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La forma del átomo I

Modelo planetario del átomo

Todo el mundo conoce la imagen del átomo formada por varios electrones dando vueltas a un núcleo como planetas orbitando alrededor del Sol. Esta figura la creó en 1904 un físico japonés llamado Hantaro Nagaoka y aunque constituye la percepción más común del átomo, está equivocada.

Según la mecánica cuántica, las partículas elementales tienen una apariencia un tanto borrosa. Los electrones se parecen más bien a aspas de un ventilador que gira. Es decir, el electrón no ocupa una órbita definida, sino una nube o zona del espacio donde existe la probabilidad de encontrarlos. El siguiente vídeo, elaborado por el canal NOVA de la televisión pública americana PBS, ilustra a la pefección cómo es en realidad un átomo:

Literalmente, un átomo no se parece a nada que hayamos visto antes. Tal vez, debido a esta incapacidad de poder someter al mundo subatómico a nuestro sentido común, el modelo planetario del átomo, ordenado y mecanicista, se siga enseñando en las escuelas y haya inspirado a multitud de artistas desde su formulación en los primeros años del siglo XX. Fue entonces cuando surgió en las más variadas ramas del conocimiento un mismo interés por descomponer el objeto de estudio en sus unidades mínimas: desde las partículas subatómicas en la física a las cadenas del ADN en la genética o los factores conductuales en psicología.

En arte, el equivalente de esta tendencia fue la abstracción. Las vanguardias artísticas, en su búsqueda de un lenguaje renovado que expresara una realidad más completa y diversa, no dudaron incorporar los avances científicos de la época, especialmente, los relacionados con la nueva física de la fragmentación de la materia. La idea de que un mensaje visual complejo se puede construir a partir de elementos simples se convirtió en uno de los principios básicos del arte abstracto.

Kandinsky, anatomía de un lienzo

"Composición VIII", Wassily Kandinsky

Tal vez le corresponde a Vassili Kandinsky la contribución más lúdica a esta nueva concepción del arte. Su interés por la ciencia fue una constante en su vida y ejerció una profunda influencia en su obra. Uno de los descubrimientos científicos más decisivos en su pintura y que sirvió de justificación teórica en el proceso de abandono del naturalismo a la abstracción une sus raíces en la composición atómica de la materia. No es casualidad que sólo pasaran diez años entre la creación de su pintura más representativa “Composición VIII” (1923) y la aparición del modelo atómico del físico Niels Bohr en 1913.

"Several circles", Wassily Kandinsky

Gracias a su erudición, Kandinsky supo entender la nueva realidad, más allá de las percepciones y sin determinismo, que la mecánica cuántica planteaba. En palabras del pintor, refiriéndose al descubrimiento de las partículas subatómicas: “Un acontecimiento científico vino a eliminar uno de los obstáculos más importantes de este camino. Fue la división del átomo. En mi alma, la desintegración del átomo era lo mismo que la desintegración del mundo entero.”

La nueva era de la incertidumbre era para él un logro que confirmaba la fortaleza de la ciencia y, a su vez, una oportunidad de cambio para el arte. “Allí están los sabios profesionales que analizan una y otra vez la materia, que no tienen miedo a ninguna pregunta, y que finalmente ponen en tela de juicio la misma materia sobre la que ayer descansaba todo y sobre la que se apoyaba todo el universo”, expresó.

"Circles in a circle", Wassily Kandisnky

La materia ya no era algo rígido, aprehensible mediante los sentidos, sino un complejo enredo de materia y vacío, unida por fuerzas que apenas comenzaban a estudiarse. “Todo se hacía precario, inestable, blando. No me hubiera asombrado ver una piedra fundirse en el aire frente a mí y hacerse invisible”, explicó. Kandisnky no dudó en convertir este sentimiento de pérdida total del sentido y de colapso de las bases preexistentes en una conversión a la abstracción y concentró sus esfuerzos pictóricos en visualizar esa inestabilidad material e invisible.

Dalí y la mística nuclear
Dalí también se sintió fascinado por la teoría cuántica. El llamado periodo nuclear de Dalí empieza con el lanzamiento de la bomba de Hiroshima: “La explosión atómica el 6 de agosto de 1945 me había estremecido sísmicamente. A partir de entonces el átomo se convirtió en mi sujeto de reflexión preferido. Muchos paisajes pintados en este periodo expresan el miedo enorme que sentí con el miedo de la explosión“.

"Las tres esfinges de bikini", Salvador Dalí

Interesado por el mundo escondido de los sueños y del psicoanálisis, la física de partículas significó para él la posibilidad de conocer metafóricamente los misterios insondables de la materia. “En la actualidad el mundo exterior -el de la física- ha trascendido al de la psicología. Mi padre hoy es el doctor Heisenberg”, manifestó. Para el pintor, el Principio de Incertidumbre formulado por el físico era algo absolutamente surrealista: “Esta es la razón de que yo, que hasta ahora sólo admiraba a Dalí, comience admirar a ese Heisenberg que se parece a mi”.

La desintegración de la materia y la liberación de la energía como consecuencia de las fuerzas que unen las partículas subatómicas serán, desde entonces, algunos de los temas recurrentes de Dalí. “Deseaba ver y comprender las fuerzas y leyes ocultas de las cosas, evidentemente para llegara a dominarlas”, declaró el pintor quien se consideraba a sí mismo como un “medio excepcional para penetrar en el corazón de las cosas”. Llegó a manifestar: “En la comarca del Empordán el único átomo que se encuentra en periodo de fabricación es el átomo de Dalí”.

"Galatea de las esferas", Salvador Dalí

El pintor se sintió, sobre todo, cautivado por la representación esférica de los átomos. En su universo atómico, los objetos se descomponen en partículas corpusculares que flotan en un estado de aparente inmovilidad a través de fuerzas de atracción y repulsión recíproca. “Sumido en una gran efervescencia de ideas, decidí acometer la solución plástica de la teoría cuántica, e inventé el realismo cuantificado para convertirme en dueño de la gravitación”, expresó.

"La separación del átomo (Desmaterialización cerca de la nariz de Nerón)", Salvador Dalí

La tensión superficial, la fuerza de origen atómico que impide que los materiales se mezclen, sirvieron a Dalí para justificar una vuelta al misticismo en el que incorporó elementos tradicionales de la pintura religiosa. “La virgen no asciende al cielo rezando. Sube hacia él impulsado por la fuerza misma de sus antiprotones”, comentó. Consideraba las partículas y antipartículas como “elementos angelicales” y manifestó: “Con los pi-mesones y los más gelatinosos e indeterminados neutrinos deseo pintar la belleza de los ángeles y de la realidad (…) Si los físicos producen antimateria, les está permitido a los pintores, ya especialistas en ángeles, pintarlas.”

Un Universo de preguntas

¿Dios o la materia?

Portada del libro '¿Dios o la materia?'. Editorial Áltera

Hace unos meses apareció publicado un libro bajo el título “¿Dios o la materia?” (Ed. Altera, 2008). Podría parecer una obra más de las muchas que se han lanzado al mercado editorial como remedio homeopático para la existencia. Sin embargo, dos aspectos llaman la atención: el primero, que se plantee bajo signos de interrogación, lo que sugiere la sana costumbre de proponer preguntas en lugar de ofrecer verdades únicas; y el segundo, un tentador subtítulo aclarando lo que en él se ofrece:”un debate sobre cosmología, ciencia y religión”. Es decir, que nos encontramos en un cruce de caminos, un intento de acercar, después de más de dos siglos de alejamiento mutuo, la cultura científica y la humanista. Como en todo diálogo se necesitan al menos dos personas, un investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias, Martín López Corredoira, y un filósofo de la Universidad de Bremen (Alemania), Francisco Soler Gil, se han planteado el propósito de dejar de lado los particularismos que los separa y ofrecer al lector la posibilidad de posicionarse por sí mismo sobre la eterna pregunta de la creación. No hay que olvidar que el conocimiento se inicia con las noches estrelladas, cuando surge la irremediable pregunta de cómo empezó todo.

La separación de saberes
La ciencia y la filosofía avanzaron juntas durante muchos siglos en el intento de dar una explicación satisfactoria a las propiedades de la naturaleza y, también, de nosotros mismos. “Antiguamente, un filósofo serio trataba de saber todo lo referente a las ciencias naturales de su época”, explica Soler Gil. Sin embargo, todo cambió con la revolución científica del siglo XVII. El triunfo definitivo de la física de Newton auguró un futuro donde las verdades dejaron de estar vetadas para el hombre y el método teórico-experimental se erigió como el único y más exitoso modo de descifrar el sistema del mundo. En este sueño de rigor que no admitía más que certezas absolutas en base a demostraciones empíricas, los filósofos se encerraron en las universidades, huyendo de las preguntas capitales, los problemas últimos que siempre habían preocupado al hombre, a favor de cuestiones más asépticas y difíciles de comunicar. “El exceso de erudición ha llevado a la filosofía a perder el contacto con la realidad y la visión de conjunto”, explica el filósofo de la Universidad de Sevilla, Juan Arana, autor del prólogo del libro.

Al desapego inicial  pronto le siguió la desconfianza. “Si vamos a una facultad de filosofía sigue habiendo cierta aversión a la ciencia; consideran que los científicos son sólo obreros del saber, pero el pensamiento real está en la filosofía”, critica el astrofísico López Corredoira, aunque añade que el desinterés es desgraciadamente mutuo: “en las estudios científicos se ve la filosofía como un pasatiempo, algo que tuvo su gloria, pero lo importante es hacer un gran telescopio y sacar más y más datos”. Para el investigador la relación está desequilibrada, “sobran datos y faltan preguntas”.

Si bien la filosofía está condicionada por la propia experiencia, la ciencia se ayuda de instrumentos externos para percibir aspectos de la naturaleza insospechados. En el propósito común de comprender cómo son las cosas, “la filosofía del siglo XXI no debe estar de espaldas al desarrollo de la ciencia, sobre todo, en aquellos temas que tengan que ver con la realidad  y el conocimiento del ser”, afirma López Corredoira, tal vez quien mejor representa esta voluntad de mestizaje al compaginar la investigación astrofísica con la publicación regular de ensayos filosóficos. Para Soler Gil, también de formación científica y dedicado a la Filosofía de la Física, “si se considera la ciencia como la tarea de recopilar datos, ninguna de las teorías importantes de la historia de la física se hubieran creado; todo surge por un intento de descubrir la realidad que se oculta detrás de los fenómenos y esa es la función de la filosofía, plantearse preguntas”. Y sitúa el éxito de Newton y Galileo en que “eran físicos y filósofos al mismo tiempo”.

Ejemplar de "Principios matemáticos de la filosofía natural", obra publicada por Newton en 1687 donde desarrolló sus conocidas teorías sobre el movimiento y la gravitación. Además de su importancia científica, el físico consideró que se trataba de una obra filosófica ya que proponía una descripción mecanicista de la realidad

Ejemplar de "Principios matemáticos de la filosofía natural", obra publicada por Newton en 1687 donde desarrolló sus conocidas teorías sobre el movimiento y la gravitación. Además de su importancia científica, el físico consideró que se trataba de una obra filosófica ya que proponía una descripción mecanicista de la realidad

Aunque son cada vez más los que perciben la necesidad de un proyecto interdisciplinar, no siempre el acercamiento ha sido positivo. “Hay muchos filósofos que se han acercado a la ciencia, pero a la más especulativa, y han creído ver en la ciencia lo que no hay”, advierte López Corredoira. Y señala el ejemplo de la mecánica cuántica como una moderna “chistera de mago” donde cualquier explicación tiene cabida. “Alguien que únicamente ve la parte esotérica y exótica de la ciencia, sin comprender la parte matemática o técnica, sólo ofrecerá una versión sesgada”, declara el investigador.

Cosmología, punto de encuentro
El origen y el destino del Universo, la infinitud, la nada, el azar, el espacio-tiempo, etc. son extravagantes conceptos que la ciencia, y en particular una joven disciplina, la Cosmología, ha rehabilitado tras los éxitos de la astronomía y la astrofísica en los últimos 50 años. “Las viejas preguntas vuelven a ser formuladas; los cosmólogos han hecho incursiones en la metafísica que dejan asombrados a los filósofos más ambiciosos”, afirma Arana y sitúa el triunfo de esta disciplina en ser “el último lujo de la humanidad ya que estudia el Universo simplemente porque al hombre le interesa saber dónde está, no por su repercusión inmediata”. Sin embargo, “si bien en otra época se especulaba mucho, ahora -matiza López Corredoira- se ha encontrado la manera de abrazar estas cuestiones científicamente”.

Aunque Arana reconoce que “la cosmología tienen un lenguaje matemático y una conexión con la astronomía de observación que no tiene el filósofo, el momento especulativo es importante en las dos disciplinas; no tienen la evidencia empírica necesaria para hacer una teoría con seguridad”.  Y considera el camino de la especulación más esperanzador que inquietante: “esa libertad de imaginar, de crear nuevos conceptos y buscar nuevos horizontes es un ejemplo a seguir para muchos filósofos”.

Sin duda, en los últimos años ha habido una proliferación de supuestos que ha desconcertado a muchos en la medida que la cosmología iba dejando atrás el complemento observacional a favor de una senda más especulativa. Este supuesto es corroborado por López Corredoira en su labor diaria como astrofísico: “en cosmología hay evidencias empíricas, pero quizás no tantas como nos quieren hacer ver”. Y  añade: “la limitación es clara, no podemos ver el origen del Universo ni reproducirlo en laboratorio, sólo podemos observar las galaxias, la radiación que nos llega y cuatro cosas más y con eso reconstruir nuestro modelo; es como un detective que tiene dos pistas y tiene que imaginar el asesinato, puede acertar o se puede equivocar”.

Es precisamente aquí donde Soler Gil sitúa la importancia de integrar las disciplinas: “a un científico siempre le interesará saber si los modelos utilizados son una descripción de la realidad o un ajuste de los datos; llegado el momento, se requiere de espíritu crítico respecto a los modelos imperantes y la filosofía es la mejor herramienta”. También López  Corredoira comparte esta idea: “los filósofos son más conscientes de los procesos humanos, siempre están desconfiando del método, de la epistemología, vigilando cada proceso; los científicos no sospechan de nada, piensan que todo es liso y llano, que de los datos va a salir la verdad”.

La religión del Big Bang
Tal vez, en el mercado de teorías cosmológicas, el Big Bang es la más aceptada, aunque su escenario aún está lejos de ser satisfactorio. “Hay gente que piensa que el modelo ya está finiquitado, pero no es así; los elementos que tenemos no son suficientes en mi opinión para tener una teoría cosmológica completa”, afirma López Corredoira y señala los prejuicios y las modas como las razones del inmovilismo del actual modelo del Universo: “lo más fácil es posicionarse en la parte más ortodoxa si quieres conseguir dinero para tu investigación”.  La cosmología está llena de objetos ocultos y vértigos metafísicos: la materia y la energía oscura, la inflación, las ondas gravitacionales… son, según Soler Gil, “indicios de que se están añadiendo al modelo original demasiados parámetros y entidades que no se conocen simplemente para mantenerlo; hay aspectos de la física que podrían estar necesitando una revisión, aunque esto no significa que todo el modelo esté equivocado”.

Inscripción sobre la tumba de Immanuel Kant tomada de su obra 'Crítica de la razón práctica': «Dos cosas colman el ánimo con una admiración y una veneración siempre renovadas y crecientes, cuanto más frecuente y continuadamente reflexionamos sobre ellas: el cielo estrellado sobre mí y la ley moral dentro de mí.»

Inscripción sobre la tumba de Immanuel Kant tomada de su obra 'Crítica de la razón práctica': «Dos cosas colman el ánimo con una admiración y una veneración siempre renovadas y crecientes, cuanto más frecuente y continuadamente reflexionamos sobre ellas: el cielo estrellado sobre mí y la ley moral dentro de mí.»

A pesar de todo, Soler Gil ve en el modelo cosmológico actual una concordancia clara con los planteamientos teístas occidentales: “la belleza de la naturaleza y la matemática que la describe puede sugerir que hay un principio racional que quiere que nosotros participemos en el plan del Universo”. Sin embargo, para López Corredoira el supuesto de que las constantes del Universo estén ajustadas para el hombre “es hablar por no estar callado; hay muchas cosa que no conocemos, pero no veo la necesidad de encajar a Dios”. Según el investigador, la ciencia y las creencias son terrenos que no guardan relación: “la religión es algo totalmente irracional, humano y muy respetable; tratar de defenderla con argumentos racionales me parece un camino equivocado”.

La cuestión religiosa en el estudio del Universo no es algo nuevo. A lo largo de la historia las distintas creencias de los científicos han determinado la elección de un modelo u otro. Por ejemplo, el propio Einstein rechazó la idea del Big Bang porque “aquello sugería demasiado la creación”, y los autores que plantearon como alternativa la teoría del Estado Estacionario lo hicieron para que fuera coherentemente atea. Según Arana, “posicionamientos metafísicos o religiosos normalmente suelen estar detrás del trabajo que hace un físico o un cosmólogo; el problema está en que los científicos son críticos con su trabajo, pero no con sus puntos de partida”.  Por ello propone que tanto el científico como el cosmólogo “deberían hacer un autoanálisis para saber cuáles son sus creencias, prejuicios y conjeturas, puesto que eso puede condicionar su trabajo teórico”.

Arana toma como ejemplo al mismo Einstein quien, obsesionado con la creencia de que podía encontrar una teoría que diera explicación al Universo entero, “se dice que al final de su vida debería haberse dedicado a pescar al tomar un vía demasiado especulativa”. Tal vez esa teoría que el físico alemán buscaba esté precisamente en lo que estos autores proponen, la insensata pretensión de conocer todo. Propuestas como ésta, realizadas no desde el oportunismo, sino a través del conocimiento del método científico, la evidencia empírica y la memoria histórica, son un buen ejemplo que no debería desaparecer como las moscas en invierno. Ojalá la misma gravedad que establece los vínculos afectivos entre los cuerpos celestes que la cosmología estudia consiga unir de nuevo los distintos saberes. A fin de cuentas, el diálogo es el mejor anzuelo para pescar grandes respuestas en un mar de dudas.

Artículo publicado en el diario “La Opinión de Tenerife”, suplemento de cultura. (Versión .pdf)