COSAS DE LA CIENCIA

COSAS DE LA CIENCIA

Autores: FERNANDO DEL RÍO / LEÓN MÁXIMO

I. EL ALTRUISMO Y DARWIN

DE CUANDO en cuando el nombre de Darwin vuelve a ser noticia en los diarios. Los culpables son algunos individuos que han sobrevivido con mentalidad dieciochesca, como eslabones perdidos de algún capítulo de La Comedia Humana. Nuestros tristes reaccionarios se dan en México y en otras latitudes, confunden al vulgo y escandalizan a los hombres de ciencia de buena fe. Aunque el escándalo no lo causan por discutir el modelo darwiniano, ni mucho menos.

Como toda genuina contribución científica, la teoría de la evolución por medio de la selección natural se encuentra bajo constante crítica científica. Se ha pasado así del darwinismo al neodarwinismo y al neoneodarwinismo. En la ciencia el revisionismo es una virtud y el dogmatismo un pecado capital. Uno de los puntos que se ha puesto a discusión es la competencia entre altruistas y egoístas. Cuando chicos, a todos se nos antojó ser héroes o campeones. Aquiles, Tarzán, Napoleón, el Santo y todos los demás miembros del panteón de héroes infantiles son individuos valerosos, pero poco altruistas. El verdadero altruismo tiene siempre un tanto de martirio y nuestro egoísmo innato (o asimilado) nos lo hace poco atractivo. Sin embargo, el altruista, que pone en peligro su vida para asegurar la supervivencia de su familia o grupo social, pese a estar desapareciendo de la especie humana contemporánea, tiene su lugar en muchas especies animales "inferiores".

Pero ¿qué tienen que ver los mártires con Darwin? Pues que el héroe altruista se sacrifica por un grupo y Darwin supuso que la selección actúa sólo sobre los individuos, suposición que se mantiene en la teoría moderna: es el individuo mejor dotado en sus genes el que transmite su ventaja a sus descendientes. En apariencia, esto le daría la delantera al cínico y al egoísta, y condenaría a los genéticamente altruistas al exterminio. Esta conclusión se demostró falsa por demasiado ingenua. De hecho existen especies de aves en las que el altruismo de los padres es más la regla que la excepción. Gilpin, en su libro Group Selection in Predatory-Prey Communities, y Wilson, en la revista de la Academia de Ciencias de los EU, han propuesto dos modelos distintos que muestran, uno independiente del otro, que no sólo los grupos menos egoístas tienden a predominar (lo que es obvio), sino que el número relativo de altruistas en una población tiende a aumentar. Y esto sin violentar la acción de la selección sobre los individuos.

De manera que podemos vivir tranquilos sabiendo que la selección natural condena al exterminio a las sociedades o grupos donde predominen los egoístas. Lo que quita el sueño es pensar si la raza humana no se encuentra ya cerca de tal situación.

II. MOLÉCULAS EN EL ESPACIO

EL MUSEO molecular del espacio interestelar se enriquece poco a poco con nuevas especies. Los radioastrónomos del Observatorio de Green Bank de Virginia, EU, han identificado al radical etinilo C₂H, que viene a agregarse a las docenas de moléculas que pueblan el espacio interestelar, antes considerado desierto y aburrido. Este radical no se ha podido observar en fase gaseosa en ningún laboratorio.

Pero el espacio interestelar no es el único lugar en el que se descubren nuevas moléculas. Gracias a modernas técnicas de análisis (espectroscopía fotoelectrónica de rayos X), el doctor Tihomiv Novakov del Laboratorio Lawrence de la Universidad de California en Berkeley hizo el sorpendente descubrimiento de que el 90% del nitrógeno de los contaminantes atmosféricos no está en los compuestos y formas químicas en que se creía. Este descubrimiento hará cambiar, sin duda alguna, el tipo de medidas que en los países industrializados se toman para combatir la contaminación. Por lo que toca al Tercer Mundo, el descubrimiento no deja de ser bizantino. ¡Si ni siquiera ha podido lograrse que los camiones y autobuses oficiales dejen de contaminar aparatosamente nuestro ambiente!

III. LA ELECTRODINÁMICA Y EL POSITRONIO

LA ELECTRODINÁMICA cuántica es el máximo exponente de las teorías físicas, el más refinado y exacto modelo científico. Ello no se debe a que los físicos hayan discriminado otras teorías, sino a que la naturaleza parece haber conspirado en lograrlo. El ideal de la física, como hoy nos lo podemos imaginar, sería tratar adecuadamente las cuatro interacciones fundamentales que hay en la naturaleza (la gravitatoria, la débil, la electromagnética y la nuclear) en el contexto de las teorías cuánticas y relativistas. Pero este ideal está más remoto que la paz mundial y la justicia social: las fuerzas nucleares, cuyo misterio se ha develado con el modelo de los cuarks, son muy complejas, la gravitación ha probado ser reacia a cuantizarse y la interacción débil ha mostrado ser particularmente elusiva. Así las cosas, sólo las fuerzas entre cargas eléctricas han podido incorporarse en una teoría elegante, exacta, sin transacciones: la electrodinámica cuántica (EDC).

Mas esta catedral de la física teórica presenta problemas de comprobación experimental: en casi todos los sistemas físicos se cuela, sin que la inviten, alguna de las otras antipáticas interacciones; en casi todos, excepto en un efímero ejemplo: el positronio. Éste es un átomo semejante al del hidrógeno, pero con un positrón en lugar del protón que le sirve de núcleo. Ésta es toda la diferencia que hace al positronio el sistema predilecto de la EDC. Como el positrón es la antipartícula del electrón, idéntico a éste, excepto en su carga que es positiva, el positronio no tiene un núcleo "nuclear": es puramente electromagnético.

Desgraciadamente, la pareja electrón-positrón que forma el positronio, además de reunirse por la irresistible atracción eléctrica, tiene una maniaca tendencia a la autodestrucción: el electrón y el positrón desaparecen después de un corto abrazo. El único resultado de ese matrimonio suicida es una descendencia de uno o dos rayosgamma. Y el enlace dura demasiado poco para cualquier norma, en el mejor de los casos un diezmillonésimo de segundo. No obstante lo corto del lapso, en él girarán unidos durante medio millón de vertiginosas vueltas. Es en este positronio, microscópico y efímero, donde la EDC busca su mejor comprobación.

Hace varios decenios Martín Deutch encontró un positronio en su laboratorio delMassachusetts Institute of Technology. Pero no fue sino hasta hace poco que se pudo observar, en la Universidad Brandeis, uno de sus estados excitados. Las predicciones de la EDC se han visto confirmadas con gran precisión en estos experimentos, se han reducido las fuentes de incertidumbre y ha aumentado así la confianza de los físicos en la electrodinámica cuántica.

IV. FOURIER Y LA MÚSICA

TODO amante de la "buena" música se ha visto expuesto a alguna variedad de música electrónica, concreta o de computadora. Y el futuro guarda más grandes sorpresas, que esperamos armoniosas los de oído conservador a pesar de su novedad. Durante los últimos años, investigadores musicales de los dos Cambridges (el de Inglaterra y el de Massachusetts) y de París, han desarrollado una manera radicalmente nueva de analizar y sintetizar sonidos musicales. El elemento esencial es una computadora, pero no para hacer la chamba del compositor, sino para crear los sonidos que él todavía tendrá que "componer".

El modo tradicional de considerar un sonido musical lo caracteriza por su intensidad, su tono o frecuencia dominante y su timbre. Ésta es una descripción demasiado simple y primitiva, en donde todas las complicaciones se barren debajo del significado de "timbre". Describir adecuadamente la riqueza de la música con tan pobres elementos es equivalente a tener críticos de pintura que fuesen daltónicos. Para superar la clásica terna intensidad-tono-timbre, que se ha incrustado en el alma de la música occidental, se usa una técnica matemática, desarrollada hace más de siglo y medio por José Fourier y publicada en su libro Théorie analitique de la chaleur. José fue profesor de la Escuela Politécnica, contemporáneo y quizá pariente de Carlos, el profeta social, autor de laThéories des quatre mouvements.

El análisis a la Fourier de un sonido lo descompone en todas y cada una de las frecuencias que lo forman, y le asigna a cada frecuencia una intensidad o amplitud específica. Al conjunto de frecuencias amplitudes se le llama el espectro del sonido analizado. El uso de la espectrometría de Fourier junto con una computadora forma un "instrumento musical" muchísimo más flexible que cualquiera existente. Todavía falta mucho para que nos deleitemos con un concierto para computadora (o para que nos veamos forzados a aguantarlo ¡todo dependerá del compositor!), pero ya las primeras experiencias muestran un mundo musical extraordinario.

¿Quién no ha sufrido en alguna pesadilla la sensación de caer, y caer y seguir cayendo? ¿Quién no ha aguantado a algún conocido que habla continuamente sin nunca decir nada nuevo? Pues el equivalente de estas sensaciones ha podido sintetizarse musicalmente con la combinación Fourier-computadora: un sonido que de manera continua nos parece estar cambiando de tono, volviéndose más y más grave, así lo escuchemos durante tres meses seguidos... pero el sonido permanece siempre igual a sí mismo. Este sorprendente efecto se logra aprovechando que nuestra sensación de tono (y de su cambio) no está determinada únicamente por la "frecuencia" del sonido, cuando éste es complejo, ya que, sencillamente, un sonido complejo no tiene una sola frecuencia, y ni siquiera bastan para definirlo sus armónicos principales. La sensación de "un" sonido es el resultado de toda una serie de ondulaciones de distintas frecuencias, cuyas importancias relativas cambian rápidamente con el tiempo.

No obstante, nuestra percepción auditiva no distingue todas las componentes y es por ello que podemos ser engañados por los sonidos. Esto mismo nos ocurre con muchas "ilusiones ópticas" como las de los conocidísimos dibujos de Escher; éstos aprovechan nuestra capacidad adquirida para "ver" objetos en tres dimensiones cuando están representados en una lámina o dibujo de sólo dos.

V. OPINIÓN SOBRE LA CIENCIA

LOS científicos mexicanos parecen condenados a nunca convencer a nadie que la ciencia no es lo mismo que la tecnología. Pero no deben desesperar. Puede que llegue un día en que el público tenga la misma opinión que 980 californianos, quienes fueron sujetos de una encuesta.

Un resumen del informe apareció en Science y por él nos enteramos que ese Estado del vecino país, el público distingue claramente entre el resultado del trabajo tecnológico y el del científico, y que está seriamente preocupado por el impacto de la tecnología y por el tipo de decisiones que se hacen al respecto. Así, como muestra, el 46% estuvieron decididamente de acuerdo con la postura de que "la ciencia es buena y su aplicación mala", mientras que sólo 6% estuvieron decididamente en contra.

VI. El GRAN PUM

Así como cada cabeza es un mundo, cada científico es una teoría del Universo. Las hay de chile, de dulce y de manteca... literalmente para todos los gustos. Jorge Gamow fue el campeón de la teoría del Big Bang —lo que en castilla llamaríamos el Gran Pum—, que vino a tranquilizar a todos los que no podían dormir pensando que el Universo no tuvo un origen. El Gran Pum, que es la hipótesis científica más aceptada actualmente, fue el estallido de toda la masa del Universo hace cosa de 15 mil millones de años. El abad belga Jorge Lemaitre fue otro de los grandes sustentadores de la teoría del Gran Pum, y don Manuel Sandoval Vallarta contribuyó a su sostén con sus magníficos trabajos sobre los rayos cósmicos, allá por la década de los treinta. Pero como también hay científicos que no pueden conciliar el sueño pensando que el Universo sí tuvo un origen, el polémico Fred Hoyle salió una vez más a su rescate. (Hoyle fue el campeón del segundo equipo mencionado, hace cosa de 30 años, con su teoría del estado estacionario.)

Hoyle acepta las pruebas observacionales que apuntan hacia la ocurrencia del Gran Pum (y no podía menos que hacerlo), pero al mismo tiempo, mediante un agilísimo juego mental digno del mejor prestidigitador intelectual, lo desaparece: en vez de escondérselo en la manga, sencillamente ha reinterpretado las pruebas, aprovechando para ello la posibilidad de medir cualquier cosa en términos de distancias y tiempos. De esta manera y después de muchos vericuetos, Hoyle reduce la "creación del Universo" a un momento donde su masa era cero.

VII El NORTE EN EL SUR

EN OTRO lugar hablamos del descubrimiento de la que bien puede ser la más reciente inversión del campo magnético terrestre, hace cosa de 10 000 años. Cabe ahora referirnos a quien puede haber sido el descubridor involuntario de que el Norte estuvo alguna vez en el Sur.

El capitán Juan De Castro, navegante portugués, llego en uno de sus viajes a la isla de Chaul, cerca de la India, por ahí de 1538. En la bitácora del viaje, De Castro relata cómo, al explorar la isla y hacer observaciones para determinar sus coordenadas geográficas, colocó la brújula en una roca y notó que el norte de la aguja giró para apuntar hacia el sur. De Castro tuvo cuidado de comprobar que la roca en cuestión no era de imán, con lo que descubrió serendipidosamente el magnetismo de las rocas. Desafortunadamente, De Castro no menciona si la roca susodicha mantenía su posición natural a su formación, y por ello no es seguro que la magnetización invertida de esa roca haya sido una prueba precursora de las inversiones del campo terrestre.

VIII. LA EDAD DEL HIERRO

ES INTERESANTE averiguar por qué las antiguas civilizaciones de Mesoamérica no habían llegado a la Edad del Hierro. Algunos espíritus simplones gustan reducir todo un complejo fenómeno cultural a un solo parámetro: si una sociedad no domina las técnicas del bronce y el hierro debe clasificársele como neolítica, en el mejor de los casos. Esta visión unidimensional de la cultura parecía una prueba más de que, sencillamente, "no estamos hechos" para la tecnología. Mas ahora nuestro ego nacionalista puede estar más a gusto gracias a una investigación realizada en la Universidad de Pennsylvannia, y que indirectamente ilumina la cuestión.

Sucede que una arqueóloga (Tamara Stech), un metalurgista (R. Maddin) y un historiador (J. D. Muhly) se pusieron a estudiar con detalle la transición de la Edad del Bronce a la del Hierro, que ocurrió cosa de 2500 años antes de nuestra era. La combinación de sus diversos talentos permitió integrar una visión muy completa de esa revolución, tan importante en el desarrollo de las civilizaciones, además de aportar algunas explicaciones frescas y novedosas. La conclusión a la que llegaron es que el cambio al hierro no se dio sólo porque este metal sea "mejor", sino simplemente porque el estaño (uno de los dos componentes del bronce) sufrió una escasez mayor que si hubieran existido nuestros modernos acaparadores. Según esta investigación, la técnica para obtener el hierro y fabricar objetos con él se conocía en el Cercano Oriente varios siglos antes de que su uso se generalizara. Fue la aguda escasez del bronce lo que empujó a esas civilizaciones a buscarle un sustituto adecuado, mediante un proceso que llevó unos 500 años.

La explicación de Stech, Maddin y Muhly es novedosa por su énfasis en la importancia de la necesidad: mientras las sociedades podían seguir satisfaciendo sus necesidades económicas y bélicas con el bronce, el hierro estuvo relegado a piezas de ornato y de magia. Es en esencia el mismo tipo de mecanismo social al que Arnoldo Toynbee llamaba "la virtud de la adversidad" Entonces, en una cultura donde no escaseara el material en boga (ya sea piedra o metal), y que no estuviera en competencia desventajosa con otra cultura, no aparecería la necesidad de hacer ningún cambio tecnológico. Este mismo argumento serviría también para explicar por qué los nahuas usaban juguetitos con ruedas (como los que están en nuestros museos), y sin embargo nunca construyeron una carreta tamaño adulto. Mientras no escasearan los macehuales para cargar...

IX. ¡SEPA GÖDEL!

ESTAMOS acostumbrados a encontrar problemas irresolubles: basta leer todos los días el periódico para encontrar muchos ejemplos. Quizá por esto, muchos son atraídos (o repelidos) por las ciencias "exactas", en especial por las matemáticas. ¡Qué hermosa disciplina! En ella todo es verdadero, seguro y exacto. Y si alguien no puede resolver un problema matemático no es culpa de esa ciencia, sino muestra de idiotez. Pero los matemáticos saben desde hace tiempo que sí hay problemas matemáticos irresolubles. Algunos de ellos son muy famosos, como el de la cuadratura del círculo y la trisección del ángulo, que dicen que es imposible hacer ciertas cosas siguiendo las reglas de la clásica geometría griega. Este tipo de problemas son imposibles de resolver porque las reglas que se estipulan son demasiado estrechas y agobiantes.

Hay otros problemas que son irresolubles en un sentido más profundo. En 1931, Kurt Gödel demostró que hay juicios o enunciados dentro de casi cualquier sistema de axiomas, que nunca pueden ser probados falsos o verdaderos. Esto quiere decir que no se puede decidir si uno de esos enunciados está "bien" o "mal": son sujetos de indecisión. El trabajo de Gödel es el elemento clave del interesantísimo libro de Douglas Hofstadter, físico e hijo de físico, Gödel, Escher, Bach, desgraciadamente muy mal traducido al español.

A partir de la prueba de Gödel, muchos matemáticos se han puesto a buscar ejemplos, examinando entre otros, problemas que son "candidatos al infierno de la indecisión perpetua", como los llamó L. A. Steen. Entre esos candidatos están el famoso teorema de Fermat, y estuvo la no menos célebre conjetura de Poincaré de los cuatro colores. De este safari los matemáticos han regresado ya con algunos ejemplares auténticos de indecibilidad, como la conjetura de Jorge Cantor acerca de los tamaños relativos de subconjuntos de los números reales.

Para probar la indecibilidad de una afirmación es necesario encontrar por lo menos un caso en el que sea verdadera y otro en el que sea falsa (sin hacer trampas). Esto lo logró Pablo Cohen para la conjetura de Cantor por ahí de 1963 y después se han dado otros ejemplos.Gracias a ellos, hoy podemos afirmar que "quién sabe" es una legítima respuesta matemática.

EL FRÍO FUTURO

LOS climatólogos se enfrentan a una gran dificultad: llegar a saber si los cambios recientes en el clima de la Tierra son indicación de una tendencia mayor o si sólo representan una pequeña oscilación. Es como ir en una montaña rusa con los ojos vendados: ¿es esta bajadita el comienzo de una bajadota de miedo, o es sólo lo que viene antes de una subida?

No obstante que tal dificultad no se ha podido superar, hay indicios que señalan como lo más probable un frío futuro. Por un lado, se sabe que el clima al que nos hemos acostumbrado es excepcional. Los últimos 10 000 años, que han visto el nacimiento de todas las civilizaciones y la muerte de casi todas, han sido los más calientes dentro del último millón; a su vez, el último siglo ha sido el más caliente desde que coronaron a Carlomagno.

Por otro lado, ya se detectó, a partir de 1940, un gradual enfriamiento global que podría ser el principio de una tendencia a largo plazo. La incertidumbre en las predicciones es una simple consecuencia de nuestra ignorancia acerca del sistema climático terrestre. Aun si no se desatara una nueva glaciación, los efectos del enfriamiento en nuestra forma de vida serían muy profundos, ya que el cambio global bien podría ser de unos 10°C y ocurrir en menos de 100 años. Si esto ocurriere, extensas zonas hoy templadas se volverían inhabitables y bajaría notablemente el nivel de los océanos: no será sólo cosa de comprar ropa más gruesa para el invierno.

XI. LA SUPERFICIE DE LAS ESTRELLAS

LAS estrellas, que vemos como simples puntitos luminosos en cualquier noche despejada —mientras evitemos la turbia atmósfera de la ciudad—, nos han ido revelando sus secretos más íntimos gracias al esfuerzo colectivo de generaciones de astrónomos. Se ha descubierto cómo saber a qué distancia se encuentran de nosotros, de qué están compuestas, cuál es su estructura interior y cuáles sus posibles historias.

No obstante todos estos adelantos, por mucho tiempo fue imposible observar la superficie de uno de esos puntitos. La estrella Betelgeuse, 800 veces mayor que el Sol y a 500 años-luz de nosotros, fue la primera en dejarnos ver su superficie. Gracias a una fina técnica analítica puesta a punto en la década de los setenta se evitó la confusión producida en las imágenes por los cambios atmosféricos; de tal modo, astrónomos del observatorio Kitt Peak de Arizona pudieron reconstruir una imagen de Betelgeuse que muestra regiones de muy variadas temperaturas. Estas variaciones son manifestación aparente de los flujos convectivos desde el interior de la estrella.

XII. PIOTERAPIA

LA VERDADERA revolución en medicina está todavía lejos de producirse, sujeta como está hoy al uso casi exclusivo del método empírico, del ensayo y error. Pero el arsenal del médico se ha modificado de raíz y los hospitales modernos parecen laboratorios de investigación, con la añadidura de necesitar grandes inversiones en equipo muy refinado.

Las técnicas de radioterapia se han desarrollado paralelamente a las de la cirugía, con las que guardan parentesco (eliminar los tejidos, tumores u órganos por malignos, inútiles o estorbosos). Y así como un cirujano se ve forzado, en la mayoría de los casos, a cortar por lo sano, la aplicación de radiación para la destrucción de células cancerosas tiene que irradiar por lo sano las células circundantes. Esto ocurre porque los rayos gamma o los electrones que se usan en radioterapia tienen que cruzar necesariamente los tejidos sanos para llegar al tumor o región cancerosa.

Quizá en un futuro próximo estos problemas se reduzcan gracias a la irradiación con unas partículas subnucleares, descubiertas por la física de grandes energías: los piones (o mesones p). La gran ventaja potencial de estos bichos en la radioterapia, según los doctores Bagshaw, Kaplan, Shewttman, Boyd y Fairbank de la Universidad de Stanford, es que se puede controlar el daño que producen en un tejido. A diferencia de las radiaciones comunes en terapia, los piones causan poco daño a un tejido cuando lo atraviesan a toda velocidad, pero al detenerse producen una reacción en el núcleo de algún átomo. Son estas "bombitas" las que podrían utilizarse para destruir el tejido indeseable. Se espera que la pioterapia tenga una eficacia tres veces mayor, para la misma dosis radioactiva, que los métodos convencionales, por lo que los generadores de piones se han estado desarrollando desde hace varios años para ser usados en medicina.