El interés por explorar las propiedades de la materia y la energía, así como el tiempo, espacio y las interacciones entre ellos, han llevado a la física a formular diversas hipótesis sobre la creación del universo y la existencia del bosón de Higgs, la famosa “partícula de Dios” que explicaría el origen de la masa.

Pero la física no se ha limitado a revelar los misterios ocultos detrás de los fenómenos macroscópicos. El mundo microscópico también entra en su dominio, siendo la mecánica cuántica la teoría a través de la cual se puede describir la estructura y comportamiento del elemento fundamental de la materia: el átomo.

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El Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas (Ivic) propone emplear un conocido método de la mecánica cuántica (las integrales de camino) para estudiar modelos en sistemas dinámicos en biología y economía. El investigador del Laboratorio de Dinámica Estocástica del Centro de Física del Ivic, Luis Arturo González, informó que una de las fortalezas de esa herramienta físico-matemática es su naturaleza intuitiva, “como si el científico pudiera introducir la mano y controlar las cosas. Debido a su poder, es usada para analizar e integrar la información proveniente de diversos modelos en biología, economía y la misma física, en lo referente a sistemas dinámicos, principalmente” dijo.

La formulación de integrales de camino facilita el estudio de la evolución de los sistemas dinámicos en sus respectivos espacios de fase, pues reemplaza la noción básica de trayectoria única de un punto a otro por la suma de varias probabilidades o alternativas de trayectorias. Se entiende por sistema la entidad formada por un conjunto de piezas relacionadas entre sí y con su entorno que tiene una función específica.

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Micro olores

“Cada sistema tiene su propia huella y aborda un aspecto de esa complejidad tan grande. Hoy en día, estamos haciendo econofísica, biofísica, sociofísica. La física está en cosas tan simples como la propagación de rumores en una sociedad o la polarización de tendencias políticas porque son sistemas dinámicos” aclaró el experto.

En el caso del Ivic, el desarrollo del tema ha permitido establecer vínculos de trabajo con el Grupo de Neurocomputación Biológica de la Universidad Autónoma de Madrid (España), dirigido por Pablo Varona. Entre los resultados de dicha cooperación destaca el diseño y la fabricación de un prototipo de nariz artificial para detectar olores a bajas concentraciones y con alta precisión, con aplicaciones en la industria y criminalística.

“Había muchos desafíos por resolver. El aparato debía ser pequeño, portátil, rápido y seguro en el sentido de que no podía confundir olores. Las computadoras no trabajan con sistemas continuos sino discretos. Por ello, escogimos un modelo discreto (Lotka-Volterra) usado por muchos años por los biólogos para investigar las estrategias presa-predador” señaló González.

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Científicos del Grupo de Neurocomputación Biológica de España encontraron que las estrategias de caza del molusco Clione limacina (llamado “ángel de mar”) podrían describirse haciendo uso de ecuaciones tipo Lotka-Volterra continuas; dichas estrategias de caza fueron asociadas con órbitas heteroclinas generadas por las ecuaciones Lotka-Volterra. Bajo este esquema se codificaron los olores, de modo que cada olor correspondiera a una órbita heteroclina.

“La labor del Ivic fue crear las condiciones que debían satisfacer los parámetros de la matriz de conectividad de dichas ecuaciones, de manera que estas pudieran exhibir conjuntos de órbitas heteroclinas robustas asociables a diversos olores, y dada la naturaleza discreta de las ecuaciones, abonar el camino para la construcción del algoritmo computacional que tendría ese prototipo de nariz artificial” aseguró.

Además del prototipo, el Ivic también plantea estudiar modelos económicos con datos reales. A diferencia de la física, las ciencias sociales no poseen conceptos tan cuantificados. “La economía puede depender de un chisme y hasta ahora se desconoce cómo el chisme, las creencias y las expectativas de la gente entran al sistema. Medir esos valores a través de modelos no es fácil” enfatizó.

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A pesar de lo compleja, abstracta, teórica e intangible que pueda resultar a simple vista, la física es una ciencia natural con múltiples aplicaciones en diversas áreas de la vida. “En la historia de la humanidad siempre han habido descubrimientos que han permanecido dormidos por muchísimos años y luego se les halla una aplicación. Como decía el filósofo griego Heráclito de Éfeso: lo único permanente es el cambio. En el futuro, queremos usar otras propiedades de los sistemas dinámicos antes mencionados para crear memorias electrónicas de gran capacidad y velocidad” afirmó González.

Las integrales de camino de la mecánica cuántica fueron postuladas por el físico estadounidense Richard Phillips Feynman (1918-1988), creador de la teoría de la electrodinámica cuántica por la cual ganó el Premio Nobel de Física en 1965 compartido con Julian Schwinger y Sin-Ichiro Tomonaga. Tan famoso como su colega alemán Albert Einstein, destacó en su país de origen por su espléndida manera de impartir clases y su pensamiento revolucionario. “El concepto ‘ahora’ -dijo Feynman una vez- es una idea de nuestra mente. El presente no es algo definible desde un punto de vista físico. Nadie nos puede decir qué está ocurriendo ‘ahora mismo’ porque, en realidad, el presente es inobservable”.

Fuente: Vanessa Ortiz Piñango / Prensa Fundacite / [email protected]

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