Lentes para ver la naturaleza

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Hace poco conocí a José Manuel García Ortega, un biólogo especializado en la divulgación de la ciencia por medios visuales. Y nos mostró que el cine científico es previo al cine comercial. Hay una historia apasionante detrás de esta afirmación que desarrollaré en otra entrada porque en esta quiero comentar cómo es que los científicos pueden ver la naturaleza a través de la cámara.

Empecemos por lo básico.

La imagen directa

Durante muchos años la única forma de estudiar la naturaleza en movimiento eran los dibujos. Y el mas conocido de los naturalistas tal vez sea Leonardo Da Vinci. Pero aún él tenía problemas en visualizar el movimiento de las alas de un abejorro. Sin embargo, inventos que se usaban como juguetes sirvieron para generar una nueva técnica de estudio de la naturaleza.

El zootropo es un cilindro con ranuras en cuya pared interior, opuestas a las ranuras, se colocan imágenes. Al girarlo, las imágenes pueden dar la sensación de movimiento.

Étienne Jules Marey es precursor en el uso de estos juguetes para estudiar el movimiento. Inclusive inventó un fusil fotográfico para tomar fotografías de manera muy rápida. En este video se ve su trabajo en la captura de movimiento de personas y animales.

Su trabajo se publica como La machine animal en 1873 y motiva a Eadweard Muybridge a realizar estudios parecidos. Muybridge es conocido por estudiar el movimiento del cuerpo humano, y sobre todo de los caballos.

Una de las evidencias que apoya la afirmación del Dr. García mencionada arriba, es que Muybridge inventa el zoopraxiscopio que permite ver esas fotografías ya de modo animada.

A partir del inicio del cine comercial el cine científico es mas conocido como documental, y uno de los pioneros de este género es Robert J. Flaherty con su película Nanook el esquimal, que puedes ver completa aquí:

Para ver lo pequeño

Hay dos técnicas para ver cosas diminutas, una de ellas es la macrofotografía. Es la imagen fotográfica donde el sujeto fotografiado es igual o más pequeño que el tamaño de su imagen en la película o sensor electrónico que captura la imagen. En este video podemos ver fotografías de Celeste Rivas con ejemplos de esta técnica.

Por otro lado, si utilizamos una lupa o un microscopio la imagen obtenida es una micrografía. La fotomicrografía es la tecnica que permite obtener estas imágenes que deben estar ampliadas al menos diez veces.

Lo muy rápido o lo muy lento

Para ver lo muy rápido se utiliza fotografía de alta velocidad, y la técnica se denomina slow-motion. En este caso la cámara realiza capturas de imágenes mayores a las 24 por segundo que son de una película normal. Como esta cámara Phanton que toma mil fotos por segundo:

Para lo muy lento, como el crecimiento de las plantas, usamos la técnica de time-lapse. En este caso las tomas se realizan en intervalos de tiempo mayores a la frecuencia en como se proyecta el filme.

Mira ejemplos del National Geographic:

A veces, esta técnica, es usada para visualizar procesos, como en este caso el maquillaje de Nébula, de los Guardianes de la Galaxia.

O como en este video que nos muestra el proceso para hacer una fotografía llamada titulada Butterflies in my stomach

Cómo ver lo invisible o inaccesible

Podemos ver el calor con cámaras infrarrojas. Estas detectan las emisiones infrarrojas de los cuerpos, las cuales son ondas de radiacción de 3 a 14 micrómetros. Aquí Aldo nos muestra algunas imégenes y nos habla de calor

Mira como usando una cámara que puede capturar imágenes en infrarrojo y ultravioleta pudieron descubrir detalles en la Mona Lisa de Da Vinci.

El poder ver radiación en ultravioleta permite a los insectos el si una flor tiene néctar. Hace poco se descubrió que también los perros y los gatos tienen este tipo de visión, lo cual podría explicar ciertos comportamientos extraños.

Actualmente es posible ver en el interior de nuestro cuerpo por medio de técnicas de endoscopía: una cámara muy pequeña en el extemo de un tubo se introduce por un orificio en nuestro cuerpo para realizar diagnósticos o exploración e investigación.

Por otra parte, todos conocemos el uso de los rayos X para ver nuestros huesos. Hay otros usos industriales y comerciales, pero en este caso me gustaría que veas como Nick Veasey los convierte en arte

Aquí vale la pena trabajar con dos mitos. El primero: es difícil, si no imposible, que un dispositivo muy pequeño como unas gafas o un celular te permitan ver a través de la ropa con rayos X. Este amigo ha revisado muchas aplicaciones de ese tipo:

Por otra parte, Superman no tiene visión de rayos X. O mejor dicho, un humano no puede tener visión de rayos X, ya que nuestros ojos no tienen receptores adecuados para este tipo de radiación.

Aunque esta película se ve bastante divertida, El hombre con visión de rayos X:

Para ver lo muy, muy lejano

La astrofotografía consiste en aprovechar técnicas fotográficas para captar cuerpos celestes.

Mira este time-lapse presentando los trabajos de un concurso de astrofografía.

En esta conferencia Cesar Cantú nos platica acerca de esta técnica y sobre la fotografía nocturna.

Lo que no existe

Actualmente contamos además con dos técnicas visuales para explicar el mundo, la animación y la simulación.

En la animación se generan imágenes, ya sea por dibujo o por computadora, y se les da movimiento. El animador define los movimientos de los elementos de la imagen.

Una técnica muy utilzada en el cine, el stop motion, la animación cuadro por cuador, sirve para mostrar cosas que no existe o que son muy difíciles de hacer realidad. Uno de los maestros de la técnica es Ray Harryhausen.

En la simulación el movimiento se da de acuerdo a las leyes de la naturaleza. Se puede simular desde robots antes de construirlo

hasta la forma en como una enfermedad se esparce por la geografía de un país.

Y pronto tendremos estas técnicas en 3D para estudiar en la escuela. Como lo que están haciendo nuestros compañeros el profesor José Fernando Osorio y el alumno Jesús Moisés Antonio Cerón en este proyecto:

¿Y tú? ¿Estás listo para generar imágenes científicas?

Divulgador científico. Matemático de formación, apasionado de la ciencia y la tecnología, sobre todo de los robots.

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