Tres dimensiones

Comparto con ustedes un texto reciclado en lo que se me pasa el ataque de flojera que me dio desde que me salí de Imagen. Escribí esta columna en 2004, en mi sección "Las orejas de Saturno" en un periódico de la Ciudad de México.

Luego de leer el cuento “Todo en un punto”, de Italo Calvino, se siente uno muy agradecido de que exista el espacio. Si todo estuviera en un punto estaríamos incomodísimos, todos encimados y metiéndonos los codos por las córneas unos a otros. Pero lo peor sería que, con todo tan cerca –el Taj Mahal, la zona del silencio, las obras completas de Proust, Halle Berry…--no podríamos apreciar nada porque para apreciar hay que tomar distancia. Agradezcamos, pues, a quien resulte responsable de que exista el espacio. Demos gracias por las dimensiones que nos tocaron en suerte –arriba-abajo, adelante-atrás y hacia los lados. Son tres dimensiones, tres…

         ¿Estaríamos conformes con sólo dos dimensiones? Tal vez sí. Después de todo, esas personas tan parecidas a nosotros que vemos en las fotos sonríen todo el tiempo y nada parece impedirles divertirse en Acapulco o posar frente a las pirámides. Quizá podríamos vivir en dos dimensiones tranquilamente (y en ese caso las fotos y las pinturas serían de una dimensión, ¿se imaginan?).

         Ahora miremos con lupa filosófica la foto donde aparecemos –o aparecen nuestros dobles bidimensionales—tan contentos. ¡Esas personas no tienen entrañas! ¿Dónde podrían tenerlas? Viven en las dos dimensiones de la foto, donde nada se nos puede ocultar a los seres de la dimensión superior (nosotros, tridimensionales). Vemos todo lo que ellos tienen y son. Piensen en el plano arquitectónico de una casa. Los seres bidimensionales que viven en ese plano ven la casa como un conjunto de líneas sólidas, pero nosotros, además de las líneas que representan los muros, vemos el interior de todas las habitaciones. De modo que las personas de las fotos no tienen tripas, y sin tripas no resulta claro cómo podrían vivir.

         Supongamos que dibujamos un animal bidimensional al que queremos dotar de los órganos necesarios para que pueda vivir (al menos vivir como entendemos ese verbo los tridimensionales). Pintémoslo, por simplicidad, como un círculo, atendiendo al hecho de que un animal ha de ser un todo contenido y que en dos dimensiones nada contiene más eficazmente que el círculo. Para que pueda ingerir alimentos borremos un segmento de la circunferencia. Es la boca. La boca debe conectar con el estómago, así que trazamos una carreterita de la boca de nuestro bicho circular hacia dentro, hasta desembocar en otro círculo, que será el estómago. Pero el animal también debe desechar lo que le sobra, de modo que el estómago se conecta a su vez con el lado contrario de la circunferencia. Muy bien, ya tiene aparato digestivo. Pero algo anda mal. ¡El aparato digestivo bidimensional parte en dos a nuestro bicho! (Dibújenlo si no me creen.)

         Así que no, no estaríamos conformes con sólo dos dimensiones. ¡Qué suerte que el universo tenga tres! Pero, ¿por qué conformarnos con tres? ¿Y si tuviera más? ¿Qué proezas podríamos realizar en cuatro o cinco dimensiones? ¿Seríamos más felices? ¿Habría más posiciones sexuales?

         Francamente no sé si en cinco dimensiones hay más posiciones sexuales. Mi amigo Martín Bonfil, que sabe mucho de sexo, dice que sí. Mi prima Concha Ruiz, que sabe mucho de matemáticas, dice que no, y la explicación es que, en teoría de nudos, las cosas no cambian mucho si las dimensiones no aumentan mucho. Las posiciones sexuales, claro, son pura teoría de nudos. Según me explica Concha, es cuestión de topología. La topología del Kama Sutra, podríamos decir.

Lo que sí sé es que los físicos no se conforman con tres dimensiones espaciales para construir las teorías más fundamentales, con las que pretenden explicar desde la estructura del espacio-tiempo hasta las propiedades de la materia. En la llamada teoría de supercuerdas, candidata a teoría de todo (como dicen los físicos sin morderse la lengua), el espacio-tiempo tiene muchas más dimensiones de las que percibimos. ¿Y por qué no las percibimos? Porque en esas dimensiones no hay tanto espacio como en las tres que conocemos bien. De hecho, hay poquísimo espacio, cuando mucho un milímetro, y eso en las más extensas. De manera que, además de arriba-abajo, adelante-atrás y a los lados, hay otras direcciones que no vemos. Todos nos proyectamos en esas dimensiones, pero no podríamos vernos esas partes ni mirándonos de cerca el ombligo.

         Con todo, podríamos vislumbrar las dimensiones invisibles con experimentos en aceleradores de partículas. Algunos ya se están llevando a cabo. El objetivo es detectar los efectos que tendrían las dimensiones invisibles sobre el comportamiento de la fuerza de gravedad. Si la teoría es correcta, los científicos esperan ver procesos insólitos, como la aparición transitoria de agujeros negros microscópicos. El asunto es muy importante para la física (ya les traeré noticias). Pero también puede ser importante para el sexo, siempre y cuando las 11 dimensiones que, al parecer, tiene el espacio basten para hacer más interesante la topología del Kama Sutra.

Chamacos méndigos

Usted ha oído hablar de los niños índigo, esos seres de luz cuántica hiperluminiscente y monocromática que vienen a rompernos los paradigmas. Ahora los científicos John April y George Fool, del Laboratorio Místico Cuántico de la Universidad de Arkham, han descubierto una categoría vibracio-espiritual superior a los niños índigo: los chamacos méndigos.

Los chamacos méndigos, según April y Fool, son seres de luz muy sensibles y vienen al mundo con la misión de poner a prueba nuestra paciencia y cordura, pero sólo para hacernos más tolerantes e instaurar así el reino de paz en el mundo. Aunque los chamacos méndigos son almas puras y bondadosas, llenas de luz, nunca se comen el desayuno, siempre se dejan la carne, no hacen la tarea, muerden a sus compañeritos de escuela y patean a la maestra, profiriendo insultos de operario de combi. Suelen reprimir sus emociones y no decirle nada bonito a nadie —antes bien todo lo contrario— porque, en su inmensa sensibilidad y luminiscencia, saben que pronto tendrán que partir a cumplir su misión cósmica y les duele pensar en lo tristes que nos pondríamos cuando se vayan si llegáramos a encariñarnos con ellos. Eso puede hacer que parezcan antipáticos, maleducados e insoportables, pero hay que tenerles paciencia porque son seres de luz. April y Fool, descubridores del fenómeno, recomiendan a los padres de chamacos méndigos usar sus habilidades intuitivas para sintonizarse con la energía de estos niños y crear ondas cuánticas supercoherentes en estados enredados de Einstein-Podolsky y Rosen de pura bondad infinita, consejo súper práctico que no dudo que aprovecharán muchos de mis lectores.

Lo que sigue es una grabación auténtica, registrada con micrófonos ocultos en la casa de una familia con un chamaco méndigo. Esta grabación puede servirles a los padres como muestra de lo que se debe hacer y lo que no se debe hacer con estos seres llenos de luz y sabiduría:

Padre: Querida, el niño acaba de provocar un corto circuito que fundió los fusibles de todo el edificio. Metió los dedos en el enchufe.

Madre: ¿Otra vez? ¡Ay, que muchachito tan picarón!

Padre: ¿No crees que sería hora de decirle algo, no sé, un regañito muy chiquito, por ejemplo?

Madre: No seas bruto, Ramiro. Es un ser de luz. Es natural que quiera meter los dedos en la toma de corriente, y si les causa pequeños incovenientes a los vecinos, todo es por el reino de paz que se avecina.

Padre: Querida, el niño acaba de matar al perro.

Madre: ¡Qué inmensa bondad! Seguro que, con su clarividencia, vio que al perro el destino le deparaba mucho dolor y decidió ahorrarle el sufrimiento a la pobre bestezuela.

Padre: No se lo ahorró: se lo adelantó.

Madre: Pero, a ver, ¿está sufriendo el perro?

Padre: Ya no.

Madre: ¿Ves?

Padre: Querida, el niño acaba de saltar por la ventana. ¿Llamo a la ambulancia?

Madre: No. Sin duda ya había llegado su hora de partir en misión cósmica de pacificación.

Padre: No, pos ahora sí va a haber paz…por lo menos en esta casa.

Madre: ¿Qué dijiste, Ramiro?

Padre: Nada, querida.

April y Fool han observado que, con la llegada de los niños índigo, y sobre todo de los chamacos méndigos, cada vez hay menos niños maleducados. Esto puede deberse a la misión de paz y de luz de estos enviados de los dioses… o simplemente, como dicen algunos descreídos malditos, a que los padres somos capaces de inventarnos cualquier justificación, por tonta que sea, con tal de no reconocer que nuestros hijos son un asco.

De piedras italianas a cráter mexicano

La semana pasada les mostré las piedras de los estratos del periodo Cretácico y el posterior periodo Daniano que me dio el paleontólogo Jan Smit en el cañón del Bottaccione, en Italia. En la formación rocosa de donde las tomamos la paleontóloga Isabella Premoli Silva encontró en 1962 una catástrofe microscópica: una extinción masiva y abrupta de especies de organismos llamados foraminíferos que flotan en las aguas del mar. Entre los dos estratos Isabella Premoli encontró una misteriosa capa de arcilla oscura sin fósiles.

Tratando de determinar cuánto tiempo representaban los dos centímetros de espesor de la capa de arcilla, el geólogo Walter Alvarez y sus colaboradores, en los años 70, encontraron otro misterio: una altísima concentración del metal iridio, que es poco común en la superficie de la tierra, pero muy común en las rocas espaciales. Después de descartar trabajosamente otras explicaciones, Alvarez y compañía concluyeron que la capa de arcilla iridiada del cañón del Bottaccione está hecha de los restos pulverizados de un meteorito de unos 10 kilómetros de diámetro que chocó contra la tierra hace 65 millones de años. En un artículo publicado en 1980 proponen que el polvo que se esparció por todo el mundo oscureció y enfrió el planeta durante varios meses, lo que llevó a la extinción a todas esas especies de foraminíferos, a los dinosaurios y a muchas especies más que desaparecieron a fines del periodo Cretácico.

Pero los paleontólogos y los geólogos no les creyeron. En primer lugar, estaban acostumbrados desde el siglo XIX a que los acontecimientos importantes de la historia del planeta siempre fueran graduales, jamás abruptos. En segundo lugar, ¿dónde estaba el cráter que dejaría el tremendo impacto que proponían Alvarez y sus amigos?

En otro lugar muy distinto -y en otro ámbito profesional- en 1978, Petróleos Mexicanos emprendió una amplia campaña de prospección petrolera. Antonio Camargo y Glen Penfield fueron a Yucatán a explorar el subsuelo desde fuera con métodos magnéticos. En particular, querían saber qué era una misteriosa estructura enterrada que otros geólogos petroleros habían vislumbrado en los años 40 usando mediciones de la gravedad local. Camargo y Penfield detectaron una anomalía magnética aproximadamente circular, de unos 200 kilómetros de diámetro: un cráter de impacto muy antiguo, sepultado por la sedimentación de millones de años.

Durante los 80 ardió el debate de la extinción por impacto. Además de la  falta de cráter, a Alvarez y sus colaboradores se les objetaba que los fósiles de dinosaurio iban desapareciendo gradualmente en los estratos geológicos hasta que, a fines del Cretácico, no quedaba ninguno, lo que indicaba que se habían extinguido poco a poco y no abruptamente. Pero en 1982 Philip Signor y Jere Lipps demostraron por medio de un análisis estadístico que hasta la extinción más abrupta de organismos grandes parecería gradual en el registro fósil. Cuando otros investigadores se pusieron a buscar evidencia de que las especies que parecían apagarse poco a poco en realidad sí habían durado hasta el último momento, la encontraron y se disipó esta objeción. Otros alegaban que debería haber indicios de tsunamis de 100 metros en algún lugar. A fines de los 80 se encontraron esos indicios en Texas, Tamaulipas, Nuevo León, Cuba y Haití. En 1990, el geólogo canadiense Alan Hildebrand se dijo que el impacto tendría que haber ocurrido por ahí, en la región del Golfo de México, y se puso a escarbar entre todo lo escrito acerca de geología de esa región... hasta que dio con el informe de Camargo y Penfield.

Hildebrand se reunión con los geólogos petroleros y en 1991 publicaron juntos (y con otros colaboradores) un artículo que hoy se considera clásico en el que reúnen muchas pruebas de que el cráter mexicano de Camargo y Penfield tiene todas las características que se esperarían del impacto que propusieron Alvarez y sus colaboradores en 1980 a partir de las piedras italianas. Con el cráter en mano, y sobre todo con la investigación que llevó a cabo en el cráter la UNAM durante los años 90, la hipótesis de impacto fue ganando adeptos. Aunque el debate no está totalmente zanjado, hoy la hipótesis de Alvarez es la que ha generado más consenso.

Un divulgador y un compositor en la transición K/T

Es hora de retomar este blog tras una ausencia larga. Estuve en Italia con una beca de la Fundación Civitella Ranieri de Nueva York para una estancia en un castillo del siglo XV donde conviví con un grupo de artistas de varias disciplinas y países mientras cada quien trabajaba en lo suyo (y luego les digo en qué estuve trabajando yo).

El castillo de Civitella Ranieri, Umbria, Italia (¡foto del autor!)

Muchas ideas científicas tienen lugar de origen. No me refiero a la universidad donde trabajaban sus creadores, sino a sitios que fueron importantes para el desarrollo de la idea; por ejemplo, lugares donde se encontró la evidencia más elocuente. Así, la teoría de la evolución por selección natural se relaciona con las islas Galápagos, cuyas especies endémicas (sobre todo las tortugas y unos pajaritos llamados pinzones) proclaman a gritos que los organismos del presente son modificaciones de los organismos del pasado, moldeadas por el entorno.

Los dinosaurios se extinguieron por culpa de un meteorito; esa idea también tiene un lugar de origen: el Cañón del Bottaccione, situado en los montes Apeninos, a espaldas de la ciudad de Gubbio, Italia. Ahí se encuentran afloramientos de estratos geológicos que se depositaron en las profundidades de un antiguo mar y luego emergieron y se deformaron con la rotación de la península italiana y la formación de los Apeninos. Junto a una estrecha carretera flanqueada por riscos abruptos hay una playa de estacionamiento para emergencias. En la pared de roca se ven claramente unos estratos geológicos blancos y rojos inclinados unos 45 grados. Las rocas del Cañón del Bottaccione se desmoronan con facilidad. Una red de alambre cubre la pared de roca para detener las lajas de piedra que se desprenden todo el tiempo. Detrás de las mallas hay un letrero oxidado que dice "sitio de importancia científica": aquí se descubrió la primera evidencia del impacto que acabó con los dinosaurios y muchas otras especies de plantas y animales hace 66 millones de años.

Faltando unas semanas para irme a a Italia se me ocurrió preguntarme dónde quedaba Gubbio. Pensando que sería lejos de mi castillo, busqué en Google Maps. Sorpresa: Gubbio estaba a escasos 30 kilómetros. ¡Tenía que ir a ver los estratos de la cañada del Bottaccione! Sería imperdonable no ir estando tan cerca, ¿cuándo se iba a repetir semejante oportunidad?

Fue hasta la última semana que pude organizarme para ir. Tenía las coordenadas de uno de los sitios de donde tomaron muestras Walter Alvarez y sus colaboradores en los años 70 (de hecho, las coordenadas las saqué del artículo de 1980 en el que Alvarez y sus colaboradores proponen la hipótesis de impacto a partir de la evidencia de los estratos). Había ido a Gubbio con mis compañeros de beca hacía unos días, pero no quise machacar con mis estratos geológicos más de lo necesario (íbamos a conocer la ciudad, que existe desde tiempos del imperio romano y es impresionante). Me limité a mirar por ahí y distinguir a lo lejos el caminito que se metía entre dos abruptas montañas donde yo sospechaba que se encontraba el objeto de mi peregrinación. Esa semana decidí jugarme el todo por el todo, y armándome de valor, busqué la dirección de correo electrónico de Walter Alvarez. No es nada difícil encontrar los datos de un científico, por famoso que sea: generalmente están en las páginas web de sus universidades y muchas veces en los artículos que publican. Me presenté como escritor científico de visita en Italia y con interés en la "transición K-Pg", como se llama técnicamente a la capa de arcilla oscura que estudiaron Alvarez y sus colaboradores. Le solicité simplemente que me recomendara alguien en Gubbio que pudiera indicarme adónde ir. No pedía yo más. Pero Walter Alvarez contestó con generosidad y calidez: le encantaría poder llevarme personalmente, pero no se encontraba en Gubbio; por suerte, por ahí andaba de vacaciones su amigo Jan Smit (codescubridor de la evidencia del impacto y la extinción abrupta), ¡que con mucho gusto me acompañaría! Quedé con Smit para el lunes 21 de junio a las 11 de la mañana en un restaurante llamado Osteria del Bottaccione, famoso entre los geólogos por encontrarse a unos pasos del afloramiento más conocido.

Ahí estaba yo ese día, pese a que soplaba un ventarrón helado y empezaba a llover (y la hostería estaba cerrada). Me acompañó mi compañero de beca y nuevo amigo, el compositor brasileño Alexandre Lunsqui, que estaba muy interesado en la historia de las piedras, sobre todo porque su esposa es geóloga (Alex le había comentado que estuvo en Gubbio la primera vez que fuimos y ella le había reclamado por no ir a ver los estratos geológicos). Jan Smit llegó con su esposa, la historiadora Jesse Bos. Caminamos hasta el afloramiento mientras Smit nos explicaba que con cada paso estábamos recorriendo miles de años de sedimentación.

Jan Smit y Alex Lunsqui caminando hacia el afloramiento de la transición K-Pg (antes K/T). A la derecha se ve la pared de estratos geológicos levantados por los movimientos tectónicos de Italia. Cada paso equivalía a unos 250,000 años a lo largo de la pared.

Los estratos del Cañón del Bottaccione son famosos entre los geólogos por lo bien conservados que están: en la cañada se pueden examinar las páginas de una historia continua que va de hace unos 150 millones de años hasta hace unos 45 millones de años. Jan Smit es paleontólogo (estudia fósiles). Es el máximo experto mundial en los fósiles y la geología de la transición K-Pg, que ocurrió hace 66 millones de años. Al llegar al afloramiento famoso vemos una zanja muy profunda entre las piedras del periodo Cretácico y las de la era posterior. Jan Smit nos explica que los geólogos se han llevado muchas muestras de la capa de arcilla que contiene material del meteorito, por eso se ve hundida. Con su martillo de geólogo desprende pedacitos de roca de ambos estratos y nos explica que contienen fósiles microscópicos de faunas muy distintas. Con una lente de campo nos muestra los fósiles. Yo no los veo muy bien. Para empezar, tengo que ponerme los lentes para la vista cansada, y además está empezando a hacer más frío y a llover más fuerte, pero me imagino que los fósiles están ahí. Ése fue el primer indicio que se encontró de que entre el Cretácico y la era Terciaria (hoy llamada Paleógeno) había ocurrido una extinción masiva y abrupta.

El profesor Smit le muestra los microfósiles a Alex Lunsqui. Detrás de Alex se ve la zanja de la capa de arcilla que contiene material del meteorito. Hoy sabemos que ese meteorito cayó en lo que hoy es la península de Yucatán. El impacto tuvo efectos globales catastróficos para muchas especies. Walter Alvarez encontró la evidencia en este preciso lugar, en los años 70, y Jan Smit la encontró en España por la misma época.

Estoy escribiendo un artículo sobre esta experiencia y lo que nos platicó Jan Smit para la revista ¿Cómo ves? El artículo se publicará en diciembre, en el número de aniversario, y contendrá más fotos y más detalles. Este post es una probadita de ese divertidísimo día.

Piedras rotuladas por Jan Smit. En la primera, del Cretácico, hay microfósiles de una gran diversidad de especies de foraminíferos, organismos marinos de conchas calcáreas llenas de agujeros que forman parte del plancton y que al morir se depositan en el fondo del mar. En la segunda, después del impacto, la mayoría de esas especies ya no están. 

El autor, muy ufano, junto al martillo de geólogo de Jan Smit.

Pruebas de la inflación (cósmica)

El lunes un equipo de 47 investigadores de varios países dirigidos por John Kovac, del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, anunció un descubrimiento que enloqueció a los cosmólogos, físicos expertos en gravedad, científicos dedicados a las teorías de unificación... y a sus muchísimos competidores que estaban en la misma búsqueda desde hace más de 10 años.

Kovac y sus colaboradores operan un instrumento llamado BICEP2 que está montado en una antena situada en el polo sur. Es el segundo "polarímetro de microondas" que construyen desde 2006. El instrumento peina una región pequeña del cielo midiendo diminutas diferencias de temperatura (de una millonésima de grado) en la luz más antigua del universo: la radiación cósmica de fondo, que se generó 380,000 años después del Big Bang cuando la espesa sopa de partículas y radiación que era entonces el universo se aclaró lo suficiente para que la luz pudiera transitar con libertad sin ser absorbida. La radiación de fondo se detectó por primera vez hace 50 años y se considera la prueba más convincente del Big Bang.

En el polo sur hay otra antena con los instrumentos de otro equipo llamado South Pole Telescope, en Chile opera otro más y en el espacio está desde hace cinco años el satélite Planck de la Agencia Espacial Europea. Todos estudian la radiación de fondo en busca de lo mismo: una señal particular, muy tenue, que debería haber quedado impresa en esa radiación si en los primeros instantes del universo éste se expandió del tamaño de un átomo al de un balón de fútbol en un tiempo brevísimo. Ese crecimiento explosivo e instantáneo, llamado inflación cósmica,  es necesario para explicar, entre otras cosas, por qué vemos hoy un universo que es al mismo tiempo inimaginablemente grande y muy parejo en todas direcciones. Lo propusieron en los años 80 Alan Guth y Andrei Linde, principalmente. La hipótesis inflacionaria sirva tan bien para explicar las dificultades del modelo original del Big Bang, que desde hace 30 años forma parte de nuestra teoría del origen del universo.

Pero no había pruebas directas de la inflación cósmica más allá de su poder explicativo. Por eso también hay alternativas, como el "universo ekpirótico" de Paul Steinhardt y Neil Turok. En este modelo el universo que vemos resurge cíclicamente de la colisión repetida de dos universos paralelos, sin inflación y sin momento inicial de densidad infinita (por lo demás, predice lo mismo que el modelo estandarizado del Big Bang).

Kovac y sus colaboradores recogieron datos durante tres temporadas entre 2010 y 2012 y luego los analizaron durante varios meses. Para octubre de 2013 ya estaban convencidos de que habían detectado la famosa señal impresa en la radiación de fondo, llamada modos B de polarización. La señal se debería ver como remolinos en la polarización de la radiación de fondo (la polarización es la dirección en la que vibran las ondas de luz), como si la viéramos en el fondo de una alberca. Estos remolinos y ondulaciones se deben a las ondas gravitacionales que generó el cataclismo inflacionario.

Se sabe por lo menos desde 1958 que el Big Bang debería de haber producido vibraciones del propio espacio llamadas ondas gravitacionales, y desde hace 20 o 30 que la inflación de Guth y Linde también. Las ondas gravitacionales primordiales deberían de haber dejado una huella impresa en la radiación de fondo de 380,000 años después. Así pues, encontrar los famosos modos B de polarización en la radiación cósmica sería como hacer el uno dos... o incluso el uno dos tres:

1) Sería prueba de que existen las ondas gravitacionales, predichas desde 1915 por la teoría general de la relatividad de Einstein, pero hasta el momento jamás observadas directamente pese a grandes esfuerzos desde hace décadas

2) También sería prueba de la inflación, y favorecería a Guth y Linde sobre Steinhardt y Turok y su universo ekpirótico

3) Por si fuera poco, al parecer también sería prueba de que la gravedad sí cumple las reglas de la mecánica cuántica y por lo tanto debería poderse unificar con las otras fuerzas fundamentales de la naturaleza

Aquí había en juego premios Nobel por montones. Después de mucho ordenar sus datos y escribir varios artículos largos para explicar la operación del BICEP2, el protocolo de recopilación de datos, el análisis y la interpretación de los resultados, la Colaboración BICEP2 (nombre del equipo de Kovac) se decidió a hacer público el resultado, con lo que les comió el mandado a sus competidores.

O se lo comerá. Falta que todo esto se compruebe. En asuntos de esta importancia no basta el resultado de un equipo de investigación, por sólido que parezca, para convencerse por completo. Los otros equipos que andaban en pos de los modos B de la radiación cósmica ahora tienen que ver si obtienen lo mismo que Kovac y sus colaboradores. Nadie está dando brincos y gritando "¡Gusanos! ¡Los hicimos morder el polvo de la derrota!" Pero si los otros equipos confirman el resultado (y la predicción de los entendidos es que lo harán) es premio Nobel casi seguro para Guth y Linde y para la Colaboración BICEP2. Veremos en octubre.

Ciencia instantánea

Mi trabajo como comunicador de la ciencia es interpretar y comentar la investigación científica y los acontecimientos del mundo de la ciencia. ¿Todos? No: sólo los que 1) me interesan y creo que pueden interesarle al público y 2) creo que puedo entender suficientemente bien para dar una explicación significativa. La dificultad principal es que, a diferencia de un comentarista de deportes como Pablo Carrillo, yo no puedo suponer que mi público se sabe las reglas del juego ni conoce su lenguaje. La investigación científica se expresa en lenguajes súper especializados. Cada disciplina científica tiene su propio dialecto.

El lenguaje especializado tiene la ventaja de ser compacto y preciso y la desventaja de que sólo lo entiende quien lo ha estudiado durante años: se gana en eficacia comunicativa pero se pierde en difusión. De ahí se desprenden 1) la necesidad de intérpretes y críticos como su seguro servidor, 2) la impresión común de que los especialistas en ciencias despepitan pura palabrería sin significado real y 3) la ilusión (y tentación) de forjarse una reputación científica despepitando pura palabrería sin significado real.

En 1996 el físico estadounidense Alan Sokal decidió que ya bastaba de tonterías: según él, en ciertas disciplinas académicas de las ciencias sociales (especialmente los "estudios culturales") el lenguaje técnico había degenerado en cháchara hueca (o quizá siempre lo había sido, sin pasar por el estado de lenguaje técnico de verdad). Para demostrarlo, Sokal redactó un artículo perfectamente absurdo pero eso sí: repleto de expresiones y términos muy de moda en el ámbito de los estudios culturales, y lo envió a una prestigiosa revista del gremio llamada Social Text.

Se supone que las revistas académicas tienen filtros muy estrictos para publicar. El más importante y sagrado es la "revisión por pares": el texto es analizado por expertos independientes que deciden si es original, importante y coherente. La revisión por pares es deber y orgullo de las publicaciones académicas... y el pretexto para cobrar unas cuotas de suscripción estratosféricas, que normalmente pagan las instituciones de investigaciones, no los individuos.

El texto de Sokal fue publicado y con esto, según él, quedó demostrado que las ciencias sociales posmodernas son pura palabrería hueca. La idea, claro, es que eso sería imposible en el ámbito de las ciencias naturales y sus derivados...

En 2005 Jeremy Stribling y otros estudiantes de posgrado del MIT en ciencias informáticas diseñaron un programa que genera falsos artículos de investigación tomando al azar términos técnicos y palabrejas domingueras de la disciplina. Con su juguetito, llamado Scigen, generaron un artículo y lo enviaron como ponencia a un congreso internacional. Los congresos, como las revistas, también tienen revisión por pares y la cobran. El artículo fue aceptado. Luego Stribling y sus amigos pusieron su generador de cháchara científica gratis en internet... y abrieron la caja de Pandora.

El año pasado Cyril Labbé, de la Universidad Joseph Fourier de Grenoble, Francia, detectó cientos de artículos generados con Scigen en las publicaciones de la importantísima editorial científica Springer de Alemania y del Instituto de Ingenieros Electricistas y Electrónicos de Estados Unidos (IEEE). También los  detectó en memorias de congresos. Esto ha sido muy vergonzoso para las revistas y congresos que se supone que tienen revisión por pares, pero también sugiere algo más inquietante: Jeremy Stribling y sus amigos lo hicieron de broma y para probar el sistema de publicación científica (casi como un servicio, pues), pero ¿cuántas personas no habrán usado Scigen para forjarse credenciales académicas falsas?

Cyril Labbé desarrolló un programa de computadora para detectar texto generado por Scigen y Springer y el IEEE ya han retirado los artículos falsos, pero ¿cómo llegaron a publicarse en revistas de ciencias "duras" con revisión por pares? (¡Tómala, Alan Sokal!)

Hay quien piensa que Sokal es un héroe por haber desenmascarado a los estudios culturales. Otros piensan que no les hizo ningún favor ni a la ciencia ni a otras disciplinas académicas. Lo mismo pasará ahora con Jeremy Stribling y los otros autores de Scigen. Su broma reveló un problema muy importante en el mundo académico (qué bueno), pero también potenció el problema poniendo Scigen a disposición no sólo de otros bromistas (y hay muchos), sino de personas sin escrúpulos, que las hay en todas las profesiones.

Un hoyo negro en el centro de nuestra galaxia

La paciencia se recompensa en la ciencia como en el resto de la vida. El equipo internacional de astrofísicos dirigido por Stefan Gillesen, del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, lleva más de 20 años siguiéndole el rastro a un enjambre de estrellas concentradas en una región relativamente pequeña en torno al centro de la galaxia. Otro equipo, dirigido por Andrea Ghez, también ha estado tras la pista de esas estrellas, que son interesantes porque, a diferencia de las que vemos en el cielo nocturno que no cambian apreciablemente de posición en miles de años, éstas se mueven notablemente rápido. En esos 20 años los equipos de Gillesen y Ghez han visto por lo menos una de esas estrellas completar una órbita elíptica alrededor de... ¿alrededor de qué?

Pues alrededor de un objeto relativamente pequeño, pero tremendamente masivo, y que no se ve. Desde 1974, cuando Bruce Balick y Robert Brown detectaron en esa posición una fuente emisora de ondas de radio y rayos X, se sospecha que es un agujero negro. Semejante objeto estaría rodeado de un torbellino de gas y polvo que está cayendo al agujero negro en órbitas apretadas, un poco como el remolino que se forma en la tina cuando uno destaba el tubo de drenaje. El gas y el polvo se calientan por fricción y emiten la radiación que observaron Balick y Brown. Con las observaciones de estos equipos se ha confirmado en los últimos años que el objeto, llamado Sagitario A*, tiene, en efecto, una masa muy grande: unos cuatro millones de veces la del sol, y que ocupa una región muy pequeña del espacio, pero no sabemos nada del hipotético remolino de gas  y polvo, llamado técnicamente "disco de acreción".

En 2011 Gillesen y sus colaboradores reportaron en la revista Nature que, además de las estrellas que les han permitido deducir la masa del agujero negro del centro de la galaxia, en el tumulto que se ve en esa región hay un objeto difuso que va casi directamente hacia Sagitario A* a una velocidad de cerca de 2000 kilómetros por segundo que va en aumento evidente. Gillesen y su equipo reportan que el objeto tiene una temperatura de unos 200 grados centígrados, por lo que no puede ser una estrella, y concluyen que es una nube de gas y polvo que se ha ido alargando conforme se acerca al centro de la galaxia, y que alrededor del verano de 2013 debería pasar por el punto de su órbita que más se acerca al agujero negro. En un artículo más reciente el equipo consigna datos más refinados y resultados obtenidos con modelos de computadora que simulan el movimiento de la nube alrededor del hoyo negro. Según estos estudios, el objeto llegará al punto más cercano alrededor del 31 de marzo de este año.

Ese punto más cercano está unas 200 veces más lejos de Sagitario A* que la Tierra del sol, pero es suficientemente cercano para que la gravedad del agujero negro estire la nube de gas, llamada G2, y la haga brillar más intensamente. Gillesen y sus colaboradores esperan que partes de la nube se acerquen mucho más y choquen con el disco de acreción, lo que ocurriría a lo largo de unos cuantos años a partir de hoy. Sería como dirigir una linterna hacia un rincón oscuro del universo porque generaría luz de distintos tipos. De esa luz, así como del tiempo que tarde en aparecer, se podrá inferir lo que ocurre cerca del hoyo negro y de paso probar nuestro conocimiento de estos objetos, hasta hoy casi exclusivamente teórico.

Días fosilizados

Edmond Halley descubrió su famoso cometa comparando registros históricos de apariciones de cometas, a partir de los cuales concluyó que, entre el caos de apariciones sin ton ni son, había repeticiones cada 75 años. Halley postuló que correspondían a un mismo objeto, predijo el año en que el objeto debería volver y se murió (un tiempo después). Al año siguiente apareció el cometa puntualmente.

Se ve que a Halley le gustaban los registros astronómicos antiguos, porque en ellos descubrió otra cosa: que los eclipses de sol del pasado no habían ocurrido donde deberían, según los cálculos que Halley realizó con los métodos y los datos más modernos de su época; en particular, las leyes de su amigo Isaac Newton. Por si fuera poco, el astrónomo notó que la discrepancia era mayor mientras más antiguo fuera el eclipse y observó que sus cálculos y los registros antiguos se armonizarían suponiendo que la rotación de la Tierra se había ido frenando a un ritmo constante (y muy pequeño). Halley nunca llegó a proponer ningún mecanismo que pudiera frenar la rotación de la Tierra.

Pero el filósofo alemán Immanuel Kant, unas décadas más tarde, sí: Kant propuso que las mareas, provocadas por la luna, ejercían fricción sobre la parte sólida del planeta y le robaban energía de rotación. La luna atrae más intensamente la parte de la Tierra que le queda más cerca porque la fuerza de gravedad disminuye con la distancia. Este exceso de fuerza de un lado deforma la Tierra, o más bien su parte más deformable: los océanos. Debajo de la luna el mar se levanta un par de metros (y del lado opuesto del planeta también). Pero la Tierra gira de oeste a este mucho más rápido (una vuelta en 24 horas) de lo que gira la luna alrededor de la Tierra (una vuelta en 28 días), de modo que el bulto de agua se va quedando atrás y vemos las mareas recorrerse hacia el oeste, con la luna. Las olas de la marea alta en las costas ejercen fricción en la parte sólida y la retrasan un poco.

Lo que sigue tal vez no está en el razonamiento original de Kant, pero es asombroso: el bulto de agua, por estar en contacto con la tierra que gira más rápido, se adelanta un poco respecto al paso de la luna. Esta ligerísima asimetría en la distribución de masa de la Tierra le da a la luna un tirón gravitacional extra hacia el este, como el impulso que le da a una piedra una honda. Al mismo tiempo que se frena la rotación de la Tierra (y el día se alarga a razón de 2 segundos cada 100,000 años, cifra moderna), la luna adquiere más velocidad de translación y se va alejando de la Tierra. Así pues, en el pasado los días eran más cortos y la luna estaba más cerca.

Dos segundos cada 100,000 años es una cifra insignificante en nuestra vida cotidiana, e incluso a lo largo de toda una vida humana. Parece otro de esos casos en que los científicos se ponen a buscarle tres pies al gato. Pero la Tierra es muy antigua: hoy sabemos por varias pruebas independientes que tiene unos 4,500 millones de años de antigüedad. Si suponemos que la rotación se ha ido frenando al mismo ritmo por mucho tiempo (lo que es mucho suponer, pero supongámoslo de todos modos), entonces en tiempos de los dinosaurios, hace unos 100 millones de años, el día duraba 33 minutos más. Y cuando aparecieron los primeros dinosaurios, hace 300 millones de años, duraba hora y media más. O eso indica la teoría astronómica. ¿Hay manera de comprobarlo independientemente de este cálculo a partir de las mareas y la fricción?

Lo primero es observar que, si bien la duración del día (una vuelta de la Tierra sobre sí misma) cambia por la fricción de las mareas, la duración del año (una vuelta alrededor del sol) no tiene por qué cambiar, y todo indica que debe haberse mantenido constante prácticamente desde el origen del planeta. Eso quiere decir que en el pasado cabían más días en un año. ¿Cómo podríamos confirmarlo?

En 1963 el paleontólogo John Wells, de la Universidad Cornell, publicó un artículo en la revista Nature. En su artículo, titulado "Crecimiento de corales y geocronometría", Wells se queja de que los métodos de datación de fósiles por isótopos radiactivos (como el famoso método del carbono 14) son muy caros. Esos métodos, empero, les han permitido a los paleontólogos ponerles fechas y duraciones a las etapas de la vida en la tierra que se reconocen en el registro fósil. Así, el periodo Cretácico terminó hace 65 millones de años, el Jurásico hace 135 y el Triásico hace 180. Más atrás en el tiempo, el periodo Cámbrico, según los isótopos radiactivos, empezó hace 600 millones de años y terminó hace 500. Luego Wells cuenta la historia de la fricción de las mareas y la duración del día y concluye que deben poderse relacionar las antigüedades de los fósiles (determinadas por isótopos radiactivos) con la cantidad de días que cabían en un año (calculada a partir de la cifra de 2 segundos cada 100,000 años que arroja la astronomía): a fines del Cretácico había unos 371 días por año, en el Jurásico 377 y en el Triásico 381. Y a finales del Cámbrico debería de haber unos 412 días por año. Muy bien. ¿Habrá un método independiente de comprobar esta relación entre antigüedad y número de días por año? En otras palabras, ¿habrá fósiles de los días del pasado remoto?

La paleontología al rescate, vocifera Wells. Los corales tienen franjas de crecimiento parecidas a los anillos de los árboles (y aprovechemos para recordar que, pese a todas las apariencias, los corales son animales, no plantas). Todo el mundo supone que cada anillo representa el crecimiento de un año y refleja los cambios de temperatura y de nutrientes disponibles, pero Wells lamenta que no haya experimentos que lo confirmen. "Hay cierta evidencia de que las fluctuaciones del suministro de nutrientes tienen poco efecto en la tasa de crecimiento de los corales", dice el autor. De modo que ¡precaución! Supongamos, con todo, que sí son franjas de crecimiento anual. Esto no nos dice nada que sirva para confirmar las antigüedades de las eras geológicas, sólo nos puede dar duraciones y sucesiones, mas no instantes precisos en el tiempo (geocronología, mas no geocronometría).

Pero dentro de las franjas anuales hay franjas mucho más finas. También corresponden a cambios de la tasa de crecimiento, pero de periodo menor que el anual. Podrían corresponder a muchas cosas: ciclos de actividad reproductiva, meses lunares, semanas, días, horas... Wells propone que las franjas finas son franjas de crecimiento diario; después de todo, dice, hay indicaciones de que el nivel de absorción de calcio del tejido coralino disminuye por la noche, lo que induciría un crecimiento al compás de los días. Entonces se pone a contar la cantidad promedio de franjas finas que caben en una franja anual en corales vivos... ¡y encuentra que se acerca a 360! "Esto sugiere fuertemente, salvo confirmación experimental, que estas líneas de crecimientos son diarias o circadianas", dice Wells.

"El paso siguiente, por supuesto, es tratar de determinar el número de líneas de crecimiento por año en corales fósiles". Claro. Superando ciertas dificultades, Wells encuentra unos cuantos fósiles de distintas regiones y de antigüedad Devónica (unos 350 millones de años), cuenta las franjas, y le da entre 385 y 410, es decir, grosso modo, 400 días por año, lo que caza bien con los datos isotópicos y astronómicos. Muy ufano, pero muy precavido como buen científico, y en el tono impersonal de rigor, Wells dice: "no se afirma que el crecimiento de los corales demuestre que ninguno de estos dos métodos es correcto; se sugiere más bien que la paleontología bien puede ofrecer un tercer tipo de pistas estabilizadoras, mucho más baratas, en el problema de la geocronometría". O dicho de otro modo, mi modesta ciencia da un método más cómodo y barato de medir las antigüedades de los fósiles que esas princesas, la astronomía y la geofísica. Al final el autor sugiere que se lleven a cabo estudios más rigurosos con otros organismos que también registren crecimientos diarios. Así se hizo, y los estudios reforzaron la conclusión tentativa de John Wells.

Halley se extrañó en el siglo XVIII de la discrepancia entre sus cálculos de las posiciones de los eclipses y los registros históricos y propuso que la rotación de la Tierra se hacía más lenta con el tiempo. Kant sugirió un mecanismo para explicar este efecto. Los astrónomos del siglo XX lo midieron con toda precisión. John Wells lo encontró fosilizado en las entrañas de organismos modestos que vivieron cuando los días eran más breves.

La supernova del 21 de enero

El 21 de enero Steve Fossey, profesor de astronomía del University College de Londres, estaba enseñándoles a unos estudiantes a operar un telescopio de 35 centímetros en el Observatorio de la Universidad de Londres. Para demostrar cómo se usa el instrumento, Fossey lo dirigió a la galaxia M82, conocida como "galaxia del puro" porque la vemos de canto y su perfil recuerda la forma de un puro. Cuando aparecieron las imágenes en la pantalla de la computadora, Fossey y sus estudiantes vieron un punto de luz muy brillante cerca de un extremo. Compararon con fotos de la misma galaxia que encontraron en internet y confirmaron que el punto de luz no estaba. Observaron la galaxia con otro telescopio por si el punto era un defecto del espejo del primero. El punto volvió a aparecer. Fossey se puso en contacto con otros astrónomos y al poco tiempo confirmaron que 1) no era un asteroide que por casualidad fuera pasando frente a la imagen de la galaxia, mucho más lejana, y 2) el espectro de su luz correspondía a una supernova, una estrella que explota. Al día siguiente la supernova de Fossey y sus alumnos ya tenía nombre oficial: SN 2014J. Si una supernova es la "2014J" quiere decir que en 2014 ya se descubrieron las A, B, C, D, E, F, G, H e I: o sea, que es la décima supernova descubierta en lo que va del año. ¿Por qué entonces tanto revuelo? 1) Porque la SN 2014J está relativamente cerca: las supernovas de todos los días están en otras galaxias (la última que se vio en la nuestra le tocó a Johannes Kepler en 1604, pero la estrella Betelgeuse podría darnos una sopresa cualquier día entre hoy y dentro de un millón de años). Las distancias a las galaxias lejanas se miden en miles de millones de años luz. La M 82 está sólo a 12 millones de años luz: como quien dice a la vuelta de la esquina. Con los telescopios más grandes y los observatorios espaciales, es como tener asiento de primera fila... o a lo mucho de segunda. 2) Para que una estrella muera en una explosión de supernova es necesario que tenga una masa superior a 1.44 veces la masa del sol, límite que calculó el astrofísico hindú Subrahmanyan Chandrasekhar en los años 30. Las supernovas vienen en dos tipos, principalmente: las tipo II son estrellas individuales de masas superiores al límite de Chandrasekhar. Como la masa puede tener cualquier valor por encima del límite, estas supernovas varían mucho en intensidad luminosa; las de tipo Ia, en cambio, son estrellas más pequeñas en sistemas de dos estrellas que van absorbiendo material de su compañera. Al rebasar el límite de Chandrasekhar se vuelven inestables y explotan. Por lo tanto, explotan todas aproximadamente con la misma masa, lo que las hace aproximadamente igual de brillantes. Las supernovas tipo Ia son las preferidas de los astrofísicos porque son como focos del mismo wattaje: como brillan todas igual (más o menos), su brillo aparente se puede usar para deducir a qué distancia se encuentran. Los astrónomos miden distancias en el espacio por un método escalonado: por triangulación a las estrellas más cercanas y por una serie de extrapolaciones para las estrellas más lejanas, luego para las galaxias cercanas y finalmente para las más lejanas. Con cada paso se introducen errores, lo que significa que las distancias de las galaxias son relativamente imprecisas. El brillo aparente de las supernovas Ia es la base del método más socorrido para medir distancias a galaxias lejanas. A partir de esas distancias se puede deducir la velocidad de expansión del universo y también su antigüedad. En 1998 dos equipos internacionales usaron este método para descubrir que la expansión se está acelerando, contra toda predicción anterior; y unos años más tarde otros astrónomos lo aplicaron para establecer con gran precisión que el universo tiene 13,800 millones de años (antes la antigüedad del universo se calculaba entre 10,000 y 20,000 millones de años, que es como decir "tengo entre 40 y 80 años"). Pero el método de las distancias a partir del brillo de las supernovas Ia depende de que tengamos por lo menos una cuya distancia se pueda confirmar por otros medios (lo que se conoce como calibrar la escala de distancias). Esto, claro, ya se ha hecho y por eso el método ha sido tan fértil, pero mientras más datos tengamos, mejor. El 22 de enero se publicó el descubrimiento en la Oficina Central de Telegramas Astronómicos de la Unión Astronómica Internacional. De inmediato se lanzó una campaña de observación con telescopios más grandes y observatorios espaciales. Por estos días la supernova está alcanzando su brillo máximo. Después se irá apagando poco a poco, pero su evolución servirá para entender mejor esta clase de supernovas (en la ciencia siempre quedan dudas y no estamos completamente seguros de que las Ia funcionen como suponemos). Con esto se podrá calibrar mejor la escala de distancias intergalácticas y confirmar el ritmo de expansión y la antigüedad del universo. De paso, la supernova es como una linterna que se enciende en un rinconcito oscuro de su galaxia; mientras dure la luz, se puede aprovechar para atisbar en ese rincón y estudiar el material interestelar de la M82. Eso es sacarle jugo a un punto de luz en la pantalla.

Gotas estroboscópicas

Hace muchos años, cuando era estudiante de física en la Facultad de Ciencias de la UNAM, vi este experimento en un seminario para estudiantes que se hacía los viernes a las 3:00 de la tarde con el título "Sobre física y esas cosas". El título es horrible, pero el seminario era muy divertido. No recuerdo quién presentó este bonito experimento, pero de todos modos le mando un caluroso agradecimiento al anónimo autor.

Casi treinta años me guardé la ilusión de ver otra vez este efecto. Ahora que soy profe de prepa cada año les pido a mis alumnos que me ayuden a cumplirla, para lo cual les cuento la historia y les digo más o menos cómo funcionaba el experimento; ellos hacen todo lo demás con un mínimo de indicaciones mías. En su reporte de laboratorio tienen que interpretar lo que ven. ¿Quién se anima a echarles una manita?