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Explican con matemáticas el extraño movimiento que ni siquiera Albert Einstein llegó a comprender

La importancia científica de Albert Einstein va mucho más allá de la Relatividad o bien de su predicción acerca de la existencia de las ondas gravitacionales. En el año milagroso de 1905 dijo el efecto fotoeléctrico (lo que le valió el Nobel y dejó arrancar a la teoría cuántica) y ordenó la equivalencia entre masa y energía, expresada en su fórmula más famosa (E=mc^2). Además, creó una teoría matemática para describir el movimiento browniano: un sorprendente fenómeno por el cual pequeñas partículas suspendidas en un fluido se mueven aleatoriamente, dando pequeños tumbos, Tal y como si estuvieran animadas (esto puede verse De manera fácil al microscopio y se puede decir que es idéntico a los movimientos de cada insecto dentro de una nube de mosquitos). La historia del movimiento browniano se remonta a 1827, fecha en la que el escocés Robert Brown describió un movimiento aleatorio de gránulos de polen (de la especie Clarkia pulchella) en el agua. En un principio pensó que era la vida la que les impulsaba, Sin embargo acto seguido observó que hasta las partículas inertes se movían vivamente. Medio siglo a continuación se inició a hablar de que en líquidos y gases había moléculas moviéndose constantemente (y que más lo hacían cuanto mayor fuera la temperatura) y los físicos James Clerk Maxwell, Ludwig Boltzmann y Rudolf Clausius acudieron desarrollando la teoría cinética de los gases. Teniendo en cuenta todo esto, ya en 1905 Einstein corroboró cuantitativamente la teoría del movimiento browniano (a la vez que el físico polaco Marian Smoluchowski) con un modelo matemático. Todo esto se dirigió allanando el camino para el crecimiento de la teoría atómica.<iframe width=”100%” height=”349″ src=”https://www.youtube.com/embed/4m5JnJBq2AU” frameborder=”0″ allow=”accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture” allowfullscreen></iframe> Sin embargo hubo algo que ni Einstein (ni Smoluchowski) pudieron explicar matemáticamente: los movimientos que experimentan las partículas inertes en el Entorno real, donde hay seres que nadan por sus propios medios y rompen el equilibrio ideal que asumen los cálculos, generando bucles y complejas trayectorias que no pueden ser descritas por los ecuaciones de los movimientos brownianos. Ahora, por 1era vez, un conjunto de investigadores ha presentado una inédita teoría capaz de explicar los movimientos de las partículas aun en esos entornos. Creen que su modelo podría servir para explicar los movimientos de microorganismos en el agua o bien incluso predecir fenómenos en mercados financieros o en epidemias. Sus conclusiones se han publicado en la gaceta «Nature». «Hemos solucionado el antiguo problema de cómo una partícula se difunde en un Sólo medio activo donde hay nadadores, lo cual tiene importantes diferencias en comparación con el movimiento browniano», ha explicado Adrian Baule, directivo de la investigación y maestro en la Universidad Queen Mary de Londres, a ABC. Los movimientos de las partículas inertes que están en un fluido donde hay nadadores Sencillamente no se rigen por los movimientos brownianos, donde las partículas proporcionan tumbos siguiendo trayectorias rectas muy cortas. No obstante en un Solo caso así, las trayectorias son más largas. En verdad, ahora los científicos han descubierto y demostrado que el movimiento de las partículas en esas condiciones sigue un comportamiento que se dirigió descrito por el matemático Paul Lévy: el llamado «vuelo de Lévy». «El vuelo de Lévy es un tipo de “caminar aleatorio”, donde cada paso -adoptado por una partícula inerte- puede contar una longitud muy larga», ha explicado Baule, A partir de luego más larga que las trayectorias de las partículas determinadas por movimientos brownianos. «Estos vuelos de Lévy son invariantes con relación a la escala y auto-similares -lo que quiere decir que el todo es similar a una comunicado de sí mismo, de forma idéntico a los patrones de un brócoli romanesco- lo que son propiedades de los fractales. Esto quiere decir que si es que amplias el zoom de una trayectoria, a pequeña escala tiene el mismo aspecto que a enorme escala», ha aclarado el profesor. En este caso, Por vez primera, los estudiosos han observado que los movimientos de las partículas en un Solo fluido donde hay nadadores se ajustan a este peculiar patrón. Esto significa que existen unas interacciones físicas que lo están haciendo posible y que, quizá, «los organismos nadadores puedan aprovecharse de esta propiedad para obtener comida», ha sugerido Baule. En verdad, los creadores de este trabajo han propuesto que su modelo matemático podría servir para hacer predicciones acerca de comportamientos adoptados por algas o bacterias nadadoras. Pero no Sólo eso. El patrón de los «vuelos de Lévy» aparece Además en sistemas ecológicos, terremotos o en las rutas de grandes animales, De esta forma tal como los tiburones, se piensa que pues permite optimizar el forrajeo o búsqueda de comida. Gobernado por leyes físicas
La diferencia, y lo que hace relevante a este trabajo, es que los autores han podido asociar el patrón de Lévy unas leyes físicas que surgen en un sistema de varias partículas: «Nuestro trabajo es el primero donde el vuelo de Lévy realmente surge de un sistema de Varios partículas donde las interactúes están modeladas por leyes físicas; en este caso, interacciones hidrodinámicas». Y esto, Conforme los autores del trabajo, es muy sorprendente. Estudiando estas leyes físicas, han descubierto que la densidad de nadadores y de partículas modulan «el aspecto» de los vuelos de Lévy. En verdad, la concentración de partículas, que podrían ser perfectamente de comida o de un compuesto contaminante a degradar, llevaría a que los microorganismos nadadores se moviesen aproximadamente para optimizar su búsqueda. Útil para entender mercados y epidemias
En opinión de Adrian Baule esta investigación revela cómo lo aleatorio surge de un medio en desequilibrio, lo que es importante para entender multitud de sistemas físicos, biológicos o bien incluso humanos, Tal y como lo son los mercados financieros: «Los vuelos de Lévy se pueden ver en los mercados, donde los acontecimientos extremos son más factibles que en los movimientos brownianos usuales. Por eso, creo que nuestro trabajo sirve para hacer modelos con los cuales describir estos sistemas y, quizá, diseñar nuevas regulaciones». En verdad, Kiyoshi Kanazawa, primer autor del estudio e estudioso en la Universidad de Tsukuba (Japón), ya está trabajando en esta dirección: «Todavía es una idea aproximada, Sin embargo estoy realmente interesado en explorarla», ha explicado a este diario. a su vez, Baule ha explicado que están interesados en explorar estos fenómenos para imaginar dispositivos artificiales, Del mismo modo que motores a pequeña escala, o incluso para aplicarlos a la epidemiología.