Los rostros de bebés captan la atención de hombres y mujeres por igual

Desde los primeros escritos sobre etología cuya autoría corresponde a Charles Darwin y Konrad Lorenz, ya se tuvo en cuenta la “atracción” que ejercen las caras de los bebés como un mecanismo de adaptación. Se supuso que la atracción que producen las caras de los bebés podría ser una manera natural de garantizar el cuidado, es decir, que una cara de bebé nos resulte “bonita” es una manera que ha fijado en nosotros la naturaleza para que les prestemos atención y así, certificar su supervivencia. Ahora, un equipo dirigido por Morten Kringelbach y Christine Parsons ha demostrado que los hombres tienen la misma atracción por las caras de los bebés que las mujeres. Kringelbach es el mismo investigador que hace unos años mostró que el observar caras de bebés, pero no el o observar caras de adultos, está asociado con un patrón específico de actividad cerebral en la corteza orbitofrontal -una especie de "respuesta neural a lo bonito".

Para este estudio 31 hombres y 37 mujeres (20 años de edad media), todos ellos con experiencia limitada con bebés, observaron fotografías de rostros de 70 niños (de 3 a 12 meses) durante cinco segundos cada una, y calificaron su atractivo. Los resultados se ajustaron según estereotipos culturales acerca de las diferencias de género, siendo las mujeres las que tienden a ver a los bebés como más atractivos que los hombres (no hay diferencia de género en el caso de clasificar caras de adultos). El deseo de ajustarse a los roles de género podría haber jugado un papel importante, sin embargo, tanto los hombres como las mujeres calificaron como más atractivos los rostros bebé que más se ajustaban al patrón de belleza ideal: una gran frente redondeada, ojos grandes, nariz corta y estrecha y un mentón pequeño.

En otra parte del experimento, realizado tanto antes como después de haber valorado el atractivo, los participantes tenían que presionar un botón varias veces para controlar la duración de cada cara de bebé en la pantalla. Esto se tomó como una medida de la motivación de los participantes para ver las caras, es decir, una medida de lo que les gustaba determinada cara. Otra vez los hombres puntuaron lo mismo que a las mujeres. Además, tanto hombres como mujeres mantuvieron más tiempo en pantalla las caras que más se ajustaba al ideal de belleza para bebés.

Los investigadores indicaron que sus hallazgos revelan que tanto hombres como mujeres valoran de manera positiva lo que coloquialmente se describe como un niño "bonito”, y además, que tienden a velar por ese bebé más tiempo que por un niño con características menos “bonitas”. Además también señalaron que sus hallazgos están en consonancia con estudios anteriores que muestran que los niños “más bonitos” son calificados como más amables, alegres y simpáticos, y se valoraron como más "adoptables".

Referencias
Parsons, C., Young, K., Kumari, N., Stein, A., and Kringelbach, M. (2011). The Motivational Salience of Infant Faces Is Similar for Men and Women. PLoS ONE, 6 (5) DOI: 10.1371/journal.pone.0020632

Tomado de:

La Bitácora del Beagle

La paradoja de los mellizos

Domingo, 21 de febrero de 2010

La paradoja de los mellizos

Terminaba el post sobre la dilatación temporal de Lorentz indicando que comentaria la paradoja de los mellizos, pues vamos allá.

La transformación de Lorentz introduce una relación extraña entre el espacio y el tiempo, a estos efectos extraños se les denomina efectos relativistas. El primer efecto relativista es el comentado en la dilatación del tiempo, continuamos su discusión utilizando la paradoja de los mellizos, en qué consiste?.

Supongamos que tenemos dos mellizos a los que llamare Ivet y Jan. Viven en el siglo XXV y Jan decide probar su nave espacial que le han regalado sus padres por su 20 cumpleaños. Decide visitar la estrella más cercana al Sol, Alpha Centauri situada a 4 años luz de distancia, y lo hace a la velocidad de 0,8 c. Esto significa que viaja a 0,8 veces la velocidad de la luz, unos 240.000 km/s.

Recordemos que se suele representar a la velocidad de la luz con la letra c, entonces c = 300.000 km/s.

En el post anterior sobre relatividad veíamos que los intervalos de tiempo no sucedían al mismo ritmo en un sistema de referencia inercial estático (al que denominamos S) que en un sistema de referencia inercial en movimiento (al que denominamos S’). Para escribir las ecuaciones con mayor sencillez se escoge a t como el transcurso de los intervalos de tiempo en el sistema S y t’ al transcurso temporal en S’. A t se le denomina el tiempo propio del sistema de referencia y se acostumbra a denotar con la letra griega tau τ.

Antes de empezar el viaje Ivet y Jan sincronizan sus relojes, a partir de ahora, el tiempo t es el tiempo que miden los relojes en el sistema de Ivet y t’ el tiempo que miden los relojes en el sistema de Jan. Conociendo la transformación de Lorentz podemos establecer una relación entre el tiempo propio del sistema S respecto el tiempo propio del sistema S’ y viceversa.

Bien, hasta aquí todo correcto, si nos creemos que esto funciona, porque tiene una repercusión importante. Jan realiza un viaje de ida y vuelta a la estrella Centauri mientras Ivet se queda en la Tierra. ¿Cuánto tiempo dura el viaje?, recordemos que Centauri se encuentra a 4 años luz de distancia y el viaje se realiza a la velocidad de 0,8c.

Aquí aparece el primer efecto relativista a tener en cuenta y es que la velocidad es relativa. La velocidad de la nave de Jan es de 0,8c medida respecto el sistema de referencia de la Tierra. Es decir, Ivet observa como su hermano gemelo se aleja de la Tierra a una velocidad de 0,8c

¿Cuánto tiempo dura el viaje?, es una pregunta sencilla, pero hay que tener en cuenta el efecto relativista de que el tiempo es relativo también, depende del sistema de referencia en que realizamos la observación del reloj. Hacerse solamente la pregunta ¿Cuánto tiempo dura el viaje? No tiene sentido, tenemos que decir ¿Cuánto tiempo dura el viaje respecto del sistema Tierra? O decir ¿Cuánto tiempo dura el viaje de ida y vuelta para Ivet?. En este caso es sencillo de calcular

¿Cuánto tiempo dura el viaje de ida y vuelta para Jan?, recordemos que Jan realiza el viaje en el sistema de referencia móvil, por tanto se encuentra sometido a la dilatación temporal en un factor

Esto significa que el viaje para Jan ha durado

Recordemos que son hermanos mellizos y en el momento de iniciar el viaje los dos tenían 20 años. Ahora al finalizar el viaje, han pasado 10 años para Ivet y 6 años para Jan. En el momento del encuentro Ivet tiene 30 años y Jan 26 años. Jan es cuatro años más joven que Ivet. Cuidado esto no es ninguna paradoja, es el resultado de la dilatación temporal en sistemas inerciales móviles. Eso sí, puede resultar poco creíble, incluso difícil de aceptar este resultado. Puede pensar que la relatividad solo sucede en naves espaciales y en los confines del universo. Pues no, en la Tierra los efectos son medibles, eso sí, con instrumentos de mucha precisión.

En octubre de 1971 Hafele y Keating cogieron cuatro relojes atómicos de cesio y los colocaron a bordo de aviones comerciales dando la vuelta a la Tierra, unos volaron en dirección este y otros en dirección oeste y finalmente los compararon con un reloj de referencia que se quedo en el laboratorio.

Los resultados concuerdan con la dilatación temporal, los relojes que volaron en los aviones marcaban un tiempo distinto, concordando bastante bien con la teoría de la relatividad. Recordemos que la dilatación temporal predice que los relojes en movimiento marcan un ritmo más lento respecto a otro reloj idéntico situado en un sistema de referencia fijo.

El reloj del laboratorio se encuentra en el sistema de referencia de la superficie de la Tierra, el reloj en un avión moviéndose hacia el Este se mueve en la dirección del movimiento de rotación de la Tierra, se mueve más rápido que el situado en Tierra. Mientras que el reloj en un avión moviéndose hacia el Oeste se mueve en dirección contraria y su velocidad es menor que el reloj situado en el laboratorio de la superficie terrestre. Según esto el reloj que se mueve hacia el Este tiene que atrasar respecto el reloj de tierra y el reloj que se mueve hacia el Oeste tiene que adelantar respecto el reloj de tierra.

Existen otros efectos debidos a la relatividad general que ahora es demasiado liado tener en cuenta, pero lo cierto es que efectivamente los resultados indican que los relojes han sufrido una variación temporal. El reloj hacia el Este atrasaba 59 nanosegundos y el reloj hacia el Oeste adelantaba 273 nanosegundos.

Entonces donde está la paradoja. La paradoja surge cuando consideramos el viaje espacial desde el punto de vista de Jan y desde el punto de vista de Ivet. Para Ivet esta claro que Jan se aleja de ella a la velocidad de 0,8c. ¿Pero que observa Jan?, situado en su sistema de referencia de la nave observa como Ivet se aleja junto con toda la Tierra a 0,8c en dirección contraria. Según el punto de vista de Jan, cuando se encuentran es Ivet la que tendría que ser más joven. A esto se le llama la paradoja, ¿Cuál de los hermanos es más joven?, la única solución compatible es que los dos tengan la misma edad y la dilatación temporal no sea más que un juego de niños. Seria cierto si el movimiento de Ivet y el de Jan fueran simétricos, pero no lo son. Veamos porque.

Para que los dos hermanos se junten y puedan volver a comparar sus relojes, Jan ha tenido que acelerar y desacelerar. Durante el tiempo de aceleración Jan no se encuentra en un sistema de referencia inercial, ha notado el movimiento. A notado como los cohetes de la nave se han encendido y apagado, se ha tenido que atar a una silla especial para no ser golpeado por las paredes del cohete, etc. Mientras que Ivet no ha notado el movimiento, se ha mantenido siempre en un sistema de referencia inercial.

La respuesta a la paradoja es que aquel que ha sentido la aceleración es el que ha envejecido menos. Aunque hemos hablado de relojes, el efecto también implica efectos biológicos. La biología sigue las mismas leyes de la física y de la química sometidas al principio de relatividad. Y no solamente la biología, sino todos los sucesos, Jan caminara más lentamente, leerá más lentamente, comerá más lentamente, todo en la nave se ralentiza. Jan no nota nada especial, todo en él es más lento, pero mientras siga moviéndose tiene más tiempo. Es cuando compara su reloj que aparece la diferencia temporal.

Existe eso sí, un problema añadido que hay que tener muy en cuenta, ¿qué pasa con el tiempo durante la aceleración de la nave?. Durante los periodos de aceleración y desaceleración la velocidad de la nave cambia y el tiempo de viaje cambia, pero no altera el resultado de que existirá una dilatación temporal y cuando los hermanos se encuentren el que ha notado las aceleraciones será más joven.

Por supuesto, los viajes espaciales acelerados tienen que pensarse para no perjudicar a los astronautas. Las aceleraciones muy bruscas y potentes tienen graves efectos sobre los sistemas biológicos.

Fuente:

ABCiencia

La dilatación temporal de Lorentz

Domingo, 21 de febrero de 2010

La dilatación temporal de Lorentz

Intentar explicar el comportamiento del tiempo utilizando la geometría de Minkowski es bastante complicado. Es mejor utilizar directamente las ecuaciones.

El intervalo temporal entre dos sucesos es la medida del tiempo. Consideremos dos sucesos que transcurren en tiempos diferentes pero en el mismo espacio respecto un observador situado en el sistema móvil S’. Por ejemplo, la desintegración de una partícula.

Siguiendo con el ejemplo, supongamos que una partícula que se mueve a una velocidad v respecto un sistema S, se desintegra. Como observaremos el tiempo de desintegración en el sistema propio de la partícula (S’) y en el sistema en reposo (S).

En el sistema S’ el intervalo temporal será

Se acostumbra a denominar tiempo propio este intervalo. Es el resultado de la medida de un intervalo temporal en el sistema en que el reloj se encuentra en reposo. Fíjense que el observador de la desintegración se encuentra en reposo en el sistema S’, la partícula no se mueve respecto ella misma. Entonces la desintegración sucede en el mismo espacio para S’, es decir, en la misma coordenada x’, pero en tiempos diferentes,

En este pequeño detalle esta la dilatación temporal en la relatividad especial. Hay que comprender que nuestra desintegración sucede en el mismo espacio y tiempos distintos en el sistema S’ y sucede en espacios distintos y tiempos distintos en el sistema S. A esto se le denomina la relatividad de la simultaneidad.

Resumiendo, en el sistema S’ la desintegración sucede en la misma coordenada x’ pero en tiempos t’ diferentes. En el sistema S la desintegración sucede en diferentes x y en diferentes t. Podemos decir que el espacio-tiempo se deforma según el estado de movimiento del sistema de referencia. Pero no se alteren por las palabras, no es nada mágico ni raro, pensándolo un poco lo raro sería todo lo contrario, que distintos observadores moviéndose a velocidades distintas midiesen lo mismo. Lo único raro que hay que aceptar es que la velocidad de la luz es la misma para todos los sistemas de referencia.

Aplicamos la transformación de Lorentz para relacionar el espacio y el tiempo entre los sistemas S’ y S tal como se vio en el post sobre “La transformación de Lorentz“

Restando la ecuación de arriba con la de abajo obtenemos la relación entre los intervalos temporales

Puesto que el término de la raiz es menor que 1, ya que nada puede superar la velocidad de la luz, el cociente serà mayor que 1, obtenemos pues:

El intervalo de tiempo medido en el sistema que observamos el movimiento (S) es más largo que en el sistema de referencia donde medimos el tiempo propio (S’). Podemos decir que los relojes que miden la desintegración de la partícula en el sistema móvil S’ parecen avanzar más lentamente que los que se encuentran en reposo.

Interpretación de la dilatación del tiempo

Podemos comprender que la dilatación del tiempo surge de la simultaneidad de la relatividad con un experimento mental (gedanken experiment) que tanto le gustaban a Einstein y Galileo. Para ello supongamos que disponemos de dos relojes idénticos y peculiares, están formados por fotones y espejos, es un reloj de luz. En el siguiente video he hecho una animación de cómo sería el reloj visto dentro del sistema S’. El reloj se encuentra en el sistema S’, de manera que desde el sistema S’ el reloj permanece inmóvil. Un fotón surge del espejo inferior y se dirige a la velocidad de la luz hacia el espejo superior (por supuesto, en la animación va mucho más despacio), se refleja y vuelve hacia el espejo inferior donde se reflejara y volverá al superior. De esta manera el lapso de tiempo que transcurre entre el viaje del fotón entre los espejos nos marca el tiempo.

animación del reloj visto dentro de la nave (Sistema S’)

¿Cómo se verá el reloj de luz en el sistema S?, pues es fácil de realizar, simplemente hay desplazar el reloj (o la cámara) y el resultado es el siguiente.

Animación del reloj visto desde fuera de la nave (Sistema S)

Como pueden observar, el movimiento del fotón es distinto en S’ y en S. En S’ el fotón sube y baja verticalmente entre los espejos, pero en S el movimiento sigue una trayectoria inclinada. Hay que recordar que tanto en S’ como en S el fotón se mueve a la misma velocidad c de 300.000 km/s aproximadamente.

Vamos a demostrar la dilatación temporal tan solo con un procedimiento geométrico y cumpliendo el postulado de la relatividad especial de que la velocidad de luz es la misma en todos los sistemas de referencia.

Supongamos que tenemos un Astronauta A’ situado en una nave espacial, que será nuestro sistema de referencia S’. Este astronauta dispone del reloj luz, con los espejos separados una distancia D.

Imagen obtenida del libro de Física de Paul A. Tipler

El intervalo de tiempo transcurrido en recorrer el viaje entre los dos espejos será la distancia recorrida (2D) divido por la velocidad (c).

Podemos decir que este es el tic-tac del reloj de luz. Cuanto tiempo durara un tic-tac en el sistema S donde se ve a la nave moverse a la velocidad v.

Observamos que en S el suceso inicial y final ocurren en dos puntos espaciales diferentes, en x1 y x2. En cambio en S’ ocurren en el mismo punto espacial x’1. En consecuencia el trayecto recorrido por la luz en S es más largo que en S’. Pero el postulado de Einstein exige que la velocidad de la luz sea la misma en S y en S’. La consecuencia es que la luz tarda más tiempo en recorrer el espacio entre los espejos en S que en S’.

Aplicando el Teorema de Pitágoras al triangulo formado en S

Donde he sustituido 2D/c por su valor en incremento de tiempo prima.

Hemos obtenido la relación entre los intervalos temporales de S y S’. En el sistema S que observa el reloj en movimiento (y toda la nave) el tiempo aparente entre el tic-tac del reloj es mayor. Para este observador no solamente el reloj luz sino todos los sucesos en la nave transcurren más lentamente. El tiempo mismo parece más lento en la nave espacial. Todo transcurre más lentamente, el ritmo del pulso, los pensamientos, el envejecimiento, etc..

En el próximo post les comentare la paradoja de los gemelos y daremos un poco de luz a este comportamiento extraño del espacio-tiempo.

Fuente:

ABCiencia