Con relojes de péndulo de Zacatlán demuestran sincronización
Por Dalia Patiño González
Zacatlán, Puebla. 1 de agosto de 2018 (Agencia Informativa Conacyt).- La cadencia, la armonía, el movimiento, el peso, la fuerza y el tiempo son algunas cualidades que acompañan a la sincronización, un fenómeno que despierta el interés científico de muchos investigadores como el doctor Jonatán Peña Ramírez, Catedrático Conacyt, adscrito al Departamento de Electrónica y Comunicaciones y comisionado al Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE), quien demostró con un modelo matemático y apoyado en un experimento con relojes de péndulo, cómo la sincronización se da mecánicamente y de forma natural en estos instrumentos de tiempo.
Definida como la coincidencia temporal de dos o más movimientos o fenómenos, la sincronización se aprecia en distintos ámbitos, por ejemplo cuando bandadas de aves vuelan y armonizan sus movimientos en coreografías innatas. Lo mismo sucede con el cardumen de peces que nadan con cadencia y siguiendo un patrón específico. En los seres humanos también está presente, como en las mujeres que llegan a sincronizar sus ciclos menstruales al compartir un espacio de forma constante, o algunas células como las del corazón que se sincronizan para trabajar y evitar arritmias.
Un encuentro sincronizado
Pero en la vida diaria, también hay coincidencias en tiempo, espacio e intereses que pueden llevar consigo un encuentro que muchas veces no se esperaba. El doctor Jonatán Peña, por ejemplo, decidió ir de vacaciones con su familia al estado de Puebla y por una recomendación gastronómica llegó al municipio de Zacatlán, un pueblo donde las manzanas y los relojes son un distintivo.
Ubicado a dos horas y media de la capital poblana, en Zacatlán de las manzanas, como se le conoce, se pueden disfrutar bebidas y licores a base de este y otros frutos, su tradicional pan de queso y, por supuesto, sus paisajes y miradores, lo convierten en un lugar de atracción turística.
En el zócalo de Zacatlán destaca un enorme reloj floral que recuerda con su música a propios y extraños que difícilmente se puede llegar tarde en un lugar donde los relojes no solo son ornamentos sino símbolo de identidad, y para muestra, su tradicional Museo del Reloj, donde se exhiben máquinas del tiempo de distintas formas y tamaños, desde relojes de sol hasta cuarzo. A ese lugar y sin planearlo llegó el doctor Jonatán Peña.
La coincidencia le permitió solicitar en este museo apoyo para poder realizar sus experimentos con algunos relojes de péndulo que se exhibían y comprobar, apoyado en un modelo matemático, las observaciones que el científico holandés Christiaan Huygens hizo en 1665 sobre la sincronización de sistemas dinámicos interconectados.
“En mi tesis de doctorado estudié que los relojes de péndulo se pueden sincronizar de forma natural, y mediante un modelo matemático comprobé que Huygens tenía razón. Sin embargo, faltaba hacerlo de forma experimental. Así que les pedí que me prestaran los relojes de péndulo que tenían, incluso les dejé copia de mi tesis de doctorado para que se enteraran de qué se trataba. A la semana me hablaron para decirme que no me prestarían los relojes de péndulo sino que me los construirían con las especificaciones que yo necesitara para realizar el experimento”, relata para la Agencia Informativa Conacyt, el doctor Jonatán Peña.
Una vez concluida su construcción, el doctor Jonatán Peña regresó a Zacatlán a realizar los experimentos, de los que derivó un artículo publicado en la revista Nature. El texto, en el que se comprueba la teoría de Huygens, escrito por el doctor Jonatán Peña, el arquitecto Luis Alberto Olvera y los doctores Joaquín Álvarez y Henk Nijmeijer, fue bien recibido por la comunidad científica, ubicándolo en percentil 95 por el número de consultas.
“Cada reloj oscila y produce una vibración en la mesa, la cual es recibida por el otro reloj a través de la estructura que los sostiene, la cual debe tener ciertas propiedades mecánicas para que la vibración se transmita de manera adecuada, ya que no se puede colocar sobre cualquier superficie o material. Partiendo de la investigación que ya había realizado sobre cuál es el medio más adecuado, fue que construyeron una estructura de madera, donde están colgados los relojes”.
Siglos después…
Christiaan Huygens fue un matemático, astrónomo y físico holandés del siglo XVII. La historia lo tiene presente gracias a sus aportaciones astronómicas como la descripción acertada de los anillos de Saturno que llevó a cabo en 1659; además del desarrollo de la teoría ondulatoria de la luz que permitía explicar los fenómenos de la reflexión y refracción.
En física, Huygens inventó el reloj de péndulo y estudió su movimiento, proponiendo la teoría de la sincronización en los relojes de este tipo. Su intención era resolver el problema de longitud al que se enfrentaban los marinos, debido a que solo tenían una coordenada que daba el sol y eso dificultaba su ubicación en el mar. Lo que Huygens proponía era obtener una segunda coordenada gracias a los relojes de péndulo.
“Lo que Huygens buscaba era resolver el reto científico de esos tiempos, que consistía en proponer una solución para determinar la coordenada de longitud, y de esta manera permitir a los marineros saber su posición en el mar. Huygens propuso usar relojes de péndulo para mejorar los relojes de los marinos para tener máxima precisión durante los viajes y aunque no pudo comprobar su aporte experimentalmente debido a que los barcos no brindaban una estabilidad por su movimiento constante, su hallazgo mostró que dos sistemas oscilantes que interactúan entre sí pueden ajustar sus ritmos de manera espontánea. Siglos después, un análisis riguroso del descubrimiento hecho por Huygens puede explicar la sincronización en otros campos del conocimiento, como la biología o las ciencias de la salud”, explica el doctor Jonatán Peña Ramírez.
Las aplicaciones
La sincronización tiene muchos campos de estudio, por ejemplo el doctor Henk Nijmeijer, profesor e investigador de la Universidad Técnica de Eindhoven y asesor de tesis doctoral de Jonatán Peña, destacó en entrevista para la Agencia Informativa Conacyt que existen aplicaciones de sincronización en la industria de vehículos autónomos que se mueven de manera cooperativa. En este caso lo que se hace es conservar la misma distancia entre los automóviles, manteniendo de manera autónoma tanto el pedal del acelerador como el del freno, de tal forma que no se tienen que usar los pedales porque lo que se hace es sincronizar las velocidades y eso hace que se mantengan las distancias, es decir, si uno frena el otro igual.
El doctor Henk Nijmeijer encabeza por su parte un proyecto de investigación que estudia la sincronización en las neuronas Hindmarsh-Rose "sensibles a la luz". En su trabajo da cuenta, entre otras cosas, que cuando en la actividad cerebral se sincronizan algunas neuronas se producen descargas eléctricas, lo que deriva en ataques epilépticos. Su trabajo busca entender por qué se da la sincronización en determinadas regiones del cerebro y así proponer una solución para evitarlo.
Para estudiar este fenómeno, el doctor Henk Nijmeijer ha creado un cerebro electrónico a través del cual se simula la actividad neuronal, lo que le ha permitido observar que las neuronas que se sincronizan no están cercanas o conectadas entre ellas, esto da pie a nuevas líneas de investigación en las que ya trabaja.
Doctor Henk Nijmeijer.En el caso del experimento de los relojes de péndulo, el doctor Henk Nijmeijer refiere que la condición clave para que se sincronizaran fue determinar cómo era la transferencia de energía de un sistema a otro para encontrar las propiedades del medio, que en este caso fue la madera que con propiedades mecánicas permitió el balance de energía para que se efectuara la sincronización.
Relojes a la medida
El arquitecto Luis Alberto Olvera, nieto del fundador de Relojes Centenario, aseguró para la Agencia Informativa Conacyt que la única variación en las características de los relojes de péndulo que sirvieron para el experimento fue el tamaño.
“La única indicación especial fue el tamaño, pero en sus características restantes son similares a cualquier otro reloj de péndulo, no tienen engranes de más o piezas especiales, no tienen nada diferente”.
El arquitecto Olvera añadió que los relojes pertenecen al modelo 19B de tiempo con ruedas de escape y labios de áncora, con un sistema de pesas que funcionan como cuerda del reloj.
“Los dos relojes son idénticos, los engranes son de bronce, las flechas son de acero y los dos tienen las mismas características para que el experimento pudiera funcionar. Cuando lo colocamos en la base de manera y vimos que sí se sincronizaron nos dio mucha emoción. Esto lo hicimos en mes y medio y a partir de ahí vino gente del CICESE para corroborar el experimento. Esa fue la aportación de Relojes Centenario en el marco de su aniversario número 100”.
El experimento del doctor Jonatán Peña actualmente se exhibe en el Museo de Relojería Luis Alberto Olvera, ubicado dentro de las instalaciones de Relojes Centenario.
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