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Pentagramas de estrellas

“En el espacio nadie puede oír tus gritos.”, trailer de la película Alien.

Ciencia y música son viejas compañeras. El lenguaje universal de la música ha sido invocado frecuentemente por la ciencia para describir y comprender el mundo. A su vez, muchos músicos han utilizado la ciencia como inspiración para sus creaciones. Sin duda, la astronomía es la disciplina que más se ha beneficiado de esta simbiosis. Veamos algunos ejemplos:

Pitagóricos
En la Grecia antigua, los pitagóricos consideraban el Universo como una mezcla de armonía y número. Los planetas emitían sonidos, según las proporciones de sus órbitas alrededor de la Tierra, que combinados entonaban una sinfonía o “música de las esferas”. Esta idea de un Cosmos musical de órbitas circulares y proporciones armoniosas se prolongó durante toda la Edad Media hasta el siglo XVII. En el siguiente vídeo, fragmento del maravilloso corto de animación producido por Walt Disney en 1959 “Donald en el país de las matemáticas”, el pato Donald viaja a la antigua Grecia donde conoce a los Pitagóricos y la relación entre la música y las matemáticas. Acaba participando en una jam session improvisada con Pitágoras tocando el arpa:

Johannes Kepler
Fiel a la convicción clásica, el astrónomo alemán Johannes Kepler relacionó las órbitas de los planetas con los sólidos regulares y con los acordes musicales. Propuso en su libro Harmonices Mundi (1619) que la velocidad de cada planeta correspondía a ciertas notas de la escala musical. Cuanto más rápido era el movimiento, más agudo era el sonido que emitía. Asumida esta creencia, Kepler escribió seis melodías, cada una correspondiente a un planeta diferente.

Estudio de Herschel en la localidad inglesa de BathWilliam Herschel
El alemán William Herschel se dedicó profesionalmente a la música y llegó a ser un gran intérprete de oboe, profesor y más tarde director de orquesta. Sin embargo, la lectura a los 35 años del libro Astronomía de James Ferguson le hizo cambiar de profesión y dedicó el resto de su vida a diseñar y construir telescopios. A los pocos años de su nueva afición ya había descubierto un planeta, Urano, que inauguró una larga lista de importantes observaciones y hallazgos astronómicos. Como curiosidad, en la imagen vemos un detalle de la casa donde Herschel vivía con su hermana Caroline, en la localidad inglesa de Bath. En ella se conserva su piano y uno de los telescopios que él mismo construyó.

Georges Gamow
El astrónomo ucraniano Georges Gamow, uno de los tutores de la teoría del Big Bang, incluyó en la serie de libros de divulgación Mr. Tompkins tres arias para ser cantadas por tres eminentes cosmólogos, Abbé George Lemaître, Fred Hoyle y él mismo, que explicaban diferentes teorías de la creación del Universo.

Fred Hoyle
El astrónomo británico Fred Hoyle, autor de la teoría del Estado Estacionario y de la Panspermia, así como creador del término “Big Bang” -que utilizó para ridiculizar la teoría que hoy recibe este nombre-, también tuvo su propia experiencia musical y mantuvo una estrecha amistad con el músico Leo Smit. Escribió para él los libretos de dos composiciones, la ópera Alquimia de Amor (1969) y Copérnico: Narrativa y Credo (1973), e hizo de narrador en el estreno y en la grabación de ésta última.

Brian May
El conocido músico británico Brian May, guitarrista de la exitosa banda Queen, inició su carrera como astrónomo, llegando a pasar varios años en la isla de Tenerife dedicado al estudio de distintos fenómenos astronómicos desde el Observatorio del Teide. En 2008, tras varios años alejado de los escenarios, decidió culminar su formación y obtuvo el doctorado en astrofísica por el Imperial College de Londres.

Voyager
La música ha podido viajar por el espacio a bordo de sondas como las Voyager, lanzadas en 1977 para estudiar los planetas exteriores. Éstas llevan consigo un disco de oro con una selección de sonidos y músicas de varias culturas del mundo diseñado por el astrofísico y divulgador Carl Sagan. En el capítulo 11 de su popular serie Cosmos nos cuenta con orgullo algunos detalles de este curioso CD interestelar:

Mars Polar Lander
En 1999, la NASA instaló un micrófono en la sonda Mars Polar Lander para grabar los sonidos de la superficie marciana, según una idea propuesta por Sagan antes de su muerte. Sin embargo, este particular homenaje que la NASA quiso hacer al popular divulgador tuvo un imprevisto: 10 minutos antes del aterrizaje se perdió el contacto y la misión fracasó, posiblemente debido a un fallo en los cohetes de frenado de la sonda, aunque sigue sin estar claro las causas de su pérdida.

Huygens
La sonda Huygens, fabricada por la Agencia Espacial Europea, aterrizó en la superficie de Titán, satélite de Saturno, llevando consigo un CD de 14 minutos con cuatro temas musicales de estilo roquero compuestos por los franceses Julien Civange y Louis Haeri. Se incorporó, además, a la sonda un par de micrófonos y, aunque pudo registrar el ruido del viento durante el descenso, no pudo grabar los truenos de la densa atmósfera de Titán como se tenía previsto.

Kronos Quartet
En 2002, la NASA asesoró al cuarteto de cuerdas estadounidense Kronos Quartet en la producción multimedia Sun Rings de 10 movimientos, compuesta de sonidos e imágenes espaciales. En el vídeo podemos apreciar lo espectacular de esta propuesta musical:

Symphony of Science
El compositor John Boswell ha elaborado un proyecto llamado Simphony of Science basado en una serie de videos musicales donde científicos y divulgadores como Carl Sagan, Richard Feynman, Stephen Hawking y Richard Dawkins “cantan” los conceptos del conocimiento humano. Un ejemplo de esta interesante fusión entre música electrónica y divulgación científica:

Stellar Music Project
Proyecto musical ideado por el compositor Jeno Keuler y el astrofísico Zoltán Kolláth  para convertir los modos de oscilación de las estrellas en melodías. Se basa en el descubrimiento de cada estrella, como cada instrumento musical, posee su propio sonido, dependiendo de su tamaño y de su edad. El estudio de estas distorsiones permite a la astrosismología conocer, al igual que en una ecografía, lo que sucede en las profundidades de las estrellas. Un ejemplo de composición basada en oscilaciones estelares: StellarMusicNo1.mp3. En el vídeo, el astrofísico Todd Hoeksema de la Universidad de Standford nos explica cómo se generan estos sonidos en una de las estrellas que mejor conocemos, nuestro Sol:

Stradivarius
El Sol puede ser la respuesta a un misterioso fenómeno musical: el singular sonido del violín Stradivarius. Una de las muchas teorías al respecto sostiene que el secreto está en el “Mínimo de Maunder”, un periodo de escasa actividad solar que, entre los siglos XVII y XVIII, provocó un descenso en la temperatura en Europa. Esta “Pequeña Edad de Hielo” pudo causar un lento crecimiento en los árboles que dotaron a la madera de unas singulares cualidades sonoras.

Teoría de cuerdas
El sonido también forma parte de una moderna teoría de la física que trata de superar la incompatibilidad entre mecánica cuántica y la relatividad general. La conocida teoría de cuerdas describe el Universo como una sinfonía cósmica resonando con todas las notas que entonan unos minúsculos hilos vibrantes.  No hay mejor manera para comprender esta interesante y compleja teoría que ver “El Universo elegante“, uno de los mejores documentales de divulgación científica de los últimos años realizado por la PBS para el canal NOVA y presentado por el físico Brian Greene, autor del libro homónimo:

Este artículo fue publicado en la revista “Astronomía en los Museos”, editada por el Museo de la Ciencia y el Cosmos de Tenerife.

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Matemáticas en el pentagrama

El astrónomo Johannes Kepler formuló las leyes del movimiento planetario basándose en la idea de una armonía musical del Cosmos

El astrónomo Johannes Kepler formuló las leyes del movimiento planetario basándose en la idea de una armonía musical del Cosmos

No se puede ver ni palpar, sin embargo, se siente. La música es una de las manifestaciones artísticas más universales y, a la vez, una de los rasgos más singulares, junto con el habla, del ser humano. Pero el lenguaje musical tiene, también, mucho en común con otro lenguaje que la inteligencia ha inventado para describir la realidad: la ciencia. La música es racionalidad y es una actividad poética y creadora, la unión entre el sonido organizado y la transmisión de emociones. La metáfora perfecta del pensamiento humano.

La ciencia habla de espectros, frecuencias, resonancias, vibraciones y análisis armónico. No es una simple coincidencia, no hay música sin física. El sonido es un fenómeno físico originado por la vibración de los cuerpos y que se trasmite por ondas. A diferencia del ruido, el efecto estético de un sonido depende de la relación lógica y pautada de sus vibraciones. Es decir, que en el fenómeno musical existe una esencia matemática. Y si consideramos la música como una sensación auditiva cuyo propósito es invocar emociones, disciplinas como la fisiología, la psicología, la bioquímica y las neurociencias tienen mucho que decir.

A los griegos da gusto oírles
La correspondencia entre la música y la ciencia se conoce desde hace mucho tiempo.  Probablemente, hacia el siglo VI a.C., en Mesopotamia ya advirtieran las relaciones numéricas entre longitudes de cuerdas. Pero fue en la Grecia antigua cuando se trazaron las diferentes escaleras armónicas basadas en las proporciones numéricas. Para los pitagóricos el Universo era armonía y número. Las notas musicales se correspondían con los cuerpos celestes. Los planetas emitían tonos según las proporciones aritméticas de sus órbitas alrededor de la Tierra. Y los sonidos de cada esfera se combinaban produciendo una sincronía sonora: la “música de las esferas”.

Esta armonía celestial fue descrita por muchos pensadores como Platón, que en La República, relata el mito de Er, un guerrero que en su muerte temporal ve el Universo y describe las órbitas de los planetas. “Encima de cada uno de los círculos iba una Sirena que daba también vueltas y lanzaba una voz siempre del mismo tono; y de todas las voces, que eran ocho, se formaba un acorde”. También Cicerón, en El Sueño de Escipión, explica el fenómeno: “Es el sonido que se produce por el impulso y movimiento de las órbitas, compuesto de intervalos desiguales, pero armonizados (…) Porque tan grandes movimientos no podrían causarse con silencio, y hace la naturaleza que los extremos suenen, unos, graves, y otros, agudos”.

Un Sistema Solar polifónico
La tradición que consideraba al Universo como un gran instrumento musical se prolongará durante la Edad Media y hasta el siglo XVII, cuando aparece la figura de Johannes Kepler. El astrónomo alemán intentó comprender las leyes del movimiento planetario y consideró que éstas debían cumplir las leyes pitagóricas de la armonía. En su libro Harmonices Mundi (1619) ilustra el orden del Universo según los sonidos producidos por las velocidades angulares de cada planeta. Cuanto más rápido era el movimiento, más agudo era el sonido que emitía.

Asumida esta creencia, Kepler escribió seis melodías, cada una correspondiente a un planeta diferente, e instó a los músicos de su época a asimilar su descubrimiento. Escribió: “el movimiento celeste no es otra cosa que una continua canción para varias voces, para ser percibida por el intelecto, no por el oído; una música que, a través de sus discordantes tensiones, a través de sus síncopas y cadencias, progresa hacia cierta predesignada cadencia para seis voces y, mientras tanto, deja sus marcas en el inmensurable flujo del tiempo”.

El Sol lleva la batuta
Las primeras evidencias de música originada en un cuerpo celeste, tal como habían imaginado los pitagóricos primero y Kepler más tarde, no se encontraron hasta hace varias décadas. Las estrellas no emiten melodías armoniosas, pero sí que están sometidas a perturbaciones que provocan una respuesta en forma de ondas. No podemos escuchar el sonido emitido por una estrella, ya que las ondas de sonido necesitan un medio por el que propagarse y el Universo está prácticamente vacío, pero sí podemos observar cómo vibra. Y éste es el ámbito de estudio de la sismología solar, un campo de la astrofísica que desde 1979 investiga en detalle la estructura interna invisible del Sol.

Como un complejo instrumento musical, nuestro astro oscila creando tipos de ondas (modos propios de oscilación) que se propagan por su interior y se reflejan en la superficie deformándola ligeramente, del mismo modo que las olas del mar. Observando esta alteración se pueden descubrir las frecuencias de las ondas que irradian desde su núcleo y deducir, al igual que en una ecografía, las características físicas y los movimientos que se prolongan en el interior. Que nuestro astro tenga ritmo no es una cualidad única, sino que cada estrella, como cada instrumento musical, posee su propio sonido.

El Sol es, también, la repuesta a uno los misterios que la ciencia llevaba años persiguiendo: el excelso sonido del violín Stradivarius. La última teoría sostiene que el secreto está en el “Mínimo de Maunder”, un periodo de escasa actividad solar que entre los siglos XVII y XVIII, cuando se elaboraron los citados violines, provocó un acusado cambio climático. La temperatura en Europa descendió, en lo que se llamó la “Pequeña Edad de Hielo”, causando un lento crecimiento en los árboles y dotando a la madera de unas singulares cualidades sonoras.

Los números dan la nota
Para Leibniz, “la música es un ejercicio de aritmética secreta y el que se entrega a ella ignora que maneja números”. Y Bertrand Russell consideraba que “el matemático puro, como el músico, es creador libre de su mundo de belleza ordenada”. Descartes (Compendio musical), Galileo (Discurso), Mersenne (Armonía Universal), D’Alembert (la solución de la ecuación de ondas) y Euler (Nueva teoría musical), son algunos de los matemáticos que se han preocupado por la elaboración de teorías musicales. Si bien, también se conocen muchos compositores que han aplicado a sus creaciones principios de lógica y probabilidad matemática, como Debussy, Boulez, Messiaen, Varese, Stockhausen o Xenakis, precursores de la música electrónica actual.

Pero la música no solamente ha seducido a los matemáticos. Científicos de muchas disciplinas han recogido sus teorías en composiciones musicales. Como Clark Maxwell, descubridor de la existencia de las ondas electromagnéticas, que compuso una canción titulada “Rigid Body Sings” para explicar de forma cómica la ley de colisión entre los cuerpos rígidos, o el físico Georges Gamow, que en uno de sus libros sobre su simpático personaje de ficción Mr. Tompkins incluyó tres arias para ser cantadas por tres eminentes cosmólogos, Abbé George Lemaître, Fred Hoyle y él mismo, que explicaban diferentes teorías de la creación del Universo.

Con la música a otra parte

Pocos estímulos despiertan una reacción tan emotiva como la música. Esto se debe a que, como cualquier creación del ser humano, es fruto del cerebro. En contra de la creencia popular, emoción y razón están relacionadas. Por ello, han prosperado nuevos campos de estudio, en especial, desde las neurociencias, que analizan la conexión entre el sonido, la emoción y el pensamiento. Y aunque hace 20 años pocos creían que pudiera aportar nada, actualmente es un ámbito de gran interés académico y múltiples aplicaciones, sobre todo, terapéuticas.

Hoy sabemos, que la música y el lenguaje tienen un origen común, ya que a nivel neurológico han evolucionado juntas en los últimos dos millones de años. También conocemos que la música estimula la zona del cerebro que registra el placer, un mecanismo básico para la supervivencia. Y que no todos escuchamos del mismo modo: gracias a imágenes obtenidas por Resonancia Magnética Funcional, se ha observado que la actividad cerebral en un músico es diferente de la de una persona sin formación musical.

Resumiendo, la música es el arte de combinar sonidos armónicamente con el propósito de producir sensaciones. Pero la armonía no es sólo un elemento esencial de la música, sino que ha sido invocada frecuentemente por la ciencia para describir y comprender el mundo. Muchos científicos han confiado en la armonía del Universo y algunos músicos han utilizado la lógica y el cálculo en sus creaciones. La música integra con la ciencia un campo general del pensamiento que nos distingue como humanos. Preguntarnos por ella, es preguntarnos por nosotros mismos.

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