Lección de Física en Mpumalanga

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El truco de volar es aprender cómo tirarse al suelo y fallar.

Douglas Adams

 

C15-08-2015%20203ierre los ojos y diga pausadamente: “África”. La palabra evocará nombres con sabor a aventura: Sahara, Kilimanjaro, Kalahari, Massai, Congo. Evocará frases como: “Doctor. Livingstone, I presume?”, primeras palabras del periodista Henry Stanley al encontrar, luego de una búsqueda de muchos meses, al desaparecido explorador David Livingstone en Ujiji, en la ribera del lago Tanganica. O también la que Bogart no dijo en Casablanca, Marruecos: “Play it again Sam”.

Evocará imágenes de animales salvajes, desiertos atravesados por caravanas de camellos en silueta frente a un gigantesco sol rojo poniente, montañas verdes de las cuales se precipitan rugientes y altas caídas de agua y vastas extensiones de sabana por las cuales corren populosas manadas de impalas levantando nubes de polvo amarillento. Cierre los ojos y verá costas de mar agitado en las cuales los vientos nunca descansan y bajo cuyas aguas yacen los restos de osados marinos de siglos pasados: El Cabo de Buena Esperanza. Tendrá visiones de ritos mágicos y danzas ceremoniales, vestimentas coloridas, caras pintadas, música de percusión y lamento: Ladysmith Black Mambazo. África es un continente de vasta diversidad, de magnífica fauna y geografía, de gran riqueza cultural. África es un continente con aire de misterio.

África es también un continente de violencia, hambre, horror y tristeza. Cierre los ojos otra vez y ahora surgirán imágenes de niños hambrientos que se quitan grandes moscas negras de la boca y te miran con ojos grandes que parecen preguntar ¿porqué? Imágenes de tierra seca y resquebrajada de la cual apenas puede germinar un yuyo raquítico. Imágenes de cuerpos masacrados a machetazos o por AK47, resultado de alguna lucha tribal o política: Fango ensangrentado.

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Blyde River Canyon en Mpumalanga. (Foto: Alonso)

De África surgió hace decenas de miles de años un grupo de nuestra especie Homo sapiens, para conquistar el mundo. Todos somos africanos, hijos de una Eva negra que vivió allí hace unos 150,000 años, según lo estiman aquellos que estudian la estructura de la molécula de ADN del pequeño cromosoma mitocondrial (ADNmt). Un hecho que le da un nuevo significado al refrán: “el que no tiene dinga, tiene mandinga”.

Las mitocondrias son estructuras microscópicas que se encuentran en nuestras células y tienen la importante función de producir energía. La molécula de ADN es una hebra doble compuesta por una secuencia de cuatro bases distintas que se parean de forma específica. Esta secuencia contiene información genética de forma análoga a la secuencia de letras que forman palabras. Cuando una base es sustituida por otra en el proceso de copia al reproducirse una célula, o por otras razones, ocurre una mutación que modifica la información genética. El cambio puede ser dañino o simplemente neutro y en raras ocasiones beneficioso.

El ADNmt es relativamente pequeño, con 16569 pares de bases comparado con las sobre tres mil millones del ADN nuclear. Solamente se hereda por parte de la madre, es decir que el ADN mitocondrial de una persona es casi igual al de su madre, el cual es casi igual al de su abuela y así sucesivamente. Si no fuera por mutaciones que poco a poco, con el correr de las generaciones, cambian su estructura, todo el ADNmt sería idéntico al de aquella Eva, nuestra madre primigenia, la mía y la tuya. Pero a medida que, con el transcurso del tiempo, se acumulan los cambios causados por estas mutaciones la estructura del ADNmt se diferencia cada vez más de su forma original.

Este hecho permite reconstruir los parentescos prehistóricos del Homo sapiens, comparando la estructura del ADNmt de diversas poblaciones en diferentes continentes. Si la diversidad genética que se observa en una población es amplia, deducimos que han pasado muchas generaciones desde que se estableció esa población, y que la población es más antigua que una para la cual la diversidad observada en el ADNmt es menor. El ADNmt de las poblaciones africanas muestran el mayor grado de diversidad por lo que se concluye que son las más antiguas. Con un estimado de la rapidez con la cual se acumulan las mutaciones es posible estimar el tiempo transcurrido. De ahí los 150,000 años arriba mencionados. Hace unos cien mil años migramos de África hacia Asia y desde Medio Oriente conquistamos Europa hace unos cincuenta mil años. Desde el otro extremo de Asia también pasamos a América hace unos treinta y cinco mil años. Todo esto nos lo dice una microscópica molécula que se encuentra en nuestras células, estudiadas a la luz de lo que descubrió Darwin.

La provincia de Mpumalanga se encuentra al noreste de Sudáfrica cerca de Mozambique. Allí me encontré un día hace unos años en la escuela secundaria Kganane, una escuela cerca del hermoso paraje de Pilgrims Rest y de las vistas majestuosas del Blyde River Canyon, con riscos de mil metros de altura y caídas de agua espectaculares. Fui a un congreso en el Observatorio de la ciudad del Cabo, y luego a visitar algo más de ese hermoso y misterioso país, incluyendo una escuela rural.

La escuelita en Mpumalanga
La escuelita en Mpumalanga

La escuela consiste de cuatro edificios de ladrillo con techo de zinc. Forman un

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El doctor José Alonso explica algo “grande”…

rectángulo en cuyo interior, también de forma rectangular hay una plazoleta con yerbajos que han conquistado lo que tal vez en una época fuera un césped.  Para ellos era un día especial. Vaya a saber cuándo fue la última vez que los eventos les hicieron sentirse importantes, que, aunque estaban ubicados en el medio de la nada había un mundo allí afuera que no los ignoraba por completo. Algunos de los alumnos de la escuela vienen de parajes lejanos y caminan una hora todos los días para llegar a ella. Allí nos esperaban en ese sitio de muchas incongruencias, deseosos de compartir con los forasteros que venían a contarles una historia del universo. En la escuela se les enseña la estructura de la célula, con su núcleo y sus cromosomas y el citoplasma con las mitocondrias que contienen la historia humana.

De África también viene otra estructura microscópica que ha causado y causa mucho sufrimiento: el virus del HIV que con el tiempo lleva al SIDA. África subsahariana es la peor afectada con sobre 25 millones de personas infectadas (de un total de 37 millones).

Por mucho tiempo, durante la presidencia de Sudáfrica de Thabo Mbeki (entre 1999 y 2008) las autoridades rechazaban al virus como causante del HIV, apoyándose en que algunos científicos así lo mantenían (entre ellos un premio Nobel – Kary Mullis). El entonces ministro de salud, Manto Tshabalala-Msimang, recomendaba una dieta de ajo, aceite de oliva y limón para curarse. Y así murieron muchos. La falta de conocimiento científico de parte de muchos políticos en un mundo que es científico-técnico es inadmisible.

Sudáfrica tiene una de las tasas más altas de prevalencia (12% de su población) y en la calle se piensa que para quitarse la infección de VIH basta hacer el amor con una virgen. Terrible mito. Comparado con el HIV, que apenas sale en los diarios, el virus del Ébola es un nene de teta. Aunque ya ni es noticia que cada año el HIV mata  un millón y medio de personas en el mundo no se olvide: el HIV está entre nosotros.

No recuerdo su nombre, pero sí que era alto y de ojos verde claro lo cual lo distinguía de los demás. Me haló de un brazo y me arrinconó frente a la pizarra que no era otra cosa que pintura verde sobre la pared. ¿Por qué vuela?, fue su pregunta, la cual me repitió un par de veces hasta yo entender de lo que se trataba. Yo había llegado en avión, él sabía eso, y yo debería de poder explicarle porqué vuela. También sabía, quizá por intuición, que todo cae a tierra a menos que una fuerza lo mantenga allí arriba. De ahí su pregunta. Intenté explicar algo que en realidad es bastante complicado.

Primero le dije que el aire al igual que el agua era un fluido y que el fluido afectaba la forma en la cual un objeto se desplazaba por su interior. Continué diciendo que el estudio de esto comenzó con una obra titulada “Hidrodinámica” publicada por un matemático suizo de nombre Daniel Bernoulli en 1738. No le dije esto como lección de historia sino mas bien como un nombre que suena interesante y ajeno, un nombre para que él pudiera anclar sus pensamientos. Le expliqué que tanto el agua como el aire se dividen y fluyen a lo largo de la superficie del objeto que se mueve. Le dije que habría notado que cuando se zambulle el agua recorre la superficie de su cuerpo, que necesita impulsarse para nadar y que el agua lo frenará si no lo hace, es decir que hay fricción con el agua, al igual que hay fricción con el aire que frena su progreso en bicicleta. Hasta ahí no tuve problema.

Luego traté de explicar lo más importante, el hecho que, si el aire fluye a lo largo de una superficie y si en algún punto fluye a mayor velocidad, entonces allí la presión es más baja. Esto se puede explicar como consecuencia de la física de Newton y verificar experimentalmente, y lleva el nombre de principio de Bernoulli, pero no es algo intuitivo. No me entendió y tuve que volver atrás, explicando eso de presión. Le dije que la presión era la fuerza por unidad de área, y traté de ilustrarlo empujándolo con mi mano, con más y con menos fuerza.  Le dije que, si un objeto volaba girando en el aire, como una pelota de fútbol, entonces volaba en una curva porque el aire pasaba por un lado de la pelota a mayor velocidad que del lado opuesto. Esto se debe a que el aire cercano a la superficie de la pelota se mueve junto con la superficie por su viscosidad. Si uno pone a girar un tubo en la miel notará que cerca del tubo ésta también gira. El había pateado pelotas de fútbol y sabía cómo el “efecto” las hacía volar en una curva, una “comba” o “chanfle” como dicen algunos comentaristas. El efecto es igual de importante en el juego de pelota, tenis y ping pong. Bien, me dije, estoy progresando. Usé una bola de papel girándola y moviéndola para que viera que un lado sentiría un viento más rápido que el otro. Entonces, según Bernoulli, la presión sobre un lado de la pelota sería menor que sobre el lado opuesto resultando que se desvíe de la trayectoria que seguiría si no estuviera girando. No le quedó más remedio que aceptar mi explicación y pude continuar al avión.

El ala de un avión tiene superficies diseñadas de tal forma que, al moverse el avión, el aire fluye por la parte superior del ala a mayor velocidad que por la parte inferior, por un efecto que es similar al que usamos cuando con el dedo tapamos la boca de la manga para que así el agua salga con mayor velocidad y llegue más lejos. El resultado según el principio de Bernoulli es que la presión (la fuerza por unidad de área sobre el ala) en la parte superior es menor que la presión en la parte inferior resultando en una fuerza neta hacia arriba la cual permite que el avión vuele. De paso podemos notar dos casos extremos. Si el avión no se mueve con suficiente rapidez o deja de moverse ya no habrá suficiente flujo de aire ni diferencia de presión y el avión no podrá mantener su vuelo, con consecuencias algo desagradables para los ocupantes del mismo. Tampoco es posible que el avión vuele más alto que un cierto límite ya que la atmósfera se enrarece con la altura y no será lo suficientemente densa como para que el efecto de Bernoulli surta efecto.

En la realidad las cosas se complican ya que hay efectos adicionales que tienen que ver con turbulencia y viscosidad del aire y el ángulo de ataque del ala en vuelo, es decir el ángulo entre la dirección en que viaja el avión y el ala, pero la razón por la cual vuela el avión o se mueve un velero hacía el viento se explica por el principio de Bernoulli. En el caso del velero, la vela funciona como un ala. El viento pasa por la parte exterior de la vela siguiendo su contorno curvo a mayor velocidad que por la parte interior, lo cual produce la diferencia de presión que hala al bote.

Finalmente le hice una demostración, ya que no hay nada mejor que ver cómo es que algo funciona, que apreció con una amplia sonrisa. Tomé una hojita, como de la mitad del tamaño de una hoja de una libreta y sosteniéndola con ambas manos por dos esquinas la acerqué a mi boca algo por debajo de mis labios de tal forma que yo pudiera soplar por encima de la hoja, que naturalmente se doblaba hacia abajo. Al soplar, la hoja se elevó. Mi amigo también lo intentó y quedó encantado con esta sencilla demostración del efecto de Bernoulli, efecto del aire moviéndose sobre una superficie. Eso es la esencia del ala del avión o de la vela del velero.

Han pasado los años y tuve un sueño. En la pantalla del pequeño cine que ocupa mi mente un avión vuela por sobre la escabrosa tierra sudafricana, donde el SIDA ha dejado de ser un problema. Sueño que un señor alto y de ojos verde claro viaja en ese avión. Sueño que impulsado por su curiosidad ese muchacho logró salir de su pueblo en Mpumalanga y vuela alto. Que logró, por su diligencia, sus ganas de vivir y algo de suerte (la suerte siempre es un factor en la ecuación de la vida) salir adelante contra las probabilidades.  Veo su cara reflejada en la ventanilla de ese avión del futuro mientras mira como las alas resplandecientes cortan las nubes. Veo sus dientes blancos ya que sonríe porque sabe qué es lo que lo mantiene allí arriba. Sonríe ya que se acuerda de Bernoulli, de la hojita de papel, y de aquella lección de física en Mpumalanga.

 

5 thoughts on “Lección de Física en Mpumalanga

  1. Pero che, tenés el genio humanista de un Goethe! Fantástico! Impresionante tu capacidad de reflexión – un poder que hoy en dia en el mundo occidental ya nadie logra sumar, integrar y desarrollar (según mis percepciones … ;-)). Mi impresión leyendo- y gozandote es que tu autoría reposa (transpira?) en una larga experiencia y profesión dedicada a tratar dimensiones del infinito y la relatividad del universo … A ver si te vas descargando más y más y de pronto también te da ganas a exponerte a una dialéctica más materialista con la realidad humana en nuestra sociedad ;-). Yo mismo vengo de la otra dirección, de una trayectoria ocupada por la base y recién en los ultimos anios y librado un poco de las continuas exigencias profesionales (el mundo de las comunicaciones) he comenzado a buscar un nuevo frente de reflexión en la relatividad del universo y nuestro ser. Será por eso, que admiro tus redacciones …? Espero aprender mucho más de ti … me gusta seguir tus pensamientos, tus reflexiones, tus desarrollos … me gusta tu dicción y el brillante dominio del castellano. abrazote, fede

  2. Distinguido: Usted es científico. Pregunto: porqué mis glándulas salivares comienzan a secretar como si hubiera comido o pensado en algún alimento, cuando anticipo el placer de la lectura de el tema publicado?

  3. Tu nobleza se manifiesta no solo en tus escritos sino tambien en tu pasion por enseñar. Disfruto leerte. Gracias por el regalo. Siempre aprendo algo nuevo contigo.

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