Física y Sociedad physics.soc-ph

En 2015, las lluvias torrenciales en Chennai convirtieron las calles en ríos en una sola noche. La ciudad no tuvo tiempo de prepararse: los modelos estacionales solo ofrecían una vaga advertencia. Y es que el monzón no es un capricho del cielo, sino el pulso de una enorme maquinaria que conecta océanos y continentes.

El tren llega a la estación. Las puertas se abren y la multitud se derrama por el andén. A partir de ahí, cada uno sigue su camino: unos giran hacia el aparcamiento de bicicletas, otros se sumergen en el paso subterráneo hacia el autobús, y otros simplemente caminan hacia la salida.

Una densidad de cuatro personas por metro cuadrado es el umbral a partir del cual la multitud deja de ser una suma de transeúntes individuales y se convierte en algo distinto. En la plaza Consistorial de Pamplona, durante el festival de San Fermín, la densidad local alcanzó las nueve personas por metro cuadrado.

La teoría del Láser Social describe la sociedad basándose en el funcionamiento del láser. Las personas, como átomos en un cristal, absorben flujos de información y se cargan con ella. Cuando el número de los cargados con una misma idea supera a los indiferentes, incluso una señal débil —un post, un llamado— hace que todos actúen como un conjunto unificado.

La ciencia es una enorme cocina donde los científicos-cocineros buscan nuevas recetas. Antes los ingredientes se seleccionaban manualmente, ahora la inteligencia artificial ayuda como un experimentado chef.

Un grupo de personas busca un objeto perdido en un gran parque. Algunos se cansan y se van, otros se unen por el camino. El número de buscadores cambia constantemente. ¿Cómo afecta esto al tiempo de búsqueda? Hasta ahora, la ciencia no tenía una respuesta clara. En el nuevo trabajo se ha construido un modelo general de este proceso.

En una ciudad se propaga una infección y los habitantes se observan unos a otros: algunos ya se han vacunado, otros dudan. Cada día actualizan su decisión: imitar a los vecinos o amigos que apoyan la vacunación.

El intérprete se distrae con cada susurro en la sala, y una reunión de una hora se convierte en dos. Algo parecido ocurre en la lucha contra una epidemia: el servicio de rastreo de contactos intenta reconstruir la cadena de contagios, pero siempre se le escapa algo.

Las placas de bronce del gamelán no suenan según un diapasón único: cada orquesta en Java mantiene su propia afinación, y dos conjuntos vecinos pueden tocar la misma melodía con intervalos ligeramente distintos.

Cada vez que el deuterio y el tritio se fusionan en un reactor de fusión, sale un neutrón rápido. Puede transformar unas sustancias en otras, por ejemplo, crear isótopos valiosos para la medicina. Hoy en día, esos neutrones cuestan una fortuna, porque hay pocas instalaciones experimentales y funcionan con poca frecuencia.

En lo profundo del cerebro hay una diminuta región: el núcleo supraquiasmático. Es el director que marca el ritmo de todo el organismo: cuándo dormir, cuándo despertar, cuándo liberar hormonas. Los científicos tomaron el mapa real de conexiones de esta región en un ratón e hicieron copias: una más grande y otra más pequeña.

Un agente de aduanas no puede desmontar una maleta para saber qué hay dentro. La pasa por rayos X y, por las sombras en la pantalla, deduce: aquí hay metal, aquí materia orgánica. De manera similar, un inspector de futuros tratados de desarme nuclear debería verificar una ojiva sin abrirla y sin ver su contenido secreto. Los neutrones son mejores que los rayos X para esta tarea.

Una red de contactos densa: casi todos están conectados con casi todos, y en esa maraña es difícil entender quién es realmente importante. Demasiados hilos: la computadora se ahoga, la simulación se atasca. Los científicos han ideado cómo podar estas redes sin perder lo esencial. La idea es eliminar las conexiones que no participan en los caminos más cortos.

La red que decide por sí misma cuándo detenerse Una multitud crece: cada nueva persona se une al grupo con una probabilidad que depende de cuán grande sea ya el grupo. Si el grupo es pequeño, unirse es fácil; si es enorme, la gente empieza a dudar y el crecimiento se ralentiza.

El destino de una civilización no es simplemente una cuestión de suerte o catástrofes. Los científicos modelaron mil años de historia en diez escenarios diferentes, teniendo en cuenta el gasto de recursos, la gestión y los impactos aleatorios. La medida principal resultó ser el «coeficiente de actividad»: la proporción de tiempo en que una civilización está tecnológicamente viva.

A veces, los astrónomos detectan objetos interestelares: bloques rocosos o cometas procedentes de otros sistemas estelares. La mayoría parecen normales, pero algunos desconciertan por su forma, velocidad o brillo.

En cualquier grupo hay tríos no escritos: tres amigos que siempre están juntos. Y hay parejas que existen por su cuenta. Resulta que de cuánto "contienen" los tríos a las parejas depende cómo se propaga por el grupo todo, desde un virus hasta una idea nueva. Los científicos introdujeron una medida que llamaron coeficiente de anidamiento.

La física a menudo se asemeja a la construcción de un barco gigante: el Universo. Los ingenieros-físicos aún no se han puesto de acuerdo sobre los planos básicos.

Dos partículas cuánticas están unidas por un hilo invisible: una pierde energía, la otra la gana, pero la reserva total no cambia. Si solo seguimos a la primera, sus oscilaciones no se amortiguan: el ritmo es constante, como el de un púlsar cósmico, aunque desde fuera parezca que crece la entropía, el caos.

La ciudad es un sistema vivo: consume recursos, produce residuos, y su «sistema circulatorio» —la red de carreteras— lleva personas y mercancías a sus destinos. Pero mientras los ingenieros diseñan las arterias de transporte como una geometría rígida de líneas rectas, la naturaleza lleva millones de años perfeccionando redes de distribución ideales.

Una red social se parece a una ciudad: hay barrios gigantes y callejones diminutos. Cuando un algoritmo busca grupos cohesionados, a menudo identifica un par de grupos enormes y muchos fragmentos pequeños. Pero el cliente —por ejemplo, un municipio— necesita barrios de tamaño similar para distribuir uniformemente centros de salud o escuelas.

En un caluroso mediodía, un bochorno sofocante se cierne sobre la ciudad y en el horizonte no hay ni una nube. Normalmente, con este tiempo solo queda esperar a que la naturaleza se apiade y envíe un poco de frescor. ¿Y si pudiéramos encender la sombra y la lluvia según un horario, como la luz de una habitación?

Multitud en una estación de metro a la hora punta. Unos corren hacia la escalera mecánica, otros se detienen ante la pantalla de horarios, otros rodean una columna. Cada paso no es solo una reacción a lo que hay justo delante de la nariz. La persona calcula de antemano dónde estará su vecino dentro de un segundo y ajusta su ruta. Esta mirada al futuro se llama en física comportamiento anticipatorio.

Cada año, la comida que comemos le quita a la humanidad decenas de millones de años de vida, debido a dietas poco saludables. Y al mismo tiempo, un tercio de todos los gases de efecto invernadero que calientan el planeta nace en el camino del campo a la mesa.

Un organismo vivo es una máquina que hace pasar energía a través de sí mismo y la convierte en calor. Este ciclo interno se denomina producción interna de entropía (una medida de la disipación de energía). Pero hace unos 2,5 millones de años, nuestros antepasados pusieron en marcha un segundo circuito: el externo. Tomaron en sus manos una piedra afilada y, más tarde, una rama encendida.

En las profundidades del océano, donde no llega la luz, nace un plan para capturar partículas que casi no interactúan con nada. Los geoneutrinos, pequeños mensajeros del manto ardiente, surgen de la desintegración del uranio y del torio. Su flujo transporta información sobre cuánto calor se esconde bajo nuestros pies.

Una persona tiende la mano a un desconocido al otro lado de la ciudad. Ese desconocido nunca le devolverá el favor: no volverán a encontrarse. Entonces, ¿para qué ayudar? Los biólogos llaman a esto reciprocidad indirecta: el bien no regresa de quien recibió la ayuda, sino de otra persona, a través de una cadena. En el nuevo trabajo se enfrentaron dos variantes de este fenómeno.

En la red de la vida, los depredadores y las presas intercambian carbono y agua, y cada acto de comer aumenta ligeramente el desorden universal. Pero la irrupción de una enfermedad convierte este sistema en un columpio gigante. Cuando un depredador de nivel medio enferma, su capacidad de cazar cae y él mismo se convierte en presa fácil.

Un frasco de perfume no es solo vidrio con líquido. Es una huella del tiempo, una melodía congelada hecha de notas aromáticas. Desde 1900 hasta 2024 se han acumulado decenas de miles de estas «melodías», y ahora pueden estudiarse como un organismo único.

En 1888, Vincent van Gogh se cortó el lóbulo de la oreja. Biógrafos y psiquiatras siguen intentando explicar ese acto. Pero los matemáticos abordaron el enigma de otra manera: midieron cómo cambiaban los sentimientos del artista en sus cartas y cómo crecía la «nerviosidad» de sus pinceladas, y vieron una señal clara de la desgracia que se avecinaba. Un columpio al que empujan normalmente oscila y se calma rápido.

En un horno, al subir la temperatura, las moléculas se mueven más rápido y el desorden aumenta. Con los modelos de lenguaje como ChatGPT ocurre lo contrario. Cuando los desarrolladores aumentan el parámetro de «temperatura», el modelo tiene acceso a una selección más amplia de palabras, pero sus textos largos de repente se quedan en bucle.

El cartero reparte cartas por calles de sentido único. Mientras solo avanza, la ruta es simple y predecible. Pero si de repente se permitieran giros en U, empezaría a retroceder, a cruzar sus propias huellas — y el esquema de reparto se enredaría. Algo parecido le ocurre a una infección cuando las personas pueden enfermarse repetidamente.

Dos personas quedan en verse, pero cada una tiene sus propios asuntos. Uno duda: ¿y si el otro no viene? Y decide no ir. El segundo piensa lo mismo. El encuentro no ocurre. Así se ve el mecanismo simple que analizan los autores del trabajo: una empresa común requiere que cada uno invierta tiempo, pero el beneficio depende de si el compañero participa.

En marzo de 2020, Francia se quedó vacía: la gente dejó de ir al trabajo, a las escuelas y a los cafés, y las calles se llenaron de silencio. Los epidemiólogos miraban las gráficas y entendían que el virus no se propagaba solo, sino a través de apretones de manos, conversaciones y viajes en metro. Pero, ¿cómo predecir cuántos contactos le quedarán a una persona si el gobierno anuncia nuevas restricciones?