La "osmótica" criatura de la Laguna Negra

Una expedición científica por el río Amazonas realiza un descubrimiento sorprendente: una garra fosilizada perteneciente a una criatura anfibia enorme. De inmediato, comienzan a sucederse las muertes. Un monstruo sanguinario, “un eslabón perdido de la familia de los anfibios” habita en la Laguna Negra. Sin embargo, algo inesperado sucede. La feroz criatura, cual príncipe encantado al más puro estilo de La Bella y la Bestia, cae presa de los encantos femeninos de la neumática ayudante del jefe de la expedición y decide secuestrarla y llevársela a su gruta del amor, quién sabe con qué oscuros y libidinosos deseos, quizá de imposible reproducción entre especies. Por supuesto, el resto de los miembros del equipo deciden no abandonar a la chica a su suerte y emprenden su búsqueda, a la vez que intentan devolver al espeluznante engendro de la madre naturaleza a las oscuras aguas de las que procede.

Lo que acabáis de leer y yo de escribir se corresponde a una muy particular redacción del argumento correspondiente a la película La mujer y el monstruo (Creature from the black lagoon, 1954), dirigida por el gran Jack Arnold. La cinta gozó de un aceptable éxito en su tiempo, lo que provocó que se rodaran un par de secuelas: Revenge of the creature (1955) y The creature walks among us (1956). En la primera de ellas, una nueva expedición vuelve a remontar la cuenca del Amazonas en busca de la criatura, que al parecer no había fenecido lo suficiente. Tras colocar en el agua de la mítica Laguna Negra una serie de cargas explosivas y hacerlas detonar, el monstruo flota inconsciente en la superficie. Capturado y puesto a buen recaudo, es conducido (en estado de coma) hasta el Ocean Harbor de Florida. Una vez allí, se le intenta reanimar en un tanque especial, mientras es desplazado suavemente por el agua para que ésta penetre en sus branquias, facilitando la reanimación. Ni qué decir tiene que el parque de atracciones acuático se encuentra en ese momento abierto al público, que ha acudido en masa para presenciar semejante inusual descubrimiento científico. Y, claro, como no podía ser de otra forma, la abominable criatura resucita de forma repentina, lanzando un furibundo ataque contra sus captores y el resto del personal que deambula por el lugar, provocando el pánico consabido en las películas con monstruo.


Desgraciadamente, el bicho es capturado de nuevo. Sujetando a sus tobillos una gruesa cadena, es depositado en un acuario preparado especialmente para su comodidad. Todo es maravilloso (excepto las cadenas): aguas cristalinas, comida abundante, temperatura controlada, compañeros de juegos como barracudas, tiburones, peces sierra, … ¿Qué? ¿Cómo? Esperad, esperad un momento... ¿Barracudas? ¿Tiburones? ¿Peces sierra? ¿Qué está pasando aquí?

No sé si algunos de vosotros habréis captado el sutil gazapo que se esconde tras el párrafo anterior. Se trata de lo siguiente: ¿cómo es que un supuesto grupo de científicos, personas sobradamente preparadas, se traen una criatura anfibia de una idílica y paradisíaca laguna de agua dulce y la introducen en un tanque de agua marina y asquerosamente salada? Desde luego, no parece una idea demasiado brillante. Me explicaré.


Todos sabemos que hay peces de agua dulce y peces de agua salada. Se llaman así porque los primeros viven en ríos, lagos, estanques, lagunas, charcas o peceras y los segundos viven en el mar, normalmente. También es cierto que algunas especies de pez pueden vivir en los dos ambientes sin demasiados problemas. Así, el salmón nace en la cuenca alta de los ríos, donde acuden a desovar sus padres (si no se los comen los osos antes) después de recorrer un largo periplo marítimo. Pero obviaré hábilmente estos casos particulares y os entretendré un ratito con una disertación que me haga sentirme importante durante un buen rato y en la que intentaré haceros ver qué es lo que ocurre, habitualmente, cuando un animal de agua dulce se introduce en agua salada y viceversa.

Los animales acuáticos necesitan, al igual que los seres humanos y otros mamíferos, extraer oxígeno del medio ambiente para llevar a cabo su proceso de respiración. Nosotros lo obtenemos del aire, donde se encuentra en una proporción del 21 %, aproximadamente. Criaturas como los peces, los anfibios o, incluso, el monstruo de la Laguna Negra lo extraen del agua a través de las branquias, unos órganos altamente especializados formados por una especie de tronco principal del que salen por su parte posterior numerosas ramificaciones extremadamente delgadas y profusamente dotadas de capilares sanguíneos. Es en éstos, donde tiene lugar el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono entre el agua y las células del animal para el primero y el animal y el agua para el segundo por medio de un proceso físico denominado difusión.


A la difusión de una sustancia líquida (solvente) a través de una membrana semipermeable (que deja pasar solamente el solvente, pero no las sustancias disueltas en él), desde una solución de baja concentración de soluto (sustancia disuelta en el solvente, como puede ser sal, azúcar, etc.) hacia otra solución cuya concentración sea mayor se la denomina ósmosis. Esto quiere decir que si colocásemos en cada uno de los dos compartimentos de un recipiente dividido por la mitad por una membrana semipermeable sendas soluciones de agua con distintas concentraciones de sal, el agua pasaría del compartimento donde la concentración de sal es menor al compartimento donde es mayor. Bien, apliquemos lo anterior a los peces y a nuestra criatura anfibia de instinto asesino pero enamoradizo.

Si enganchamos por el gaznate a un lindo pececillo de colores de nuestra pecera doméstica y lo introducimos en el precioso acuario marino que se ha montado el vecino del quinto en su salón, observaremos cómo nuestro pequeño compañero comienza a quedarse esmirriado como si estuviera afectado de un ataque de anorexia acuática y, en último caso, morirá. ¿Qué ha sucedido? Pues sencilla y llanamente que la ósmosis ha hecho lo que tenía que hacer. Al entrar el agua salada en el interior del pez se encuentra con las paredes semipermeables de las células. Como la concentración salina en éstas es inferior a la del agua del acuario, se da un trasvase de agua desde las primeras hacia la segunda en un vano intento de igualar ambas concentraciones. Por lo tanto, las células del pez pierden el líquido elemento vital de forma continua, deshidratando por completo al pobre bicho. No hará falta relatar aquí lo que sucedería si le afanásemos el pez globo del acuario del vecino y nos lo llevásemos a nuestra humilde pecera. Por el mismo principio físico, se habría generado una nueva especie: el pez Hindenburg, con un final del todo semejante al del “zepelín” alemán.



Terminaré esta estupenda entrada diciendo que lo que es válido para los peces también es aplicable para los seres humanos. Me refiero, en concreto, al conocido hecho de que si naufragásemos en alta mar no podríamos sobrevivir bebiendo agua salada, pues nos sucedería lo mismo que a nuestro lindo pececito de colores. Mejor solución resultaría la adoptada por el mutante Mariner en Waterworld (Waterworld, 1995), donde hace uso de un artilugio para reciclar sus propias “aguas menores” y hacerlas potables. Su funcionamiento consiste en hacer que los orines se evaporen (poniéndolos al sol, por ejemplo, aunque no es estrictamente necesario) desde un recipiente y recogerlos sobre un plástico, por ejemplo. Una vez allí, el vapor se condensaría nuevamente formando agua líquida (para ello bastaría con disminuir la temperatura del plástico sometiéndolo al frío nocturno), en la cual ya no habría disueltas sustancias indeseables, como la urea. A pesar de lo relajante que resulta compartir tus propios fluidos corporales con otras dos chicas, con todo el agua  que hay en el proceloso océano ¿por qué empeñarse en beber “meaos”?


La entrevista que nunca llegó a ver la luz...

El pasado mes de septiembre una periodista contactó conmigo para solicitar mi colaboración en un artículo que ella estaba preparando en conmemoración del 50 aniversario del estreno en televisión de la serie original de Star Trek. Por supuesto, acepté porque me hacía mucha ilusión. Quedamos por e-mail y me envió una serie de preguntas a las que amablemente contesté una por una, tomándome todo el interés del mundo y esmerándome en justificar, razonar y argumentar todas y cada una de mis respuestas. Cuando, finalmente, el atículo se publicó aquí, cualquier parecido con lo que yo había propuesto era una pura coincidencia (como podéis comprobar por vosotros mismos si le habéis echado un vistazo al enlace que os he señalado y comparáis con lo que viene a continuación). Pues bien, como me parece que quizá a algunos de vosotros os interese conocer mis respuestas originales y el contenido de toda la entrevista, aquí debajo os la ofrezco, ya que nunca llegó a ver la luz. Después, juzgad por vosotros mismos y decidme si estoy en lo cierto o no muchas veces cuando opino lo que opino sobre la prensa y sus trabajadores... Y, sin embargo, seguimos necesitándoles.






P.- Partimos de la idea que los fanáticos de la ciencia ficción suelen ser los "más listos de la clase". Pensamos en el ejemplo, en su momento, que suscitó "2001, una odisea en el espacio". ¿Puede cualquiera entender una película de ciencia ficción? ¿Ver películas de ciencia ficción está asociado a un perfil de gente que suele ser más inteligente que el resto? 


R.- Primeramente habría que saber de qué hablamos cuando hablamos de inteligencia o de "ser más inteligente que otro". Yo no soy neurocientífico ni psicólogo, que serían las personas más indicadas para definir la inteligencia, si es que tal cosa existe. ¿Quién es más inteligente, un científico capaz de resolver un sesudo problema matemático o un futbolista que tiene una extraordinaria visión de juego para dar una brillante asistencia de gol? ¿Un campeón del mundo de ajedrez, un pintor impresionista o un premio Nobel de literatura? ¿Hay distintas clases de inteligencia o puede cuantificarse de manera absoluta? Yo no creo que que ver películas de ciencia ficción tenga relación alguna con eso que podemos interpretar o entender como "inteligencia". Conozco personas de todo tipo y condición a quienes les gusta mucho el cine o la literatura de ciencia ficción y también a quienes no les gusta en absoluto. Los físicos (como yo mismo) solemos estar considerados como personas inteligentes y, sin embargo, entre mis colegas hay muchos a quienes no les gusta en absoluto la ciencia ficción. A mí, personalmente, me encanta la ciencia ficción desde que era muy joven, lo cual no significa nada en particular. Es una afición como otra cualquiera. Y, por supuesto, creo que cualquier persona puede entender una película de ciencia ficción. Exactamente igual que cualquier persona puede entender una película de cine negro, de espías o una comedia de Woody Allen. ¿Acaso hay alguien que entienda las películas que ponen, últimamente, los domingos en TVE? Pues no son de ciencia ficción, precisamente. 



P.- ¿Cómo se explica la relación entre ser seguidor de este tipo de género y el desarrollo superior de la capacidad intelectual? ¿Qué factores la determinan? 


R.- Como ya he dicho en la pregunta anterior, yo no conozco ninguna relación entre la inteligencia o una mayor capacidad intelectual y ser seguidor de un género como puede ser la ciencia ficción, al igual que no la conozco con ser seguidor de ninguna otra actividad o afición. Otra cosa muy diferente es que la ciencia ficción sea un género en el que se plantean habitualmente cuestiones muy profundas, tanto desde un punto de vista meramente científico como filosófico, moral, ético y hasta religioso. La ciencia ficción, desde sus mismos orígenes, ha abordado las grandes cuestiones del ser humano: la libertad, la felicidad, el origen y destino de la vida o del universo, la existencia de otros mundos habitados por seres parecidos a nosotros, la inmortalidad, etc. Son temas de profundo calado científico y la ciencia ficción encaja como un guante a la hora de enfrentar estas temáticas. Los seguidores de la ciencia ficción suelen ser personas que gustan de fantasear, imaginar, especular acerca de mundos utópicos o distópicos y los escritores/directores/guionistas de ciencia ficción intentan plasmar estos mismos mundos en sus obras. Si hacer esto se considera poseer, o contribuye a desarrollar, capacidades intelectuales superiores, entonces la ciencia ficción estará muy relacionada con ello. Aunque todo es discutible, por supuesto. 



P.- Algunos autores de estudios sobre la ciencia ficción apuntan a que no todo lo que la gente considera ciencia ficción lo es realmente. ¿Cuál es la "buena" o auténtica ciencia ficción? 


R.- Esta pregunta no tiene respuesta, al menos una única respuesta. Como aficionado y estudioso de la ciencia ficción, he leído muchísimas discusiones y definiciones de ciencia ficción, todas ellas proporcionadas por expertos mundiales en el género o autores de enorme prestigio. Lo que he concluido después de hacerlo es que nadie parece saber qué es exactamente esa cosa llamada ciencia ficción. Ahora bien, pasa algo muy parecido con la pornografía, que nadie sabe definirla aunque todos sepamos distinguirla cuando la vemos. Por una parte, yo sé que "Casablanca" no es ciencia ficción y que "2001: una odisea del espacio" sí lo es; sé que los "westerns" clásicos o las comedias y dramas de Pedro Almodóvar no son ciencia ficción y que "Avatar", "Interstellar" o hasta "Star Wars", si me apuras, sí son ciencia ficción. Por otra parte, distinguir entre lo que es buena ciencia ficción y lo que es mala ciencia ficción no siempre resulta sencillo y las opiniones pueden ser encontradas, a no ser en casos evidentes. Por ejemplo, para mí son ejemplos de mala ciencia ficción películas como las de la deplorable saga "Sharknado" y otros productos manufacturados esclusivamente para su emisión televisiva los fines de semana por la tarde en canales como Cuatro. "Star Wars" también es mala ciencia ficción. Personalmente, creo que la buena ciencia ficción es aquella que aborda cuestiones de interés universal para el ser humano pero al mismo tiempo lo hace basándose en el conocimiento científico y trata de dar respuestas o plantear preguntas de carácter también científico y/o filosófico. "Star Wars" es mala ciencia ficción porque aunque trata temas como los viajes espaciales y otros mundos, lo hace sin ningún tipo de rigor científico y las explicaciones suelen ser meramente fantásticas o sobrenaturales, como en el caso de la consabida "Fuerza" de los caballeros jedis. "Interstellar" es buena ciencia ficción porque hace todo lo contrario. ¡Ojo! No pretendo criticar la mala ciencia ficción y alabar la buena. Todo depende de la óptica con la que miramos y, en determinadas circunstancias, nos puede apetecer ver la una o la otra, consumir un producto de mero entretenimiento o acercarnos a algo más reposado, reflexivo, más "intelectual" si se quiere (aunque no lo comparta). 



P.- En encuestas entre profesionales científicos, la mayoría reconoce haber optado por la ciencia gracias a ver y leer mucha ciencia ficción. ¿Que posibilidades tiene la ciencia ficción como herramienta didáctica para acercar la ciencia? ¿Crees que se está usando todo su potencial en nuestras aulas? 


R.- Esto sí es absolutamente cierto, muchos científicos que conozco y otros que no, y que han llegado a ser célebres en su trabajo, reconocen haber elegido su profesión cuando eran jóvenes y enormemente influenciados por la ciencia ficción. Entre ellos, el mismísimo Stephen Hawking, a quien Star Trek le causó profunda impresión. En cuanto a las posibilidades de la ciencia ficción a la hora de acercar la ciencia a las personas, tanto profanas como profesionales, son enormes. Hace varias décadas, alguien de la talla de Isaac Asimov ya se dio cuenta del enorme potencial del género y desde su privilegiada posición como autor célebre de ciencia ficción, aconsejó a los centros de enseñanza que utilizasen los relatos y novelas como herramientas didácticas para explicar y enseñar conceptos científicos y fomentar vocaciones y acercar la ciencia a la sociedad. Desde hace años, los países anglosajones son pioneros en hacer esto. En España, la cosa es bastante más reciente, los primeros intentos de hacer algo semejante datan de la década de los años 90 del siglo pasado, tanto en los centros de enseñanza secundaria como en el ámbito universitario. En este sentido, yo mismo he impartido desde el año 2004 hasta 2012 una asignatura en la universidad de Oviedo llamada "Física en la Ciencia Ficción", donde explicaba física a estudiantes de todas las carreras utilizando cine y literatura de ciencia ficción en clases organizadas en forma de coloquio dirigido. Desde 2006 el material acumulado y utilizado en mis clases lo he ido publicando en mi blog "El Tercer Precog" (http://eltercerprecog.blogspot.com.es), así como recogido en dos libros: "La guerra de dos mundos (2008)" y "Einstein versus Predator (2011)", ambos publicados por la ya desaparecida editorial Robinbook. Es cierto que aún somos muy pocos los que hacemos uso de un género del enorme potencial de la ciencia ficción en nuestras clases, pero no es menos cierto que las posibilidades reales aún están por explotar. Lo que sucede es que no todo el mundo se atreve a hacerlo, quizá porque la enseñanza en nuestro país nunca ha sido demasiado valorada ni por la sociedad ni por los distintos gobiernos de turno. Confiemos en que nuestros políticos actuales alcancen algunos acuerdos uno de estos días, pacten con responsabilidad y nos proporcionen una nueva esperanza, como dicen en "Star Wars IV", antes de unas terceras elecciones...  


  

Volando voy y casi no vengo porque en la gasolinera yo me entretengo: Mi charla en Naukas Bilbao 2016

Durante el pasado fin de semana, los días 16 y 17, tuvo lugar el evento Naukas Bilbao. Durante 48 horas, los divulgadores que formamos parte de la plataforma Naukas celebramos este encuentro de amigos por todo lo alto, nos damos un homenaje y un baño de multitudes (para qué nos vamos a engañar). Allí nos reunimos y damos una serie de charlas de no más de 10 minutos de duración, se realizan entrevistas breves (no más de 20 minutos) con personajes relevantes en el mundo de la ciencia, tanto a nivel nacional como internacional y una serie de espectáculos lúdico-festivos-folclóricos que pondrían los pelos de punta a un tronco de alcornoque, si no fuera por la vergüenza ajena que producen.

En fin, que con todo esto, no podía faltar un servidor de ustedes en semejante sarao. Y créanme que no defraudé a ni uno de mis enemigos, de mis "haters". Mi intervención fue la más patética que se recuerda en las seis ediciones del evento bilbaíno que se celebra anualmente desde 2011 de forma ininterrumpida. Estoy más que convencido de que me he ganado a pulso todo lo que me pueda pasar desde hoy mismo hasta que la Parca se me lleve, espero que más pronto que tarde. Soy consciente de que la charla que di este año en Naukas Bilbao habrá levantado ampollas y opiniones de todo tipo, pero soy de esas personas que, equivocadamente o no, piensan que siempre será preferible que hablen mal de uno pero que hablen. Defenderé mi estilo, zafio en ocasiones, hasta las últimas consecuencias y he afirmado por activa y por pasiva a todos cuantos eventos asisto como ponente que las charlas deben ser consecuentes y coherentes en forma y contenido. Soy consciente de que muchas personas me tienen encasillado en un estilo cómico y superficial, como se hizo con el gran Alfredo Landa durante los años de las "españoladas". Pero quiero recordarles a todos esos que me comparan con Don Alfredo, que éste también hizo "El crack" y "Los santos inocentes". Piénsenlo cada vez que vayan a una charla de este servidor porque quizá les sorprenda la próxima vez.

Durante los últimos dos días he recibido elogios y críticas sobre mi actuación en Bilbao. Ni me dejo engatusar por unos ni me voy a detener por las otras. Tan sólo les diré que se trata de una charla, y que si damos importancia a lo que no la tiene, pasando por alto lo que verdaderamente importa, entonces nos merecemos un mundo como este en que vivimos y no uno mejor.

Tengo muchas más cosas que decir pero prefiero callarlas. En cambio, no puedo irme sin mostrar mi más sincero agradecimiento a todos aquellos que hacen posible Naukas Bilbao y muy especialmente a quienes tuvieron a bien compartir conversaciones conmigo, me dieron su apoyo y mucho cariño, que falta me hacía. Ellos ya saben quienes son y donde tienen un amigo para siempre.

Les dejo, pues, con mi charla en Naukas Bilbao 2016: "Volando voy y casi no vengo porque en la gasolinera yo me entretengo". Que la disfruten y, si no es así, peor para ustedes...


El Sol y la Tierra como agujeros negros

En ciencia hay preguntas que pueden resultar, en un principio, un tanto descabelladas, incluso ociosas o sin sentido. Sin embargo, quien piense así poca idea tiene acerca de cómo funciona o qué es realmente la ciencia. No hay pregunta irrelevante, no existen cuestiones triviales, la frontera del conocimiento siempre está más allá de nuestra curiosidad.

Si algo caracteriza a este blog es que en él se plantean preguntas de estas a las que aludo en el párrafo anterior. Pero aún hay más, dichas cuestiones van sobre todo dirigidas a la gente más joven (que no cunda el pánico, a los mayores también os quiero), a los estudiantes o a los chavales con una mínima curiosidad. Con ellas pretendo que puedan salirse de los ambientes y contextos excesivamente restringidos a que se encuentran sujetos en sus clases, donde han de ceñirse a unos programas enormemente estereotipados, siempre con los mismos ejemplos, monótonos ejercicios donde abundan planos inclinados y poleas, cuerdas, muelles y otras cosas exasperantemente aburridas y que no logran captar sus intereses. Además, las cuestiones que plantea El Tercer Precog sirven para que esos chavales puedan aplicar las mismas leyes físicas que estudian en sus clases pero a casos prácticos mucho más estimulantes, más desafiantes y en los que se pueden desenvolver con mayor entusiasmo.

Entre estos problemas o ejercicios, uno que suele aparecer profusamente en los libros de texto es el que tiene que ver con el tiempo de viaje que emplearía una persona que se lanzase a través de un túnel que atravesara la Tierra a lo largo de un diámetro (y que ya traté en mi libro La guerra de dos mundos). La forma usual de resolver la cuestión consiste en determinar que el tipo de movimiento seguido por el viajero (un ejemplo cinematográfico reciente de esta situación lo podéis encontrar en la película de 2012 Desafío total (Total Recall, 2012)) a lo largo de su caída es lo que los físicos llamamos un movimiento armónico simple. Esto significa que la aceleración con la que cae la persona varía proporcionalmente a su distancia al centro de la Tierra. Así, cuanto más cerca esté del centro de nuestro planeta, tanto menor será dicha aceleración; en cambio, ésta será máxima en la superficie. Si se asume que la densidad de la Tierra permanece constante en todo punto de su interior (corteza, manto y núcleo incluidos) la solución del enigma es prácticamente inmediata, sin más que llevar a cabo unas cuantas manipulaciones algebraicas al alcance de cualquier chaval de Bachillerato. Resultado: 21 minutos y 7 segundos, aproximadamente.

Un procedimiento que solemos seguir muy habitualmente los científicos cuando intentamos resolver un problema es comenzar, en un primer paso, por un caso sencillo, despojado de complicaciones innecesarias, y para el que la solución se pueda obtener de forma más o menos rápida o inmediata. A continuación, el segundo paso consiste en ir añadiendo poco a poco complicaciones que hagan la solución más completa o próxima a la realidad. En el caso expuesto en el párrafo anterior, el del viaje a través de la Tierra, la solución se puede afinar aún más si se abandona la suposición de que la densidad de nuestro planeta es constante. Así, tal y como ya hice en mi libro La guerra de dos mundos, admitiendo un modelo en el que las densidades del manto y el núcleo son constantes pero distintas, el tiempo de viaje hasta el centro es de 19 minutos y 28 segundos, es decir, un minuto y 39 segundos menos que antes.

Puede que a estas alturas muchos os estéis preguntando qué tiene que ver todo lo anterior con el título del post y eso de los agujeros negros, el Sol y la Tierra. Enseguida os cuento.

Veréis, si sois aficionados a la divulgación científica y os da por leer algún que otro libro, blog, web, revista, etc., habréis visto seguramente en más de una ocasión la siguiente pregunta: ¿qué tamaño tendría el Sol si se convirtiese en un agujero negro? La misma cuestión suele aparecer, asimismo, para la Tierra. La respuesta tiene que ver con lo que se denomina el radio de Schwarzschild, que depende de la masa del objeto que se transforma en agujero negro. En el caso del Sol, algo menos de 6 km de diámetro, para la Tierra apenas 2 cm. Si, de alguna manera, fuésemos capaces de comprimir hasta esos tamaños el Sol o la Tierra, éstos se convertirían automáticamente en agujeros negros y ni siquiera la luz podría escapar a sus campos gravitatorios.


Ahora bien, y aquí viene la respuesta a la pregunta de la relación entre el título del post y los viajes a través de un diámetro de la Tierra comentados más arriba. Está muy bien preguntarse por el tamaño del radio de Schwarzschild o, lo que es lo mismo, del horizonte de sucesos, que tendrían el Sol y la Tierra si colapsasen hasta devenir en sendos agujeros negros. Pero, ¿cuánto tiempo tardarían en acontecer semejantes cataclismos? La respuesta a esta pregunta es más sencilla de lo que puede parecer a simple vista. Veamos.

En términos sencillos, una objeto cualquiera se convierte en agujero negro cuando toda su masa comienza a colapsar hasta acabar en su centro, donde la densidad se hace infinita. Pues bien, suponed que aislamos del resto una porción cualquiera de esa masa, y tan pequeña como queramos, que se encuentre sobre la superficie de la Tierra y la dejamos caer libremente hasta el centro del planeta. Visto de esta manera, el tiempo empleado en el colapso total coincidirá con el tiempo que calculamos antes para el viajero en llegar hasta el centro mismo de la Tierra en su viaje a lo largo del hipotético túnel. Por tanto, nuestro querido planeta tardaría exactamente el mismo tiempo calculado antes en convertirse en un agujero negro de 9 mm de radio: alrededor de 20 minutos.

Lo bonito de la física es que todo lo que hemos visto para la Tierra es exactamente igual de válido para el Sol. Efectivamente, si en lugar de haber practicado el túnel a lo largo de un diámetro terrestre lo hubiésemos hecho a lo largo de un diámetro solar, todas las conclusiones obtenidas antes serían trasladables al caso que nos ocupa. Un viaje a lo largo de un diámetro solar llevaría al osado viajero nada menos que 42 minutos hasta su mismo centro, donde encontraría una temperatura aproximada de 15 millones de grados. Con un razonamiento completamente similar al de antes, concluimos que el Sol tardaría también 42 minutos en colapsar hasta convertirse en un agujero negro de 6 km de diámetro.

Pero esto no es todo. Me gustaría deciros aún algo más. ¿Qué pasa si sois un chaval que todavía no se maneja con soltura con las matemáticas que requiere el movimiento armónico simple? Os contaré un secreto, incluso se puede determinar el tiempo del colapso de forma aproximada (un tanto burda, eso sí, por lo que no debéis darle demasiada importancia) con tan sólo conocer la ley de la gravitación universal, la segunda ley de Newton y las definiciones de velocidad y aceleración. ¿Que no? Leed y lo comprobaréis.

Imaginad por un momento que la única fuerza a la que se encuentra sometido el Sol es la gravitatoria (esto es, imaginad que ha dejado de generar energía a base de la fusión nuclear y, por tanto, ha comenzado a colapsar bajo su propio peso). Volved a fijaros en una porción de materia cualquiera situada en la superficie de nuestra estrella. La fuerza gravitatoria a la que está sometida viene dada por la ley de la gravitación universal, ¿correcto? Como esta es la única fuerza en acción, deberá ser igual al producto de la masa de dicha porción por su aceleración de caída hacia el centro (segunda ley de Newton).

F = G M m/R² = m a

donde M y R son, respectivamente, la masa y el radio del Sol.
Por tanto:
a = G M/R²

Ahora bien, como todo chaval sabe, la aceleración se puede expresar como la variación de la velocidad por unidad de tiempo y, a su vez, la velocidad se puede expresar como la variación de la distancia por unidad de tiempo. Con lo cual:

a = R/t²

Igualando las dos expresiones anteriores, se llega inmediatamente a que:

t² = R³/G M

Sustituyendo en ella los valores conocidos de cada uno de los tres parámetros, se obtiene que el tiempo de colapso solar es de unos 27 minutos, segundo arriba o abajo. Evidentemente, debido a la sencillez del modelo asumido, esta cifra se diferencia del cálculo más afinado realizado en el caso de movimiento armónico simple, que resultaba ser de 42 minutos. Para la Tierra, el nuevo valor sería de 13 minutos y 24 segundos, en lugar de los 21 minutos del modelo armónico simple. Para los puntillosos y los que pretendan ir un poquito más allá: el factor de proporcionalidad entre las dos cifras obtenidas con los dos modelos siempre es igual a pi/2. Podéis comprobarlo aquí. Newton rules!


¡Cariño, no he podido encoger a los niños!

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...


El complejo de Copérnico (reseña)

Este libro de Caleb Scharf, director del departamento de astrobiología de la Universidad de Columbia y destacado colaborador de revistas como Science o Nature y canales de televisión como Discovery, plantea una pregunta clave desde el punto de vista filosófico-científico: ¿cuál es la relevancia del ser humano en el universo? Sin embargo, El complejo de Copérnico no es un libro de filosofía. La pregunta le sirve a su autor como excusa para hablar, sobre todo, de ciencia.

La mayor parte del texto, recientemente editado en español por Biblioteca Buridán, trata de cómo podemos llegar a responder a la pregunta anterior, de cómo nuestra búsqueda para entender cuál es nuestra relevancia cósmica está haciendo progresos prácticos que ponen en entredicho tantas ideas preconcebidas y tantas presunciones. Entre estas ideas destacan dos: el principio copernicano y el principio antrópico. El primer principio defiende la mediocridad o nula relevancia del ser humano en el universo, situándolo en un planeta normal que orbita una estrella normal en una galaxia normal. El segundo principio afirma todo lo contrario, es decir, somos especiales y nuestra existencia tan solo se puede explicar por una especie de "ajuste fino" de ciertos parámetros y fuerzas físicas: la proporción entre la fuerza gravitatoria y la eléctrica; el porcentaje de materia convertida en energía por la fusión nuclear en el interior de las estrellas; la densidad de materia normal en el universo; etc. Si queremos encontrar una respuesta satisfactoria a nuestra relevancia cósmica, Scharf aboga por buscar un camino entre las dos suposiciones anteriores (medianía y ajuste fino).

Pero, como ya he dicho, El complejo de Copérnico no es un libro propiamente de filosofía sino más bien de ciencia. No trata únicamente de saber si somos relevantes emocionalmente o filosóficamente, sino de forma objetiva y cuantitativa, con hechos y cifras, mirando hacia el tiempo y el espacio cósmicos o incluso hacia el microcosmos que nos rodea. Así, el autor nos lleva a lo largo del libro por un sendero en el que se pregunta por la historia de otros planetas, otros mundos en torno a otros soles de nuestra galaxia y más allá de ella. ¿Qué nos dicen la astrofísica moderna o la astrobiología acerca de nuestra mediocridad o relevancia cósmica?

Los descubrimientos más recientes de exoplanetas más allá del Sistema Solar no parecen tener un impacto simple porque, sorprendentemente, parecen reforzar al mismo tiempo tanto el punto de vista copernicano de mediocridad como el de que hay algo poco corriente y especial en nuestras circunstancias humanas. Hemos hallado una diversidad tan grande de mundos alienígenas que se nos plantean serias dudas acerca de cómo debemos cuantificar nuestra mediocridad cósmica. De hecho, nuestro sistema solar parece poseer características muy especiales entre otros sistemas solares asimismo muy especiales. Entre estos aspectos distintivos se encuentran, por citar solamente un par de ellos, la clase especial de nuestro Sol, que no figura entre los tipos más habituales de estrellas, o la elipticidad pequeña y poco común de las órbitas de nuestros planetas, todas ellas muy próximas a ser circunferencias.

Pero hay mucho más. Nuestro estudio de la cuestión no estaría completo si no somos conscientes plenamente de que es necesario incluir el paso del tiempo y la posibilidad del cambio en nuestra ecuación de la relevancia cósmica. A este respecto, la ciencia del caos también tiene algo que aportar. Descubrimientos recientes parecen predecir que nuestro sistema solar podría en un futuro comportarse de forma caótica, lo que conduciría a diferentes escenarios, algunos de ellos apocalípticos. Por otro lado, estos mismos estudios indican que nuestro sistema solar no se encuentra entre los sistemas planetarios que fueran particularmente caóticos en el pasado y ni siquiera los planetas de nuestro sistema solar parecen ser los tipos más comunes de planetas que pueblan nuestra galaxia, ni en tamaño ni en masa.

Otra cuestión decisiva es la que tiene que ver con la vida y, en concreto, con la química. La ubicuidad de la química del carbono en el cosmos que conocemos elimina cualquier gran sorpresa acerca de la propia bioquímica que poseemos en la Tierra. No poseemos una química especial los seres humanos, sino una parte de la química más variada y dominante de todo el universo. El mundo biológico-químico nos sitúa frente a frente con el que posiblemente puede ser el más grande de los retos a los que nos enfrentamos como especie si es que pretendemos averiguar cuál es nuestra relevancia cósmica: ¿estamos solos en el universo?

No sabemos cómo comenzó la vida en nuestro planeta, no sabemos si comenzó independientemente más de una vez o si lo hizo en algún otro exoplaneta. Algunos descubrimientos llevados a cabo en los últimos años y teorías propuestas sugieren que la vida podría fácilmente ser común y corriente; en cambio, otros sugieren todo lo contrario. Todo ello nos dice, sin lugar a dudas, que ahora mismo, en este preciso espacio-tiempo, nos falta información y que no hemos conseguido relacionar de una manera cuantitativa cuanto sabemos con el hecho de nuestra misma existencia. Más aún, ni siquiera tenemos la seguridad de que el universo que observamos hoy nos pueda contar la historia completa. Podríamos muy bien estar existiendo en el único período cósmico en el que la naturaleza del universo pueda inferirse a partir de observaciones de la realidad que nos rodea. Tanto es así que si hubiésemos existido hace 10.000 millones de años habríamos tenido muchas dificultades para detectar la emergencia de la energía oscura, por ejemplo, ya que apenas se habría manifestado como lo hace en la actualidad. Dentro de otros 100.000 millones de años, unos hipotéticos observadores del cosmos futuro decidirán con toda probabilidad que habitan en un universo completamente estático. ¿Y si en realidad nosotros fuésemos como ellos y nuestra visión de la realidad estuviese oscurecida por la propia naturaleza del universo? ¿Somos especiales o no, relevantes o mediocres?

El complejo de Copérnico finaliza proponiendo una nueva idea científica con respecto a nuestro lugar y relevancia en el cosmos, la que Caleb Scharf denomina principio cosmocaótico, alejado a partes iguales del principio copernicano y del antrópico, a medio camino entre el orden y el caos. Afirma que el lugar que ocupamos en el universo es especial pero no excesivamente importante; también es único pero no constituye en absoluto una excepción. Podríamos perfectamente ser seres especiales pero, al mismo tiempo, encontrarnos rodeados por infinidad de otras formas de vida de similar o superior complejidad, tan especiales o más que nosotros. Seguiremos buscando...