Va de límites

Se estima que hay un billón de galaxias en el Universo.

¿Qué ingredientes tomaríamos para "cocinar" un universo? ¿De qué creéis que está hecho el Cosmos? El Universo está hecho de tres "ingredientes" básicos y sus proporciones en la receta final son muy diferentes. El ingrediente en menor proporción, es el tipo de materia que conocemos del Universo –la materia que te forma a ti, a mí, al resto de personas, objetos plantas y animales, planetas, lunas, estrellas y galaxias– y representa tan sólo un 5%. El segundo ingrediente en mayor proporción representa, aproximadamente, un 27 % y es una forma de materia que no sabemos qué es: la llamamos “materia oscura” porque como no interacciona con la radiación electromagnética –con la luz– no la podemos ver; sólo sabemos que está ahí por su influencia gravitatoria: atrae a la materia. Y el tercer ingrediente, es lo que más abunda, y con diferencia, en el Universo, con un 68%, y es una forma de energía que no conocemos tampoco, a la que llamamos energía oscura. No sabemos cuál es la naturaleza de la energía oscura, sólo sabemos que está causando que el universo cada vez se expanda más rápido. Actúa de forma contraria a la materia oscura: la energía oscura repele, la materia oscura atrae. Pero no sabemos exactamente cómo son ninguna de los dos.

Ves pues que sólo conocemos el 5% del Universo. Topamos aquí con un límite, en el ámbito de lo más grande. ¿Y en el ámbito de lo más pequeño? ¿Tenemos también un límite ahí? Y la respuesta es sí. Ya hemos hablado en otros escritos del espaciotiempo: esa red que contiene a la vez los relojes y las reglas de medida y que es deformable por la presencia de materia y energía.

Pues bien, esa es la descripción “clásica”, no cuántica, del espaciotiempo. Es una red continua y uniforme. Algo así como el agua que vemos en un recipiente, que nos parece continua. Pero si nos acercáramos mucho a ella, a escalas de tamaño mucho más allá del átomo, no tenemos aún una descripción matemática para el espaciotiempo. Este se nos "rompe", se nos "deshace", como la espuma que podemos hacer sobre el agua mezclándola con jabón y agitándola.

Este límite en el cual el espaciotiempo se deshace se llama escala de Planck y lo encontramos cuando “miramos” el espaciotiempo a distancias ínfimas, del orden de 10-33 cm o en tiempos ínfimos del orden de 10-43 s. A este efecto se le llama también a veces "espuma cuántica". Para tener una idea de la magnitud ínfima que la escala de Planck representa, el protón es unas 100 millones de trillones de veces mayor que la longitud de Planck: en perspectiva, si aumentáramos el tamaño del protón a la escala del Universo observable, entonces la longitud de Planck sería solo la distancia de un mero viaje de Tokyo a Chicago.

Estos dos que os he comentado, son ejemplos de límites. Y la ciencia tiene muchos. Yo os he mostrado sólo dos, uno en el campo de lo muy grande y otro en el de lo muy pequeño. Ambos son límites por desconocimiento, no son límites por prohibición o por la existencia de barreras impenetrables, que también los hay. Tan solo (aunque es un gran “tan solo”) son límites porque aún no tenemos las matemáticas y los modelos adecuados o los datos experimentales suficientes.

¿Podríamos superar estos límites por desconocimiento? Para abordar esta cuestión, quiero que penséis en una experiencia de vuestra niñez que recordéis muy vívidamente, muy claramente, algo que casi podáis ver, sentir, quizás incluso oler. ¿Lo tenéis? Pues retenedlo porque resulta que ¡no estuvisteis allí! Ni un sólo átomo que está en nuestros cuerpos hoy, estuvo allí cuando eso ocurrió. Las células del cuerpo humano llevan aquí, en nuestro cuerpo, en su mayor parte, menos de un mes. Se están renovando constantemente. Solo duran algo más las células hepáticas, que viven durante años. Y las neuronas, que pueden vivir toda la vida. Si esto no os eriza el cabello de la nuca, volvedlo a pensar porque es importante. Resulta algo intrigante y extraño a la vez.

El famoso biólogo J.B.S. Haldane, dijo, "mi sospecha personal es que el Universo no sólo es más raro de lo que suponemos, sino más raro de lo que podemos suponer." La pregunta es ¿cuánto podemos suponer? ¿Estamos limitados? ¿Estamos limitados por nuestra evolución, a pensar sólo en las cosas que forman parte de la realidad tangible, la que forma parte de nuestra vida diaria? ¿Podemos superar esa barrera? ¿O no podemos? No puedo dar una respuesta rotunda, pero sí aportar algunos matices hacia el "Sí".

Imaginemos que nuestra intuición, propia del “mundo medio”, el mundo en el que vivimos a escala intermedia entre lo muy grande y lo muy pequeño, es un poco como el espectro electromagnético en la banda de la luz visible. En principio somos ciegos al resto de frecuencias más allá de la luz visible pero, asistidos, con los instrumentos adecuados, podemos llegar a ellas. Podría ser que nuestros cerebros fueran tan versátiles y expandibles que pudiéramos entrenarlos para escapar del corsé del “mundo medio” impuesto por nuestra evolución. Quizá ayudaría desarrollar juegos de ordenador para las jóvenes generaciones, cuyos objetos obedezcan a las leyes de la mecánica cuántica o de la relatividad general para ir entrenando nuestros cerebros en estos mundos que no podemos "tocar".

Elementos de entrenamiento y trabajo similares hemos empezado ya a construir los humanos, como el proyecto AlloEsfera. Lo ha desarrollado un grupo multidisciplinar de artistas, científicos e ingenieros de la Universidad California en Santa Bárbara, dirigidos por la Profesora JoAnn Kuchera-Morin. Es una esfera metálica de tres pisos de altura dentro de una cámara libre de eco. Es como un enorme microscopio digital conectado a una supercomputadora.

Con la AlloEsfera podemos simular diferentes mundos e imbuirnos en ellos. Hasta 20 investigadores pueden estar de pie en el puente suspendido dentro de la esfera y sumergirse completamente dentro de sus datos. Para captarlos además de forma directa, las variaciones de los datos se traducen en variaciones de colores o sonidos, de forma que no hace falta estar mirando números para seguir lo que está pasando: tan sólo escuchar y ver.

Por ejemplo, vamos a adentrarnos en el mundo de los átomos. La AlloEsfera muestra datos reales tomados mediante una técnica llamada Microscopía de Fuerza Atómica (MFA). Volamos a través de 2.000 entramados de átomos de oxígeno, hidrógeno, zinc… Podemos observar el enlace simbolizado por un triángulo. Son cuatro átomos de zinc azules enlazándose con un átomo blanco de hidrógeno. Podemos ver incluso el flujo de electrones en unos trazos de color verde. Los sonidos que escuchamos dentro de la AlloEsfera son los auténticos espectros de emisión de estos átomos pasados al dominio audible. ¡Es como si los átomos nos estuvieran cantando!

Para acabar, vamos a viajar más profundo aún, a un único átomo: el átomo de hidrógeno. Podemos verlo en la AlloEsfera. Así es y suena un átomo de hidrógeno. Los puntos blancos son la onda de probabilidad asociada a los electrones, un artilugio matemático que muestra la probabilidad de que un electrón se encuentre en cierto lugar. Y podemos incluso ver cuándo se emitirá un fotón, un "paquete" de luz: notaremos una pulsación y escucharemos una ondulación del sonido. Así, al comenzar a pulsar y contraerse el sonido, los físicos pueden saber cuándo se emitirá un fotón.

Con estos potentes instrumentos podemos desarrollar una intuición más allá de nuestro mundo ordinario y expandir nuestro conocimiento: podemos encontrar nuevas estructuras matemáticas y superar algunos de nuestros límites. Y disfrutar además, al mismo tiempo, del espectáculo de la ciencia. Este y en general cualquier instrumento científico –telescopio, microscopio, acelerador de partículas…– son de hecho las “prótesis” que permiten al científico ir más allá y superar sus propios límites.