685, la tesis fue de Medicina y en ella se sostenía que debía ser un alimento de dioses. Ésto tuvo tal resonancia que en 1737, Carl von Linneo publicó Systema Naturae y clasificó al cacao en el género Theobroma, alimento divino.

En 1875, Daniel Peter (suizo de Vevey) inventó el chocolate con leche y en 1929 se asoció con sus competidores Cailler y Kohler para fundar Nestlé, convirtiendo a Suiza en el centro del chocolate. Si bien, la producción de cacao está muy extendida y, a mayor o menos escala, la mayoría de los países cuentan con sus productores o procesadores locales como las españolas “Valor” en Villajoyosa y “Elgorriaga”.

Los poderes terapeúticos del chocolate

La creencia azteca de los poderes del chocolate viajó hasta Europa y tanto fabricantes como conversos chocolateros divulgaron sus propiedades antídoto contra el cansancio y la debilidad. Además, la leyenda de que Montezuma nunca iba a visitar su harén sin tomar tazas y tazas de chocolate, convirtió al cacao en un alimento afrodisíaco en todas las Cortes del Viejo Mundo. Soldados, eruditos y clérigos lo usaron durante largos periodos de esfuerzo físico, espiritual o intelectual.

Ahora bien, ¿es un estimulante natural? ¿Se merece tantos adjetivos y tanta admiración?

Podríamos decir que sí ya que en su composición se encuentran determinados alcaloides (como veis, los alcaloides están siendo nuestros compañeros de viaje por el blog) con un poderoso efecto sobre el cuerpo. Si bien, muchas de esas creencias serían, o son, meros adornos exaltados por sus valedores.

El más importante es la Theobromina, estimulante del sistema renal y diurético. Descubierta en 1841 por el químico ruso Woskresenky, pertenece al grupo de las metilxantinas y es familia química de la cafeína. Se suele encontrar en el mate, el guaraná y la nuez de cola. Cuando se aísla del cacao pasa de ser una sustancia incolora a una blanca y muy amarga.
También es estimulante del sistema nervioso central (SNC) con un efecto similar al de la cafeína, la cuál también está presente en este alimento.

La teobromina supone el 2% del grano del cacao y una tableta contiene sobre unos 200 mg, mientras que el de la cafeína es de 25 mg.

Los médicos opinan que la teobromina y la cafeína son causantes de supuestas propiedades adictivas, pero también podría ser posible gracias a la presente feniletilamina. Ésta, al introducirse en la sangre, hace que las endorfinas elevan el estado de ánimo creando una Energía positiva y sensaciones que van de la felicidad a la histeria.

Waterhouse incluyó entre sus componentes neurolépticos y “afrodisíacos” a la serotonina, que convertiría al chocolate en el “prozac” de las plantas y no sólo por los alcaloides.

Desglosando su composición

La teobromina será, por tanto, el nombre con el que se bautice al alcaloide extraído del cacao: muy parecido a la cafeína y que se englobará como analéptico, protector cardiovascular y con propiedades diuréticas.teobromina1

Ambas son metilxantinas, heterociclos con una xantina (el ciclo de 6 miembros) y una purina (el ciclo de 5). Lo que les diferencia es el número de grupos metil(o) terminales. Al pertenecer a la misma familia, su acción sobre nuestro organismo es muy similar, de tal modo que tanto la teobromina como la cafeína son antagonistas no selectivas de la adenosina. Sí, tranquilos, voy a intentar traducir para que nos enteremos todos…

Empiezo por la adenosina. Ésta es una purina endógena con diversas acciones fisiológicas a nivel periférico como son la vasodilatación, la inhibición de la agregación plaquetaria y la lipólisis; así como a nivel del sistema central. Puede considerarse una neurohormona, ya que actúa como una hormona local que se libera tras la llegada del impulso nervioso. También es componente estructural del ATP, NAD y AMP, un mensajero secundario, lo que explica la complejidad de los efectos derivados de la modulación de dicha molécula.

adenosina

¿Qué se consigue con la teobromina?

Con ella se produce el anclaje de esta molécula a los receptores nerviosos desplazando la unión de la adenosina y producen en nosotros una sensación de bienestar, una acción suave como diurético y relaja tanto nuestros vasos sanguíneos como los musculos lisos, estimulando el sistema nervioso central.

Históricamente se empleó para tratar los ataques de corazón, tos, dolor de cabeza y asma. En algunos estudios se ha encontrado que el cacao tiene un efecto de aumento del NO, aunque muchos de ellos quieren atribuírselo a los flavonoides. No hay consenso, o al menos no he encontrado bibliografía que avale una u otra.

Como dato curioso, el efecto de este metabolito en nuestros animales domésticos (gatos y perros) puede ser fatal. En un post de la vida cotidiana podéis leer al respecto aunque en cuanto a dosis parece que no hay datos. Ayer, Compound Interest (@compoundchem) publicó la siguiente lámina

tablachoco

con el dato de que 50 g de chocolate negro puede provocar la muerte de un perro pequeño. Pero no hace falta que lo comprobemos, ¿verdad? Sólo tenedlo en cuenta.

Otro compuesto, hemos dicho que era la cafeína, prima hermana de la teobromina, presente en algunas plantas y que actúa como pesticida natural (sí, hay muchos pesticidas naturales… no sólo los químicos se cargan plantas invasoras y bichitos comehojas), paralizando y matando a distintos insectos. Y también se emplea como inhibidor de otros granos cercanos a ese cultivo.cafeina

Alejándonos de los alcaloides, nos encontramos con:

La riboflavina, cuya función es la de un sistema redox por captación y pérdida de H2. Su deficiencia produce retraso en el crecimiento, disminución de defensas y alteraciones en las mucosas; además de dermatitis.

riboflavina

La niacina (vitamina B3), que forma parte de las coenzimas NADH y NADPH que intervienen en las deshidrogenaciones del metabolismo oxidativo; y es un metabolito secundario del triptófano.  Los síntomas de sus deficiencia en la dieta serían: debilidad, anorexia, diarrea, transtornos nerviosos, dermatitis, la enfermedad de la lengua negra y la piel escamosa oscura.

niacina

Los betacarotenos, que son estructuras sesquiterpénicas (15 carbonos) con un sistema de dobles enlaces conjugados y un cicho insaturado llamado beta-ionoma. Se obtienen por síntesis y son de la gama del color amarillo. En los vegetales, abundan como provitamina A que son escindidas en el organismo como renital y retinol.

retinal

La serotonina (incluída por Waterhouse) que está considerado un neuroreceptor y cuya ruta metabólica es:

Serotonina

Y acabamos con la feniletilamina, cuya función es vasoconstrictora y que, como decíamos antes, podía incrementar las propiedades adictivas.

feniletilamina

Y de su análisis nutricional…

Este trocito lo pongo porque, además de no estar de más, me topé cierto día con un acalorado debate sobre si el chocolate blanco es chocolate o no. No es un asunto del que dependa la supervivencia de la especie pero ¿vosotros qué creéis?

Mi opinión: el chocolate blanco NO es chocolate, sino su parte grasa. Además, encontrado en bibliografía consta ésto que mucha gente desconoce. ¡Hasta he llegado a oír a una pastelera decir que el chocolate es blanco cuando los granos no se tuestan!…

El chocolate blanco se denomina como tal porque es un producto de la extracción del cacao pero, en realidad, es básicamente manteca de cacao sin apenas cacao sólido, con azúcar, edulcorantes y leche. Tiene la misma intensidad de sabor que el negro y comenzó a comercializarse para aprovechar ese “desecho” del proceso y para que contrastara visualmente con los otros dos, como contrapunto estético.

Y puestos, para redondear el post, vamos con el resto de chocolates:

El negro tiene un mínimo de 34% de cacao puro, aunque el de más alta calidad no debe tener menos de un 60%, su contenido en azúcar es el mínimo posible y se “enriquece” con una vainilla nada común, procedente de una especie rara de orquídea natural de Madagascar. Suele considerarse nutricionalmente superior a los demás pero, en realidad, en este sentido sale perdiendo puesto que le falta el aporte protéico y cálcico de la leche. Aunque no todo es negativo y su contenido en hidratos, magnesio, hierro y niacina es superior. Además, no se utiliza apenas lecitina (grasa vegetal) en su proceso.

El chocolate con leche, tan popular y extendido, tiene un 40% de cacao aunque el más comercial suele contener sólo un 20% de cacao y un 50% de azúcar, también contiene sobre un 5% de lecitina o grasa vegetal, sustituyendo a la manteca de cacao.

Sea como sea, los “adictos” al chocolate no hacemos demasiados desprecios a ninguno de ellos y, aunque todo esto sea muy didáctico… lo que nos importa es ese ratito de placer, debido o no a los alcaloides, en lo que degustamos unas onzas o una tacita de este manjar…

Espero que os haya gustado, nos seguimos leyendo… Ah! ¡Y Felices Pascuas! (siento que la mona de Pascua no se pueda repartir ;) )

mona

Nota: Este post participa en la Edición XXXIV (Edición del Sé) del Carnaval de Química, cuyo anfitrión es Jesús Garoz Ruiz en su blog moles de química.

- “Historia natural y moral de los alimentos” Maguelonne Toussaint-Samat Ed. Alianza

- “La gran enciclopedia del chocolate” Christine McFadden- Christine France. Editorial Hymsa

- “La química de los alimentos” Eduardo Primo Yúfera Ed. Síntesis

- “Introducción a la química terapeútica” Antonio Delgado Cirilo y col. Ed. Díaz de Santos

Newton, eres grande en lo pequeño

La gravedad es la fuerza arquetípica de la que todos tenemos una constancia directa.  Es normal que fuera la primera interacción de la que dispusimos una formulación matemática formal. Como es bien conocido la ley matemática de la gravitación vino de la mano del amigo Newton.  En la actualidad tenemos una teoría más general para la gravedad, Albert Einstein nos proporcionó una nueva forma de entender la gravedad como la consecuencia de la cambiante geometría del espaciotiempo. En esta teoría el espaciotiempo es una entidad dinámica que interactúa con el resto de campos físicos.  Hay que decir que la relatividad general, la teoría gravitatoria de Einstein, no invalida a la gravedad de Newton sino que la contextualiza. En la relatividad general recuperamos la gravedad Newtoniana para campos gravitatorios débiles y velocidades pequeñas de los cuerpos gravitantes.  Así que esto no es una competición de la relatividad general está bien y por tanto la gravedad de Newton está mal.

En ciencia lo único que puede decir que una teoría no es válida es el experimento.  Las teorías tienen que predecir valores de los observables físicos y el experimento tiene que ser capaz de decir si los valores “reales” observados de esas magnitudes coincide con lo predicho por las teorías o no.

Por tanto, en ciencia hay una lucha eterna entre teorías y experimentos. Los experimentos nos dan los valores de las magnitudes físicas medidas y estos resultados se comparan con los valores predichos para dichas magnitudes por los modelos físicos. Así pues, confiamos en una teoría hasta que llega un experimento que esta no puede explicar.

Pues bien, de forma sorprendente (al menos a mí siempre me ha parecido sorprendente), la interacción gravitatoria no es la mejor conocida experimentalmente.  En la actualidad podemos decir que sabemos que la teoría de la relatividad general y su límite Newtoniano funcionan en un rango de distancias desde el mm hasta algo más allá del sistema solar.  Si bien es cierto que cada vez tenemos mejor control a grandes escalas, verificar y experimentar con el campo gravitatorio en escalas por debajo del milímetro es ciertamente complicado.

Pero parece que se ha hecho algún avance importante en este sentido como dicen en el artículo:

Gravity resonance spectroscopy constrains dark energy and dark matter scenarios

Vamos a ver de qué va esto.

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Vamos a morir todos

No parece haber mucha inteligencia ni ningún propósito detrás del universo.

No parece haber mucha inteligencia ni ningún propósito detrás del universo.

Cuando me hablan del diseño inteligente dando como “prueba” lo bien ajustadito que está todo para que nosotros podamos vivir en el universo, me da un poco de ternura. Sin duda el universo permite la vida en él, a las pruebas me remito, pero tampoco está fuera de ninguna duda que el universo es un sitio inhóspito y hostil para la vida. Todos los que propugnan lo bien diseñado que está el universo para permitir vida superior en él deberían seguir leyendo las instrucciones, porque amigos, el universo es una fabulosa máquina de matar.

En esta entrada hablaremos del fin del universo. Con las evidencia actuales sobre la constitución del mismo y sabiendo que su dinámica está dominada por una energía (oscura) que provoca la expansión, cada vez más acelerada, del mismo, podemos aventurar qué pasará en los próximos miles de millones de años.

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