lunes, 17 de diciembre de 2012

martes, 27 de noviembre de 2012

El tamagochi taquiónico del príncipe Serguei

Tomado de mi libro Las orejas de Saturno. Lo escribí originalmente para mi columna "Space-Time Chronicles" alrededor de 1995.



La princesa Magalia Yureievna Melgarova, célebre dama de sociedad de San Petersburgo, ofrecía una de sus aclamadas soirées, tertulias literarias semanales a las que asistía la crema de la intelectualidad petersburguesa. Eran los días del conde León Tolstoi, autor de suculentos libros que las damas de la aristrocracia leían sentadas al sol en sus dachas, en verano. Los arsitócratas rusos de aquella época hablaban en francés. El ruso lo usaban sólo para dirigirse a sus sirvientes y a sus vasallos.
         --Mon Dieu! --exclamó Magalia Yureievna arrugando su encantadora naricita cuando el ujier anunció al príncipe Serguei Sergueievich Regulov--. Llegáis tarde, príncipe.
         Regulov sacó un poco de rapé de una tabaquera dorada y lo aspiró por la nariz.
         --Tuve que atender un asunto urgente, querida princesa --dijo--. Mi secretario llamó para darme los resultados del hipódromo.
         --¿Y habéis ganado o perdido?
         --Voy a ganar --replicó Regulov enigmáticamente--. Sajarov, mi secretario, irá al hipódromo mañana.
         Magalia Yureievna arqueó las cejas. Estaba habituada a las excentricidades de su amigo, pero aquello era demasiado.
         --¡Lo que decís es absurdo, Serguei Sergueievich! ¿Cómo pudo llamaros desde el hipódromo si no irá allí hasta mañana? Además el teléfono no se ha inventado aún.
         Regulov fingió no haber escuchado.
         --A propósito, querida, ¿os conté de mi nuevo invento? --dijo al tiempo que se sacaba del bolsillo un aparato ovalado que le cabía cómodamente en la palma de la mano. La princesa volvió a arquear las cejas.
         --¿Un tamagochi? ¡Voy a creer!
         El asombro la hizo proferir esta exclamación en vulgar ruso sin darse cuenta.
         --No, no, ma chère --le dijo Regulov en francés--. Esto es un teléfono celular taquiónico. Los teléfonos celulares comunes y corrientes convierten el sonido en ondas electromagnéticas. Los fotones de las ondas electromagnéticas transportan el mensaje al otro teléfono. Los teléfonos normales envían mensajes al presente, o mejor dicho, al futuro muy cercano, porque los fotones, viajando a la velocidad de la luz, tardan una fracción de segundo en ir de un teléfono al otro. Mi teléfono taquiónico, empero, envía mensajes por medio de taquiones que, como sabéis, se propagan más rápido que la luz. Según las leyes de la relatividad, los taquiones viajan hacia atrás en el tiempo. Mi...¿cómo dijisteis?...tamagochi envía mensajes al pasado.
         La princesa se quedó pensativa.
         --¿O sea que vuestro secretario llamó desde el futuro?
         --Precisamente. Y ahora tengo en mi poder los resultados de las carreras de mañana. Voy a ganar, como ya os dije.
         La orquesta acometió un vals.
         La princesa Melgarova no era completamente ignorante en ciencias. Estaba al tanto de las pesquisas fallidas de Mike Kreisler, quien no había podido detectar los taquiones.
         --Pero pensé que los experimentos de Mike Kreisler demostraban que no...
         --Mike Kreisler buscó donde no debía --la interrumpió Regulov--. Kreisler es estadounidense. Estados Unidos es un país muy progresista. Los norteamericanos siempre miran hacia el futuro. Pero nosotros somos rusos atrasados. ¡Hasta nos vestimos y hablamos como si estuviéramos en tiempos de Tolstoi!
         --Estamos en tiempos de Tolstoi --le recordó la princesa.
         --Precisamente. Ésta es la Rusia feudal, país empantanado en el pasado. ¿Podéis imaginaros mejor lugar para buscar unas partículas que se desplazan hacia atrás en el tiempo? Yo detecté montones de taquiones en mi pequeña propiedad de Novgorod.
         En eso el aparatito parecido a un tamagochi empezó a sonar.
         --¡Ah, ahí está! --dijo Regulov--. O quizá debería decir: ahí estará. Sajarov irá el mes entrante a Nueva York a inspeccionar el mercado de valores. Me imagino que es él.
         Acto seguido, Serguei Sergueievich sacó una pluma y un trozo de papel. Del teléfono taquiónico salió la voz gangosa de su secretario.
         --Buenas noches, alteza.
         El príncipe escribió “buenas noches, Sajarov”. Como Magalia Yureievna lo miraba extrañada, Regulov explicó:
         --Los taquiones viajan hacia el pasado, pero no hacia el futuro. No puedo hacer que Sajarov me escuche en Nueva York dentro de un mes, de modo que escribo mis respuestas en un pedazo de papel, el cual le entregaré esta noche indicándole que lo abra cuando me llame desde Nueva York para comunicarme los resultados de la bolsa de valores.
         --Pero --objetó la princesa--, ¿no sería más fácil simplemente anotar los resultados que os dé Sajarov hoy? ¡Así ni siquiera tendría que tomarse la molestia de ir a Nueva York el mes que entra y os ahorraríais mucho dinero!
         --Mmmh... --hizo el príncipe pensativo, tratando de desenredar lo que su amiga acababa de decirle. La princesa había dado con algo importante, pero Regulov no sabía muy bien qué era.
         --¿Hola...? --dijo el tamagochi, esperando la respuesta del príncipe.
         Al mismo tiempo, pero un mes después, Sajarov se encontraba en Nueva York con la vista clavada en un trozo de papel que sólo decía: “buenas noches, Sajarov”.

viernes, 23 de noviembre de 2012

¿Qué encontró el Curiosity?

Me gustaría poder contestar sin rodeos la pregunta planteada en el título pero no puedo: el equipo del laboratorio ambulante Curiosity no suelta prenda. Lo único que se sabe es lo que le dijo al periodista Joe Palca el jefe de planeación de operaciones del aparato, John Grotzinger: "Esto podría ser digno de los libros de historia".

La precaución en los científicos es una virtud. Uno no anuncia resultados a menos que esté suficientemente seguro de lo que dice. Esto cobra más importancia si el resultado es potencialmente histórico. Los anuncios científicos inician discusiones y series de experimentos que cuestan tiempo y dinero, por eso se espera de un grupo científico que sus anuncios sean sólidos, que valga la pena discutirlos, y no que sean ocurrencias sin sustento como las de los charlatanes. Un excelente ejemplo es la historia de los neutrinos más veloces que la luz: en 2011 un grupo internacional llamado colaboración OPERA que trabaja en el Laboratorio Nacional del Gran Sasso, en Italia, anunció que en sus experimentos unas partículas llamadas neutrinos se desplazaban más rápido que la luz, lo que contradice una importante ley de la naturaleza a la que no se le conocen excepciones hasta hoy. Esto naturalmente desencadenó una intensa discusión internacional. Se publicaron reflexiones. Se planearon experimentos. Luego resultó que el efecto era falso: se debía a una conexión floja en la línea de transmisión de señales del sistema GPS a los relojes del experimento. El anuncio fue prematuro.

Por si fuera poco, hace unas semanas Grotzinger y su equipo tuvieron una experiencia premonitoria: el mismo instrumento de la nave detectó metano en una muestra de aire marciano. El metano es un compuesto orgánico sencillo muy inestable. El que hay en la atmósfera de la Tierra se debe a procesos biológicos (como la digestión de las vacas). En Marte, hace unos años, otra sonda detectó trazas mínimas de metano en la atmósfera y aún no se sabe cuál podría ser la fuente. Grotzinger y sus colaboradores examinaron los datos. Sabían que cabía la posibilidad de que en el instrumento quedaran rastros de aire proveniente de Cabo Cañaveral. Cuando repitieron el experimento, la señal de metano desapareció. Menos mal que no lo anunciaron a los cuatro vientos.

Grotzinger no quiere que le pase lo mismo que a la colaboración OPERA, pero entonces ¿por qué abrir la boca? Una interpretación benévola lo atribuiría a la simple emoción incontenible que por un instante supera a la cautela científica. Una visión menos ingenua es que la publicidad no le viene nada mal a la NASA en época de definir presupuestos. Sea como sea, Grotzinger y su equipo tienen que analizar muy bien los datos y llegar a una interpretación que satisfaga a todos los participantes, y eso les llevará unas cuantas semanas. Grotzinger prometió disipar el misterio el 3 de diciembre, en la reunión de la Unión Geofísica de Estados Unidos.

Mientras tanto la especulación se ha desbocado. Podemos desechar sin miramientos las hipótesis más sensacionalistas: que el Curiosity haya descubierto vida en Marte. El aparato no está equipado para detectar vida. Pero sí está equipado para detectar compuestos orgánicos, y algunos expertos están apostando a que se trata de compuestos orgánicos complejos. Si fueran simples no sería noticia, porque desde hace tiempo sabemos que hay compuestos orgánicos simples en los planetas, los asteroides, los cometas, las nubes interestelares de gas y polvo y muchos otros lugares del universo. Los compuestos orgánicos no necesitan organismos para existir, a pesar de su nombre engañoso (y anticuado: proviene del concepto medieval llamado vitalismo, según el cual los seres vivos poseen una virtud especial que no tiene la materia no viva, concepto hoy desmentido). Los compuestos orgánicos complejos (con muchos átomos de carbono y estructuras complicadas) son harina de otro costal: ésos serían mejor indicio de posible vida presente o pasada en Marte. Así pues, lo más probable es que el Curiosity haya detectado compuestos orgánicos complejos. Eso no querrá decir, empero, que haya detectado vida. Todavía habría que examinar todas las posibilidades. Por el momento, se impone la precaución.

Yo personalmente lamento que se esté erosionando la bonita tradición científica de la cautela que imponía el silencio hasta no tener analizados los resultados con el grado de calidad que se espera de un equipo científico. Cada vez son más los científicos que ponen en circulación anuncios prematuros. Posiblemente se deba a que han abierto los ojos a las ventajas de la publicidad, sea positiva o negativa. Sin duda desempeñan un papel lo inmediato de la respuesta de los canales de información de hoy en día y la avidez de "contenido" que esto ha causado en los medios y en el público. Lo malo es que esta tendencia a precipitar anuncios devalúa la comunicación científica: hoy ya no se puede confiar en que lo que publica un equipo de científicos haya pasado por los filtros de calidad que antes garantizaban que valía la pena invertir tiempo y dinero en discutir un resultado bien publicado. Los científicos tendrán que decidir qué es más valioso, la publicidad o la calidad.

viernes, 9 de noviembre de 2012

Sequía y colapso en el mundo maya

Cuando llegaron los españoles a Yucatán y zonas aledañas sólo quedaban ruinas de las grandes ciudades-estado mayas. Por suerte, los mayas eran historiadores fanáticos, y aunque sólo registraron (como es normal) los hechos de los reyes y reinas (sus matrimonios, sus guerras, sus monumentos), la narración que emerge de todas esas estelas talladas en piedra deja ver que esa civilización floreció entre el siglo IV y el XI.
A partir del siglo VII (por el año 660) la civilización maya empezó a desintegrarse. Se nota especialmente en que la tradición de registrar la historia desaparece gradualmente entre ese siglo y el XI. Tras la desintegración política y social, la población maya se desploma y no se vuelve a recuperar.
Durante mucho tiempo se atribuyó el derrumbe a una sequía prolongada, pero era más bien una conjetura. No se conocía el clima de la época con suficiente precisión para afirmarlo, además de que siempre ha sido difícil relacionar fechas del calendario maya con fechas del calendario moderno. Así pues, había que buscar maneras de leer el clima con más detalle. Los paleoclimatólogos leen el clima del pasado en los anillos de crecimiento de los árboles y los sedimentos de lagos y mares someros. Sin embargo, la lectura no es suficientemente precisa. Es como leer un texto borroso y entrecortado. Por si fuera poco, los estudios no se habían hecho suficientemente cerca de los grandes centros de población.
Desde hace unos seis años los paleoclimatólogos estaban probando una nueva forma de extraer datos sobre el clima del pasado usando los depósitos calcáreos de las grutas, es decir, estudiando la formación de estalactitas y estalagmitas.
El 8 de noviembre la revista Science publicó un nuevo estudio que muestra los patrones de lluvias de la región de Belice para los últimos 2000 años con resolución de menos de un año. El estudio lo llevó a cabo un equipo de científicos de Estados Unidos, Suiza, Belice, el Reino Unido y Alemania. Lo dirige Douglas Kennett, del Departamento de Antropología de la Universidad Estatal de Pensilvania.
En 2006 Kennett y sus colaboradores se procuraron una estalagmita (columna calcárea que crece desde el suelo de la gruta) muy bien conservada proveniente de la cueva Yok Balum, Belice, que está a menos de 200 kilómetros de centros de población importantes del mundo maya antiguo como Calakmul, Tikal y Caracol. Los investigadores midieron la concentración de cierto isótopo del oxígeno a lo largo de los 56 centímetros de la estalagmita en incrementos de 0.1 milímetros (¡uff!). Este isótopo se relaciona con la cantidad de lluvia que cayó sobre la cueva. Kennett y sus colaboradores usaron estos datos para reconstruir lo que pudo haber sido el informe meteorológico de la época. Para determinar la fecha de cada sección de estalagmita que analizaron, una parte del equipo de investigación examinó la concentración de uranio-234 y torio-230. El uranio-234 se convierte en torio-230 por desintegración radiactiva a un ritmo bien conocido.
El equipo encontró patrones de lluvia y sequía consistentes con fenómenos climáticos como El Niño (durante el cual la superficie del océano Pacífico se calienta más de la cuenta y afecta la distribución de peces y el clima). Otra parte del equipo se puso a buscar estelas mayas fechadas que contuvieran referencias a guerras, lo que se notaría en frases como "vasallaje tras derrota". Comparando su reconstrucción del clima con los acontecimientos históricos, Kennett y sus colaboradores observan que la civilización maya floreció durante un periodo húmedo que se extendió del año 400 al año 640, aproximadamente. En ese periodo surgieron nuevas ciudades y dinastías a montones. Después vino un periodo de sequía de 340 años, durante el cual los investigadores observan episodios de guerras entre ciudades-estado mayas y periodos de construcción monumental que los gobernantes usaban como señal de su poderío. Las cosas no iban bien entre las naciones mayas. El colapso final de la civilización maya durante el siglo IX coincide con una sequía aún más intensa que duró un siglo.
La investigación de Kennett y sus colaboradores no es prueba concluyente de que el clima haya sido una causa importante del colapso de la civilización maya, pero sí es una contribución de peso al gran cúmulo de estudios que indican esta tendencia. Quizá lo más interesante sea que se está estableciendo una relación más firme entre los científicos que estudian el clima del pasado y los que descifran la historia del ascenso y caída de las civilizaciones.

viernes, 2 de noviembre de 2012

La muerte y la teoría


Extracto de mi libro Las orejas de Saturno (Paidós, 2003). Feliz día de muertos.

Franz Schubert compuso su cuarteto de cuerdas La muerte y la doncella alrededor de 1825, tres años antes de su propia muerte en plena juventud, a los 31 años. La obra está basada en una canción que Schubert había compuesto unos años antes sobre cierto poema en el que la muerte viene a llevarse a una muchacha. En la canción (mas no en el cuarteto, que es instrumental) la joven se resiste. “Pasa de largo, por favor, muerte cruel”, le dice. “Soy aún joven. No me toques”. La muerte insiste, alegando que no viene a castigar, sino a recompensar a la chica con el dulce sueño eterno. Al final la convence y la muerte corta la flor en capullo.
         La muerte en la juventud es un tema común en el arte. Otros muertos jóvenes famosos, además de la doncella de Schubert, son Ofelia, enamorada del príncipe Hamlet, que, enloquecida, se ahoga en un arroyo, y los amantes Romeo y Julieta. De estas muertes la más interesante es la de Julieta. Presa de la desesperación porque su amado Romeo ha sido desterrado, bebe un filtro que le dará la apariencia de la muerte por espacio de 24 horas. Sus padres la encuentran pálida, fría y sin pulso y la depositan en la cripta de la familia Capuleto, adonde irá a buscarla Romeo si recibe a tiempo la nota que con un mensajero le envía Julieta y en la cual ésta le comunica a su amado el plan. Pero el mensajero y Romeo se cruzan sin darse cuenta en el camino de Verona. Romeo encuentra a su amada, la cree muerta y bebe un veneno. Julieta despierta de su catatonia y... Lo que sigue es bien conocido, y además no me hace falta para continuar.
         Hay muchas preguntas que se pueden hacer con provecho acerca de las teorías científicas que han pasado a mejor vida: ¿cuáles han sido las teorías muertas que más influencia tuvieron en vida? ¿Cuáles sirvieron para moldear la forma moderna de pensar? ¿Por qué mueren las teorías? ¿Puede una teoría volver a la vida?
         Algunas teorías se mueren bien muertas. En el siglo IV a. C. Aristóteles edificó una teoría de casi todo muy elaborada y hasta convincente, basada en una idea de Eudoxo de Cnidos. La teoría de Aristóteles explicaba los movimientos de los astros en el cielo en términos de un enrevesado mecanismo de esferas concéntricas que giraban como los engranes de un reloj. Aristóteles añadió a su descripción del cosmos una teoría de la física, por medio de la cual pretendía explicar los movimientos de todos los cuerpos. La cosmología y la física aristotélicas perduraron cerca de 2000 años, pero murieron entre el siglo XVI y el XVII, cuando se produjo una revolución científica que empezó cuando Nicolás Copérnico publicó su tratado De las revoluciones de las esferas celestes, en el que proponía que la Tierra gira alrededor del sol y no al revés, y culminó cuando Isaac Newton formuló las leyes de la mecánica que todavía nos enseñan en la escuela.
         Otras teorías no mueren, sólo pierden terreno. Tal es el caso de las susodichas leyes de Newton. Desde mediados del siglo XIX hubo indicios de que no eran tan universales como había parecido hasta entonces. En 1905 quedó claro que la mecánica newtoniana es un caso particular de una teoría más general que la abarca: la teoría de la relatividad de Albert Einstein.
         Un caso especialmente interesante es el de las teorías que, como Julieta, despiertan de una falsa muerte. El meteorólogo y explorador alemán Alfred Wegener se quedó atónito cuando, alrededor de 1910, mirando un mapa, se le ocurrió que el parecido de los contornos de África y América del Sur no era casualidad. Si los continentes parecían piezas de rompecabezas tenía que ser porque en el pasado habían estado juntos. Haciendo indagaciones Wegener descubrió muchos indicios más de que los continentes se habían movido. Por ejemplo, de un lado del Atlántico hay estratos geológicos que se repiten del otro; muchos animales antiguos que se encuentran fosilizados en África también existen en Sudamérica, y muchas especies modernas --entre ellas un caracol-- tienen hábitats que se extienden sobre varios continentes (¿cómo se diseminó el caracol si esas tierras no fueron una sola en el pasado?).
         En 1915 Wegener publicó el libro El origen de los continentes y los océanos, en el que expone la hipótesis de deriva continental: los continentes no siempre han tenido la configuración que les conocemos hoy en día. Pese a la gran cantidad de pruebas independientes que reunió, no logró convencer a los geólogos de que los continentes se movían. El rechazo de los geólogos se debió en parte a que Wegener nunca explicó satisfactoriamente por qué se movían los continentes, y en parte a que no era geólogo. Los científicos tienen sentimientos tribales como todo el mundo y desconfían de los forasteros, a veces con razón.
         La hipótesis de la deriva continental causó polémica mientras su autor estuvo vivo para defenderla y reeditar su libro. Pero en 1930 Wegener pereció durante una expedición a Groenlandia y con su muerte la hipótesis cayó en el olvido. No fue hasta después de la Segunda Guerra Mundial cuando los oceanógrafos, usando instrumentos mejorados, descubrieron pruebas del movimiento de los continentes independientes de las de Wegener.
         Luego, en 1959, el geólogo Harry Hammond Hess hizo circular informalmente una hipótesis tan atrevida, que él mismo la llamó “ensayo de poesía geológica”. Basándose en estudios del lecho marino y las cordilleras submarinas, Hess proponía que las cordilleras son sitios de formación de suelo oceánico nuevo, el cual se desplaza hacia los lados de la cordillera en el transcurso de muchos millones de años y luego vuelve a las entrañas de la Tierra en las fosas oceánicas, que son zonas de hundimiento del lecho oceánico. En otras palabras, el suelo de los océanos se recicla, lo cual explica, entre otras cosas, por qué en el fondo del mar no hay fósiles de más de 200 millones de años de antigüedad pese a que en tierra se encuentran fósiles de hasta 3500 millones de años.
         La hipótesis de Hess es un elemento fundamental de la teoría de tectónica de placas, la síntesis geológica surgida en los años 60 que incorpora en una sola teoría un gran número de fenómenos geológicos que antes se creían independientes. En la tectónica de placas los continentes van montados en la capa basáltica que se recicla y por lo tanto se mueven, como había dicho Wegener. La hipótesis ha resucitado, transfigurada.

La deriva continental no es la única hipótesis que ha despertado de una muerte prematura. En 1916 Albert Einstein publicó la teoría general de la relatividad, la teoría de la gravedad que aceptan hoy en día casi todos los científicos. La relatividad general ha dado un servicio estupendo desde su publicación. Sirve para estudiar la estructura global del universo, así como las estrellas de neutrones y los agujeros negros, esos objetos astronómicos insólitos que tanto nos gustan a los divulgadores de la ciencia. Las ecuaciones de la relatividad general le parecieron a Einstein tan hermosas que no podían ser falsas.
         Empero, cuando uno las aplicaba al universo en conjunto las ecuaciones decían que éste debía estar contrayéndose o expandiéndose, resultado teórico para el cual no había la menor prueba en 1916. Desde la antigüedad el cosmos nos había parecido estático y a nadie se le había ocurrido dudarlo ni un instante. Tampoco se le ocurrió a Einstein. A diferencia de su antecesor Isaac Newton, quien no tuvo el menor empacho en inmiscuir a Dios en su teoría de la gravedad cuando no pudo explicar sin milagros que el universo fuera estático, Einstein introdujo en las ecuaciones un término matemático extra para que el universo relativista se quedara quieto. El término que añadió se llama constante cosmológica y equivale a una especie de antigravedad que serviría para contrarrestar la atracción gravitacional usual. El equilibrio entre la gravedad normal y la repulsión de la constante cosmológica daba como consecuencia un universo estático y bien comportado. “Reconocemos que para llegar a esta descripción consistente”, escribió Einstein, “tuvimos que introducir en las ecuaciones de campo de la gravitación una extensión que no tiene fundamento en nuestro conocimiento actual de la gravedad” [citado en R. W. Clark, Einstein: The Life and Times, p. 269]. La constante cosmológica era un feo pegote añadido a unas ecuaciones elegantes y concisas, y Einstein, quien como muchos físicos teóricos se dejaba guiar en sus investigaciones por criterios estéticos, no estaba nada contento.
         Diez años después de que Einstein manchara sus bonitas ecuaciones con la horrible constante cosmológica el astrónomo estadounidense Edwin Hubble, que de relatividad no sabía ni jota, descubrió que el universo, lejos de ser estático, se está expandiendo [véase mi libro El sol muerto de risa, pp. 73-78]. Al parecer la constante cosmológica era innecesaria y Einstein, muy ufano, la borró de sus ecuaciones. Más tarde dijo que introducir en la teoría aquel término infamante había sido el error más grave de su vida. Descanse en paz la constante cosmológica.
         Pero no por mucho tiempo. A fines de los años 70 los cosmólogos, científicos dedicados a explicar el origen y estructura del universo, se vieron en la necesidad de introducir en la teoría del Big Bang (la gran explosión con que empezó el universo) una fuerza de repulsión gravitacional que operó solamente en los primeros instantes del universo. Esa fuerza de repulsión produjo un breve periodo de expansión salvaje, al que los cosmólogos llamaron inflación, durante el cual el universo adquirió la distribución de materia que le conocemos hoy en día. Para explicar la causa de la inflación los cosmólogos echaron mano, naturalmente, de la vieja constante cosmológica de Einstein.
         La antigravedad volvió a dar de qué hablar recientemente, con el descubrimiento de que la expansión del universo se acelera en vez de frenarse, como todo el mundo había supuesto hasta hace muy poco. Alrededor de 1998 dos equipos independientes de científicos que estaban estudiando la velocidad de expansión del universo se dieron cuenta de que algo andaba muy mal. Analizando la intensidad y color de la luz que emiten ciertas estrellas en explosión conocidas como supernovas tipo Ia, el equipo de Brian Schmidt, en Australia, y el de Saul Perlmutter, en Estados Unidos, descubrieron que las supernovas más lejanas (que al mismo tiempo son las más antiguas: vemos luz que emitieron hace miles de millones de años y que apenas está llegando hasta nosotros) se ven más tenues de lo que cabría esperar si la expansión del universo se frenara. Al principio los científicos trataron de encontrar errores en sus datos. Luego, gracias en parte a que los datos de ambos equipos decían lo mismo, aceptaron la evidencia: el universo se expande cada vez más rápido.
         La noticia causó revuelo en la comunidad científica, lo cual no es difícil de entender: no se conocía ningún agente capaz de acelerar la expansión del universo. A la causa de que el universo vaya pisando el acelerador en vez del freno se le llama hoy en día energía oscura (porque no se ve, no porque sea maligna). Aunque nadie sabe muy bien qué es, la energía oscura se parece mucho en sus efectos a la constante cosmológica de Einstein y algunos cosmólogos piensan que eso es, ni más ni menos. Otros tratan de explicar el origen de la energía oscura como efecto de algún tipo de “materia exótica”, a la cual llaman quintaesencia. El asunto no está decidido. Como el telescopio de Galileo, que hizo creer al científico renacentista que Saturno tenía orejas, el procedimiento mediante el cual se hicieron las mediciones pertinentes hasta hace poco nos presenta una imagen borrosa. El fallo dependerá de los resultados que arrojen las mediciones que se están realizando con instrumentos y métodos más precisos. Pese a todo, la antigravedad que Einstein desechó ha vuelto a asomar la nariz y al parecer ya no será tan fácil deshacerse de ella.
         La muerte de las teorías e hipótesis científicas nos revela muchas cosas acerca de la naturaleza de la ciencia. Examinando la historia de las teorías muertas se ve que la adquisición de conocimiento científico es un constante refinar de nuestros instrumentos de observación y de los conceptos con que organizamos los resultados de las observaciones. La ciencia es un edificio en perpetua construcción, es cierto, pero además se construye sobre cimientos cambiantes.




martes, 9 de octubre de 2012

Nobel de física 2012 para dos físicos con dedos de seda

La Academia de Ciencias de Suecia otorgó hoy el Premio Nobel de física 2012 al físico francés Serge Haroche, del Collège de France y la École Normale Supérieure, y al estadounidense David Wineland, del National Institute of Standards and Technology de Estados Unidos. Haroche y Wineland llevan ya muchos años investigando experimentalmente cómo observar átomos y partículas de luz (fotones) que se encuentran en un precario estado de personalidad múltiple que sólo es posible en la física de los objetos más pequeños del universo, llamada mecánica cuántica. El abanico de técnicas experimentales que han desarrollado junto con otros equipos de investigación servirá en el futuro para fabricar computadoras mucho más poderosas y versátiles que las de hoy. Wineland ya las ha aplicado en la construcción de relojes experimentales que miden el tiempo con una precisión mucho mayor que los actuales relojes de cesio que se usan como patrones internacionales de tiempo.

Haroche contó en una entrevista que andaba de paseo con su esposa por las calles de París esta mañana cuando recibió una llamada. Cuando vio el número, reconoció el prefijo de Suecia y se tuvo que sentar en una banca. Serenándose, contestó la llamada que pocos reciben. Wineland y Haroche compartirán el premio de 8 millones de coronas suecas, que equivale a unos 600,000 dólares por cabeza. Suficiente para pagarse la champaña que Haroche se tomó con sus familiares al mediodía.

En los años 30 Albert Einstein y Erwin Schrödinger (y algunos otros físicos) protestaban por las cosas tan extrañas que predecía la flamante teoría cuántica, a la que ellos mismos habían contribuido con trabajos fundamentales. En un artículo publicado en 1935 Einstein y sus colegas Nathan Rosen y Boris Podolsky publicaron un artículo histórico en el que señalaban que, si la mecánica cuántica era correcta, entonces se podría transmitir información instantáneamente entre objetos que estuvieran incluso en lados opuestos del universo. Esto era absurdo a la luz de la teoría especial de la relatividad, que dice entre otras cosas que nada puede propagarse más rápido que la luz. Así, cualquier información que intercambien dos objetos tardará en llegar de uno a otro por lo menos el tiempo que tardaría la luz. Imposible que llegue instantáneamente.

Por la misma época, y en otro artículo igual de histórico, Schrödinger ideó una situación muy ingeniosa con la intención de señalar otro aspecto aparentemente absurdo de la mecánica cuántica. Con su célebre experimento imaginario del gato de Schrödinger, el físico austriaco mostró que la forma actual de la teoría cuántica decía que un objeto podía estar en muchos lugares al mismo tiempo, o en general tener propiedades contrarias simultáneamente: un fotón podía desplazarse en dos direcciones opuestas al mismo tiempo, por ejemplo. Esto sería como lanzar un dado y obtener todos los números en vez de uno solo.

En los últimos 20 o 30 años los físicos han estado construyendo dispositivos experimentales que indican, al parecer, que Einstein y Schrödinger estaban equivocados. Hoy se "teletransportan" partículas atómicas alegremente usando el efecto Einstein, Podolsky y Rosen y se ponen sistemas atómicos en estados esquizofrénicos que harían palidecer de envidia al gato del experimento. Pero persistía un problema: los estados tipo gato de Schrödinger (llamados superposiciones de estados coherentes) eran muy precarios: la menor interacción con el resto del mundo -el más leve soplo de energía- hacía que el sistema atómico se precipitara sobre uno solo de los estados posibles, destruyendo el estado superpuesto como un castillo de naipes en un vendaval. El dado cuántico no podía durar mucho tiempo en la posición combinada 1, 2, 3, 4, 5, 6. ¿Cómo se podía observar estos estados, si no se los podía tocar ni con el pétalo de una rosa sin destruirlos? Peor aún: ¿cómo se les podría sacar provecho con aplicaciones prácticas, que inevitablemente exigirían que algo interactuara con ellos para sacarles información?

Wineland y Haroche han estado sobre este problema (independientemente) desde los años 70. Hoy tienen técnicas en cierta forma opuestas para acariciar gatos de Schrödinger sin que se les erice el pelo.

Haroche y su equipo han ideado una manera de atrapar partículas de luz en una cavidad flanqueada por espejos hiper reflejantes. Los espejos, de material superconductor, son tan perfectos, que un fotón puede rebotar mil millones de veces en ellos sin que los espejos lo absorban. Esto les da a Haroche y a sus colegas cerca de una décima de segundo para hacer experimentos con los fotones, una eternidad en la escala atómica. El equipo de Haroche lanza átomos preparados especialmente a través de la cavidad donde rebotan sus fotones indecisos. A los átomos se les miden ciertas propiedades antes y después del paso por la cavidad. De la diferencia, los investigadores infieren las propiedades de los fotones del interior sin destruir la superposición coherente. En otras palabras, se puede extraer información del estado coherente sin alterarlo. Esto podría servir en el futuro para construir computadoras cuánticas. Una computadora normal opera con unidades de memoria llamadas bits que pueden estar en uno de dos estados: 0 o 1. En una computadora cuántica los bits podrían estar en combinaciones de estos estados, lo que aumenta las posibilidades. Hasta hoy el problema con los bits cuánticos ha sido cómo aislarlos del universo para que no pierdan la coherencia al tiempo que se interactúa con ellos para extraerles información. Haroche y su equipo han resuelto este problema.

Wineland y sus colaboradores han desarrollado una jaula para átomos. Usando rayos láser cuidadosamente sintonizados y alineados atrapan átomos individuales y les reducen la velocidad hasta dejarlos prácticamente inmóviles (lo que equivale a enfriarlos: los objetos calientes lo están porque sus átomos o moléculas se agitan  frenéticamente). Luego envían un pulso brevísimo de luz láser que pone a los átomos en un estado coherente entre dos niveles de energía. La técnica es en cierta forma opuesta a la de Haroche y colegas: Haroche usa átomos para observar estados superpuestos de partículas de luz y Wineland usa luz (láser) para observar estados superpuestos de átomos. La técnica de Wineland (que aprovecha adelantos que se hicieron el en mismo Instituto de Patrones y Tecnología de Estados Unidos donde trabaja) sirve para construir relojes tan precisos, que si los hubiéramos puesto en hora al momento del Big Bang, hace 13,700 millones de años, hoy apenas se habrían desfasado 5 segundos. Los relojes de cesio que se usan actualmente como patrones internacionales de tiempo pierden o ganan un segundo en 130 millones de años, o sea, son mucho menos precisos que el reloj óptico de Wineland y compañía.

La ceremonia de entrega del Premio Nobel se llevará a cabo el 8 diciembre.


domingo, 23 de septiembre de 2012

No sabemos

Esta entrada salió publicada originalmente en mi columna Las orejas de Saturno (Milenio Diario) en 2003 o 2004. La reproduzco con algunas modificaciones.





Hace unos años Umberto Eco habló en la Conferencia Científica Internacional, que se celebró en Roma. En su intervención dijo que el prestigio del que gozan los científicos (en Europa, se entiende) se debía más a un malentendido que a un verdadero aprecio público de la ciencia: no es que el público entienda qué es la ciencia y por eso la aprecie, dice Eco, sino que la confunde con la tecnología y ésta se parece mucho a la magia. Lo que aprecia el público es la magia y a los magos.
         La computadora, el coche, el horno de microondas, el celular... todo eso opera con sólo apretar un botón, por decirlo así. El funcionamiento de los aparatos se esconde detrás de una envoltura bonita y amigable. El usuario no tiene la menor idea de qué pasa en las tripas del aparato, y mucho menos del largo camino que llevó a los ingenieros a producirlo. Aprieta el botón y ¡puf!: resultados inmediatos sin engorrosos pasos intermedios ni largas cadenas de causas y efectos. Magia pura.
         Desde luego, las largas cadenas de causas y efectos, aunque no se vean, están presentes. El coche no prende sin que el interruptor de encendido conecte un circuito que alimenta de electricidad una bobina que mueve un eje con imanes que está conectado a un egrane que impulsa otro engrane que transmite el movimiento al cigüeñal, al tiempo que una bomba inyecta combustible en el carburador y que el distribuidor reparte chispas eléctricas entre las bujías para hacer explotar la mezcla de aire y gasolina que, entre tanto ha entrado en las cámaras de combustión de los pistones. Y eso es sólo el primer segundo de la ignición. Lo que pasa cuando usted pone la palanca de transmisión en drive es más complicado. Ni qué decir de la computadora y lo que ocurre cuando usted manda un e-mail. Los productos de la tecnología, como señala Eco, parecen mágicos y así se presentan al público. Añádase que en los medios la ciencia siempre viene de la mano de la tecnología y se entenderá por qué es común confundirlas.
         Pero la ciencia no es la tecnología. El físico Richard Feynman decía: "La física es como el sexo: por supuesto que tiene consecuencias prácticas, pero eso no es lo que nos motiva a hacerlo". Lo mismo se puede decir de la ciencia, cuyas consecuencias prácticas se reflejan en la tecnología. El objetivo de ésta es hacernos la vida más fácil y cómoda (y hasta más divertida, si quieren), mientras el de la ciencia es entender el universo en todos sus aspectos cuantificables, dos objetivos muy diferentes. Tan diferentes que desde ese punto de vista no se ve qué podrían tener en común ciencia y tecnología. La ciencia vista así se parece más bien a la filosofía y a la exploración artística.
         Para presentar la ciencia al público de una manera más realista y que no se confunda con la tecnología y menos con la magia habría que evitar, para empezar, el triunfalismo con que se suele pregonar los adelantos tecnológicos (triunfalismo que, por cierto, imitan los charlatanes que nos venden productos mágicos para bajar de peso, para restablecer la salud o para ver el futuro). También hay que evitar presentar solamente resultados. Los resultados --“los astrónomos descubren que la expansión del universo se acelera”-- son la proverbial punta del iceberg, pero la ciencia de verdad está en el cuerpo del iceberg, lo que está bajo la superficie, lo que no se ve. Los astrónomos no descubrieron que la expansión del universo se está acelerando así nada más, mirando un día casualmente debajo del mantel. Einstein no se sacó de la manga que E = m
c2
.


         Yo creo que un método muy eficaz para comunicar la ciencia al público es presentar no lo que sabemos, sino lo que no sabemos. Hay muchas cosas que no sabemos y que no sabemos que no sabemos. Por eso los científicos nunca se quedarán sin trabajo (aunque se puedan quedar sin empleo). Pero también hay cosas que sabemos que no sabemos. Ésas son suelo fértil para divulgar la manera científica de pensar, mostrándola como una empresa tan humana como la que más. Por ejemplo, no sabemos por qué se está acelerando la expansión del universo en vez de frenarse. Hoy en día hay dos o tres hipótesis que luchan por formar consenso en la comunidad científica. El agente al que se atribuye el efecto acelerador se conoce como energía oscura, pero de ponerle nombre a saber qué es hay mucho trecho. Unos dicen que la energía oscura es una propiedad intrínseca del espacio, que así está hecho y que la energía oscura hay que buscarla en la estructura del espacio-tiempo (hipótesis de la “constante cosmológica”). Otros dicen que se trata de un tipo de energía desconocido hasta hoy y que produce repulsión gravitacional en lugar de atracción (hipótesis de la “quintaesencia”). Lo cierto es que no sabemos, y eso nos da pretexto para hablar de muchos temas: el big bang y cómo se descubrió, el pensamiento del científico, el componente social de las teorías científicas (una teoría sin adeptos no vale nada), cómo funcionan las estrellas, la estructura del universo, los personajes que participaron en el descubrimiento, sus antecesores...
         Hay muchísimas cosas más que sabemos que no sabemos. ¿No les encantaría conocerlas? ¿No preferirían una ciencia que comparte sus dudas y tropiezos e invita a acompañarla y explorar con ella en vez de esa estructura monolítica e impenetrable que manda sus resultados triunfales a los periódicos sin decir cómo los obtuvo? ¿Qué tal un libro acerca de lo que no sabemos? ¿O una exposición de museo?
         Algunas personas temen que la ciencia pierda adeptos por decir “no sabemos”. Quizá es porque no se han dado cuenta de que para mostrar lo que no sabemos hay que hablar muchísimo de lo que sí sabemos. Más aún, hay que hablar de cómo lo sabemos, que es lo más hermoso de la ciencia.

viernes, 14 de septiembre de 2012

No volverás a dormir


El mes pasado vi en Nueva York un espectáculo muy poco convencional titulado Sleep No More, producido por la compañía británica Punchdrunk. Al llegar hicimos cola frente a una especie de bodega de varios pisos en el barrio neoyorkino de Chelsea. En la entrada se solicitaba identificación con fotografía y luego uno entraba en un pasillo gris, alto y oscuro. Ahí le pedían que dejara bolsas y mochilas, tras lo cual nos llevaron por otro pasillo estrecho y más oscuro hasta un bar ambientado como en los años 30. Después de unos tragos nos apretujamos con los otros espectadores en un elevador industrial a media luz. Un personaje vestido de smoking nos entregó unas máscaras grises de expresión extraña y con un pico que salía de la barbilla y nos indicó que las usáramos durante toda nuestra estancia en el edificio. También nos prohibió hablar. Finalmente dijo: “Eso sí: recuerden que la suerte favorece a los osados”. Con esto, nos soltó en el edificio.
Sleep No More es una especie de instalación inmersiva en la que vagas en libertad por ambientes lúgubres: un cementerio, un bosque oscuro, una construcción medio derruida con estatuas siniestras, un galerón de hospital de los años 30 con 20 camas, con todo y bacinicas llenas, el taller de un taxidermista con huesos y animales disecados, un gran salón oscuro, la habitación de un niño, sobre la cuna una nube de muñecas decapitadas… De tanto en tanto aparecen personajes que hacen cosas como si el público enmascarado y silencioso no estuviera. En el transcurso de tres horas uno puede presenciar muchas escenas (parece que en total hay 14 horas de material que ocurren simultáneamente durante las tres horas de función). Yo vi una enfermera recortando frenéticamente letras de una página de revista, un taxidermista limpiando unos huesos con un cepillo y que luego salía a toda prisa, una mujer embarazada haciendo acrobacias con su esposo por las alturas de los libreros de un reducido departamento, un asesinato y un banquete que terminó muy mal (no puedo decir más), todo sin una palabra ni del público ni de los actores.
El material teatral está relacionado vagamente con la obra de Shakespeare Macbeth, pero lo más interesante no es eso, sino lo que hace el público (y lo que hace uno como público) en esas condiciones. En cuanto me puse la máscara me sentí extrañamente liberado pese a la oscuridad y la estrechez, que, como descubrí ya adentro, se extendían a casi todos los ambientes de los seis pisos del edificio. Ya en la instalación, no me privé de abrir cajones, sacar libros, leer cartas, deshacer camas. El anonimato envalentona. No había que reconocer ni saludar a nadie, ni siquiera tenerles las mínimas consideraciones que impone la decencia cuando hay luz y se ven las caras. Mis acompañantes y yo no nos portamos demasiado mal (y eso que nos habían dicho que la suerte favorece a los osados), pero en una entrevista reciente oí a los actores contar que algunos espectadores se ponen la ropa de los armarios (que a veces es vestuario), lanzan cosas contra las ventanas, se roban las cartas, e incluso hacen el amor en algún recoveco de la gigantesca instalación. Definitivamente tengo que  volver.
Sleep No More ha causado sensación en Nueva York. Hay quien la considera un experimento psicológico más que un espectáculo teatral. Toda obra de teatro es un poco experimento psicológico en el sentido de que, por tradicional que sea, pone a un grupo de personas en una situación desusada, pero controlada, y le impone reglas que sólo valen en el teatro, como el conocido acuerdo tácito en que le público accede a suspender su incredulidad y aceptar que lo que ocurre en escena es real. Sleep No More lleva al extremo la manipulación directa del espectador con las máscaras, el voto de silencio obligado y la participación a la que te obliga el estar inmerso en el escenario y en medio de la acción. En esto el espectáculo se parece incluso a experimentos psicológicos específicos.
En 1971 el psicólogo Philip Zimbardo quiso poner a prueba su hipótesis de que las personas no son buenas o malas per se, sino en respuesta a situaciones. Zimbardo reclutó a veintitantos estudiantes, construyó una prisión simulada en un sótano de la Universidad Stanford y les asignó a unos el papel de guardias y a otros el de reos. El experimento debía durar dos semanas, pero a los pocos días, los guardias, envalentonados por la autoridad que la situación les confería (y por lentes de sol reflejantes que no dejaban verles los ojos), dieron en maltratar a los reos y hacerles tortura psicológica. Hubo gente que no aguantó la opresión y tuvo que abandonar el experimento. Zimbardo lo suspendió a los seis días en vista de lo fea que se había puesto la cosa, y espantado de verse a sí mismo comportarse como un matón, paseándose por los pasillos con el pecho abombado y las manos en la cintura como un verdadero tiranuelo. Para Zimbardo, su horrible experimento confirma que cualquiera puede convertirse en verdugo si la situación se lo permite y que no somos intrínsecamente buenos o malos.
Otro experimento similar con que los informados han asociado Sleep No More es el experimento de Stanley Milgram, también psicólogo, y amigo de la infancia de Zimbardo. De niño, Milgram, de familia judía, se había mordido las uñas de preocupación preguntándose si la espantosa transformación de buena parte de la sociedad alemana durante la época de los nazis era posible en Estados Unidos. A principios de los años 60 Milgram solicitó voluntarios para un experimento sobre la memoria. Sin saberlo los participantes, el experimento no para explorar la memoria, sino para ver hasta qué grado una persona normal era capaz de anular su sentido moral y llevar a cabo una acción cruel en respuesta a una orden proveniente de una figura de autoridad. En concreto, los participantes tenían que enviarle descargas eléctricas a una persona que estaba en otro cuarto si las respuestas de esa persona a ciertas preguntas eran erróneas. Con cada error aumentaba la intensidad de la descarga. Si el participante solicitaba parar el experimento, el experimentador le pedía hasta cuatro veces que continuara con voz perentoria (a la quinta vez se suspendía el experimento y el participante quedaba libre).  Llegaba un momento en que los participantes que no claudicaban oían gritos de dolor y golpes en la pared que los separaba de la supuesta víctima. Lo que no sabían los voluntarios es que no le estaban dando toques a nadie y que los gritos estaban grabados. (Pueden ver una recreación del experimento original aquí.) Milgram observó que una alamante proporción de los participantes, so pretexto de obedecer instrucciones, eran capaces de administrarle al prójimo las descargas más dolorosas, e incluso hacerlo con cierto gusto. Un día negrísimo para la especie humana. Como para no volver a dormir.
Los estudios y las conclusiones de Zimbardo y Milgram tienen sus críticos, pero eso lo dejaré para otro momento.
El que un espectáculo teatral pueda confundirse con un experimento psicológico sugiere una nueva fuente de inspiración creativa (o tal vez no tan nueva) tanto para psicólogos experimentales como para dramaturgos y productores: ¿cuántas maneras hay de manipularle la psique al público sin tenerlo sentado en un teatro tradicional (y sin hacerlo sufrir de verdad, claro)? ¿Cuántas obras de teatro ya existentes pueden revelar, en las reacciones de su público, aspectos interesantes de la naturaleza humana? Desde que vi Sleep No More espero con ansia la siguiente oportunidad de dejarme manipular por un director de teatro injertado de psicólogo experimental.