Ay,
quién tuviera un miniaturizador, un artilugio, dispositivo o máquina capaz de
reducir el tamaño de los objetos a la escala deseada. ¿No os gustaría? ¿Qué
sería lo primero que haríais con semejante poder? ¿Y lo segundo? ¿Y después?
Ah, cuánta sed de venganza y deseo de satisfacer los deseos más oscuros...
Desafortunadamente,
el miniaturizador siempre ha permanecido y sigue siendo no más que un sueño de
la ciencia ficción, al menos hasta hoy en día. Los científicos más locos de las
más locas historias ficticias han ideado, diseñado y construido estos
artefactos desde los mismos orígenes del género, tanto en su versión literaria
como cinematográfica. Por citar tan sólo unos pocos ejemplos: el doctor
Alexander Thorkel y sus experimentos con radiactividad en un paraje remoto de
la jungla peruana, protagonista de Doctor Cíclope (Dr. Cyclops, 1940); el extraño caso de Scott Carey, afectado por
una sustancia neblinosa desconocida que se adhiere a su piel en El
increíble hombre menguante (The
Incredible Shrinking Man, 1957); el equipo de científicos y cirujanos
miniaturizados hasta el extremo de poder ser inyectados en el torrente
sanguíneo de Jan Benes, afectado por un coágulo cerebral en Viaje
alucinante (Fantastic Voyage,
1966); Wayne Szalinski, el atolondrado profesor e inventor que accidentalmente
reduce a sus hijos al tamaño de hormigas en Cariño, he encogido a los niños
(Honey, I Shrunk the Kids, 1989) y,
más recientemente, el genial doctor Henry Pym, creador del traje de Ant-Man
(Ant-Man, 2015).
Sin
embargo, cuando se piensa detenidamente en el asunto de la miniaturización, los
problemas más peliagudos comienzan a aparecer inmediatamente. En efecto,
suponed que queremos reducir las dimensiones de una persona, por ejemplo, de
forma proporcional en un factor 10. Es decir, queremos a esa misma persona con
una altura 10 veces menor a su estatura normal, pero también ha de ocurrir que
el diámetro de su cráneo se vea reducido en la misma proporción, así como el de
sus muslos, pantorrillas o muñecas. Todas sus dimensiones, sin excepción, deben
ser 10 veces más pequeñas que en su forma original, antes de ser miniaturizada.
¿Con qué dificultades nos encontraríamos, desde el punto de vista de la ciencia
conocida?
Bien,
veamos. La primera cuestión que surge está relacionada con el peso del ser
humano que hemos reducido. Si, a todos los efectos, lo que tenemos es una
persona exactamente idéntica a la original, pero con todas sus dimensiones
reducidas en un factor 10, la ley del cuadrado-cubo de Galileo nos permite afirmar que dicha persona debe ver
reducida, asimismo, su masa (equivalentemente, su peso) en un factor 1000. Por
tanto, si al principio pesaba 100 kg, una vez reducida pesaría 100 g. Hasta aquí
todo correcto. Ahora bien, ¿qué ha sucedido con el defecto de masa, esto es, con los 99,9 kilogramos que faltan? Las
leyes de la física también afirman que en un sistema aislado la cantidad total
de masa-energía debe permanecer constante o, dicho de otra forma, la masa no
puede desaparecer a no ser que se convierta en energía o viceversa. Así pues,
los 99,9 kg han de haberse transformado por fuerza en una cantidad equivalente
de energía, según la célebre ecuación de Einstein, E = mc2. Si se
hace este cálculo elemental se obtienen 9 1018 J, más o menos la
energía liberada en la detonación de 150.000 bombas atómicas como la que fue
arrojada sobre Hiroshima el 6 de agosto de 1945. Me olvidaré de este pequeño
detalle sin importancia.
La
segunda dificultad, y la más difícil de soslayar desde mi punto de vista, es la
que tiene que ver con la técnica misma, es decir, con el proceso mediante el
cual se podría reducir el tamaño del objeto o persona en cuestión. Si se quiere
evitar el problema del defecto de masa
que acabo de exponer en el párrafo anterior, la única solución viable parece
ser la siguiente: reduzcamos la separación entre los átomos, hagamos más
pequeñas las distancias interatómicas.
Obviando
el procedimiento concreto para llevar a cabo semejante hazaña, no obstante, no
quiero dejar de advertir que en caso de haber logrado el éxito, ya me diréis
qué pasa ahora con la presión ejercida sobre el suelo por la persona
miniaturizada, pues la misma ley del
cuadrado-cubo de antes nos dice que el área de la superficie sobre la que
se apoyan sus pies ha tenido que reducirse en un factor 100 y, en consecuencia,
dicha presión se habrá incrementado en la misma proporción. El efecto sobre el
suelo sería el mismo que si la persona pesase 10.000 kilogramos. Y esto tan
sólo suponiendo que el factor de reducción es 10. No os quiero contar lo que
sucedería en el caso de reducciones extremas como las que se llevan a cabo en
las películas referidas al principio, donde se pueden admitir sin problema
factores de miniaturización de 100 o incluso 1000 y más. Algo parecido
sucedería con la densidad de la persona, pues si conserva su peso pero reduce
la separación entre los átomos de su cuerpo, la densidad podría alcanzar
valores suficientemente grandes como para que el infortunado ser atravesase la
corteza terrestre sin problema.
Finalmente,
me dejaré de zarandajas y física elemental para pasar a cosas realmente serias.
Con esto quero decir que el verdadero problema, si es que aún no tenéis
suficiente, es la mecánica cuántica.
Sí, hoy en día, la divulgación no es nada si no aparece la palabra
"cuántica". Es añadir este vocablo maravilloso y mal entendido hasta
la saciedad y todo parece cobrar sentido: los productos de limpieza
nucleares/cuánticos, la conciencia cuántica, los alimentos cuánticos, el sexo
cuántico, y "cuántos" y cuánticas cosas más...
En
fin, como os digo, la cuestión cuántica es crucial a la hora de pretender
reducir la separación interatómica. ¿Por qué? Pues muy sencillo, y para que lo
entendáis, ¿recordáis el viejo modelo atómico de Bohr? Sí, ese que se estudia
en el instituto cuando uno comienza a ver las primeras ideas relacionadas con
la física cuántica. Pues bien, una de las ideas de este sencillo modelo
consistía en afirmar que los electrones, en los átomos, se movían alrededor de
los núcleos describiendo órbitas circulares, ¿os suena? Y estas órbitas
circulares se caracterizaban por un número cuántico que indicaba en qué órbita
en concreto se encontraba el electrón: n = 1 la más cercana al núcleo atómico,
n = 2 la siguiente y así, sucesivamente. Cuando un electrón saltaba de una órbita
a otra con un número cuántico más pequeño (esto es, más cerca del núcleo) se
emitía energía en forma de radiación electromagnética (fotones, si queréis
expresarlo de otra manera) que dependía de la diferencia entre los números
cuánticos de ambas órbitas, la de origen y la de destino. En las distintas
órbitas podía haber más de un electrón, de acuerdo con unas reglas muy
sencillas que debían respetarse y que podían expresarse en lenguaje
matemático-físico atribuyendo otros números cuánticos a los electrones
atómicos. Sin embargo, una de estas reglas, una de las más conocidas, el
llamado principio de exclusión de Pauli, limitaba las posibilidades. No todo
valía en el mundo cuántico de los electrones atómicos y el principio de
exclusión afirma que en una misma órbita nunca pueden encontrarse al mismo
tiempo dos o más electrones que tengan todos sus números cuánticos iguales. Una
consecuencia inmediata de este principio es que las órbitas jamás podrán
solaparse ni cortarse, pues entonces podría darse el caso de que dos electrones
se encontrasen en el mismo punto en el mismo instante de tiempo y, en
consecuencia, sus números cuánticos coincidiesen. De hecho, esto también
explica por qué la materia de la que estamos hechos es casi en su totalidad
espacio vacío.
En
conclusión, que si el fundamento de nuestra máquina miniaturizadora no es otro
que una sofisticada técnica para reducir la separación entre los átomos,
podríamos encontrarnos con dificultades ya no únicamente técnicas, tecnológicas
o ingenieriles, sino lo que es más grave aún, con dificultades de tipo teórico
fundamental, al nivel más básico y profundo de la física que conocemos y cuyas
leyes parecen regir el comportamiento del universo que habitamos...
Excelente como siempre.
ResponderEliminarMe parece que la mejor idea para miniaturizar a alguien sigue siendo la de Futurama. Bueno, que propiamente dicho no miniturizaban nadie. Más bien manejaban nanobots, idénticos a los protagonistas, a través realidad virtual.
Bueno lo dicho un gran post, seguir con el gran trabajo. Un saludo.
Yo no lo veo tan descabellado, la separación entre los átomos y sus partículas son monstruosas con lo cual es despreciable a mi parecer el taño que tenemos como animal. Simplemente nuestro tamaño es debido a la adaptación y evolución como especie. Un gato o un ratón no tienen los problema mencionados de presión y demás. El problema desde mi punto de vista sería ver si el sistema queda estable al hacer una separación mínima de todos los átomos pues es un sistema vivo que seguirá interactuando con átomos, por ejemplo el oxígeno y la comida y cada átomo de un elemento tiene su tamaño y propiedades que rápidamente serían reemplazados por los nuevos que se van generando en la medida que el cuerpo se va regenerando. las propiedades de los elementos estarían afectadas por su tamaño y la interacción con el medio tendría un comportamiento inesperado.
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