( 6 ) ¿PODEMOS CONOCER EL UNIVERSO?REFLEXIONES SOBRE UN GRANO DE SAL

CARL SAGAN

Sólo la riqueza de natura es abundante:nos muestra superficies, pero tiene millones

de brazas de profundidad.EMERSON

MÁS QUE UN GRUPO DE CONOCIMIENTOS, la ciencia es un modo de pensar. Su meta es descubrir el funcionamiento del mundo, investigar las regularidades que pueda tener, penetrar las conexiones que hay entre las cosas: de las partículas subnucleares, que acaso son los elementos de toda materia, a los organismos vivos, a las comunidades humanas y de ahí al cosmos. Nuestra intuición no es, para nada, guía infalible. Nuestras percepciones pueden verse distorsionadas por la educación o los prejuicios o meramente por las limitaciones de nuestros órganos, que por supuesto perciben apenas una mínima fracción de los fenómenos del mundo. Aristóteles, y casi todo el mundo antes de Galileo, contestaron mal incluso una pregunta tan sencilla como la de si en ausencia de fricción un kilo de plomo cae más rápido que un gramo de pelusa. La ciencia se basa en la experimentación, en la voluntad de poner en tela de juicio viejos dogmas, en la disposición a ver el mundo como es. Consecuentemente la ciencia requiere a veces de valor -como mínimo, el valor de cuestionar los conocimientos que son convención.

Más allá de todo esto, el truco principal de la ciencia es de veras pensar en algo: en las formas de las nubes y ese filo recto que a veces tienen a la misma altura en todo el cielo; la formación de una gota de rocío sobre una hoja; el origen de un nombre o una palabra –Shakespeare, digamos, o filántropo–; la razón de las costumbres sociales –por ejemplo, el tabú del incesto–; por qué una lente a la luz del sol puede quemar el papel; por qué parece que la Luna nos sigue mientras caminamos; qué nos impide cavar un agujero al centro de la Tierra; cuál es la definición de “abajo” en la esférica Tierra; cómo es posible que el cuerpo convierta lo que desayunamos ayer en el músculo y la energía de hoy, o hasta donde llega “arriba”, es decir, ¿tiene fin el universo; y si es así ¿tiene algún sentido preguntar qué hay del otro lado? Algunas de estas preguntas son bastantes sencillas. Otras, especialmente la última, son misterios que nadie, incluso hoy día, ha podido desentrañar. Hacer estas preguntas es natural; todas las culturas de alguna u otra manera las han formulado. Casi siempre las respuestas son por qué sí, intentos de explicaciones alejados de la experimentación y aun de la observación cuidadosa.

Pero la mente científica examina el mundo en forma crítica, como si pudieran existir muchos mundos alternos, como si pudiera haber cosas que no hay. Entonces nos sentimos forzados a preguntar por qué está lo que vemos y no está otra cosa, ¿Por qué el sol, la luna y los planetas son esferas; por qué no

pirámides o cubos o dodecaedros; por qué no formas irregulares o confusas; por qué tan simétricos?

Si pasamos tiempo dando vueltas a las hipótesis, comprobando si tienen algún sentido, si se ajustan a lo que ya sabemos, si elaboramos pruebas para justificar las hipótesis o no, en este caso nos encontramos haciendo ciencia. Y mientras más se practique este hábito más lo mejora uno. Penetrar el corazón de una cosa –una cosa pequeña, una hoja de hierba, como decía Walt Whitman– es experimentar un regocijo que acaso sólo los seres humanos, de todos los seres de la tierra, puede sentir. Somos una especie inteligente y el uso de nuestra inteligencia, cual debe ser, nos deleita. En este sentido el cerebro es como un músculo. Cuando pensamos bien nos sentimos bien, el entendimiento es una forma de éxtasis.

¿Pero hasta qué punto podemos realmente conocer el universo que nos rodea? A veces formula esta pregunta gente que espera respuesta negativa, que teme que éste sea un universo en el cual algún día puedan conocerse todas las cosas. Y en ocasiones escuchamos a científicos que afirman, con toda confianza que muy pronto todo lo que vale la pena saber será sabido –o aun que ya lo es–, y pintan imágenes de una era polinesia o dionisiana en que las ansias de descubrimiento intelectual se han desvanecido, para ceder su lugar a una especie de languidez sumisa, y los comedores de loto beben leche de coco fermentada o algún otro alucinógeno menor. Además de calumniar tanto a los polinesios, que fueron intrépidos exploradores (y cuyo breve respiro en el paraíso ahora tristemente está terminando), y a la inducción al descubrimiento intelectual de ciertos alucinógenos, esta opinión es trivialmente equívoca.

Hagamos una pregunta mucho más modesta, no si podemos conocer el universo o la Vía Láctea o una estrella o un mundo, ¿Podemos conocer definitivamente y en detalle, un grano de sal? Consideremos un microgramo de sal de mesa, una partícula apenas suficientemente grande para que una persona de aguda vista la distinga sin usar un microscopio. En este grano de sal hay más o menos 1016 átomos de sodio y clorina; esto es un 1 seguido de 16 ceros, diez millones de billones de átomos. Si deseamos conocer un grano de sal, habremos de saber, por lo menos las posiciones tridimensionales de cada uno de estos átomos (de hecho, hay mucho más por saber –por ejemplo, la naturaleza de las fuerzas entre los átomos–, pero esto es sólo un modesto cálculo). Bien, ¿este número es mayor o menor que el número de cosas que el cerebro puede saber?

¿Cuánto puede saber el cerebro? Acaso hay 1011 neuronas en el cerebro, que son circuitos responsables de la actividad química y eléctrica que hace funcionar nuestra mente. Una neurona típica tiene más o menos mil cablecitos, llamados dendritas que la conectan con sus compañeras. Si, cómo es posible, a cada partícula de información del cerebro corresponde una de estas conexiones, el total de cosas cognoscibles para el cerebro no es mayor de 1014, cien trillones. Pero este número es apenas el uno por ciento de átomos de nuestro grano de sal.

En este sentido, pues, el universo es indiscernible, sorprendentemente inmune a cualquier intento humano de conocimiento total. En este nivel no podemos conocer en grano de sal, muchos menos el universo.

Pero acerquémonos con mayor profundidad a nuestro microgramo de sal. Sucede que la sal es un cristal en el que salvo defectos en el enrejado cristalino, la posición de cada átomo de clorina y de sodio está predeterminada. Si pudiéramos encogernos al tamaño de este mundo cristalino veríamos una fila tras otra, en orden, una estructura alterna regular: sodio, clorina, sodio, clorina. La posición de cada átomo de un cristal de sal absolutamente puro estaría especificada por más o menos diez partículas de información,1 esto no agotaría la capacidad de información del cerebro.

Si el universo estuviera gobernado por leyes naturales con el mismo grado de regularidad que un grano de sal, entonces, por supuesto, el universo sería cognoscible. Aun si hubiera varias leyes como ésta, cada una de considerable complejidad, el ser humano sería capaz de comprenderlas todas. Aun si ese conocimiento excediera la capacidad de información del cerebro, podríamos almacenar información adicional fuera de nuestros cuerpos –en libros, por ejemplo, o en memorias de computadora– y, de alguna forma, conocer el universo.

Comprensiblemente, los seres humanos están muy motivados a encontrar regularidades, leyes naturales. La búsqueda de reglas, el único modo posible de comprender este vasto y complejo universo, se llama ciencia. El universo fuerza a quienes lo habitan a comprenderlo. Las criaturas para quienes la experiencia cotidiana es un revoltijo de eventos impredecibles, irregulares, están en grave peligro. El universo es de aquellos que, cuando menos en cierta forma lo han descifrado.

Es un hecho sorprendente que existan leyes en la naturaleza, reglas que resumen convenientemente –no sólo en calidad sino en cantidad– el funcionamiento del mundo. Podríamos imaginar un universo en el que no existiera tales reglas, en el que las1080 partículas elementales que lo formaran se comportaran con profundo abandono. Para comprender semejante universo necesitaríamos un cerebro por lo menos del tamaño del universo. Es poco probable que el universo así tenga vida e inteligencia, por que los seres y los cerebros requieren de cierta estabilidad y orden interno. Aunque en un universo mucho más aleatorio existieran seres con mucho más inteligencia que nosotros, no podría haber mucho conocimiento, gozo o pasión.

Venturosamente para nosotros vivimos en un universo que tiene, cuando menos partes importantes que son cognoscibles. Nuestro sentido común y nuestra

1La clorina es un gas venenoso que se empleó en los campos de batalla europeos de la Primera Guerra Mundial. El sodio es un metal

corrosivo que arde al contacto con el agua. Juntos hacen un material inofensivo y agradable, la sal de mesa. Por qué estas sustancias tienen propiedades que tienen las propiedades que tienen es una materia que se llama química; entenderla requiere más de 10 partículas de información.

historia evolutiva nos han preparado para comprender algo del mundo ordinario. Sin embargo, cuando pasamos a otros terrenos la intuición y el sentido común resultan guías muy poco confiables. Es pasmoso que conforme nos acercamos a la velocidad de la luz nuestra masa se incrementa indefinidamente, nos encogemos al espesor cero en la dirección del movimiento y el tiempo, para nosotros, se acerca a detenerse tanto como queramos. Mucha gente cree que esto es una tontería, y más o menos cada semana recibo carta de alguien que se queja de eso. Pero es una consecuencia virtualmente cierta no sólo de experimentos si no del brillante análisis de Albert Einstein del tiempo y el espacio, que se llama Teoría especial de la relatividad. No importa que estos efectos nos parezcan irracionales; no tenemos el hábito de viajar a la velocidad de la luz. A altas velocidades, el testimonio de nuestro sentido común se vuelve sospechoso.

Consideren una molécula aislada, compuesta por dos átomos un poco en forma de pesa –una molécula de sal digamos–. Esa molécula gira sobre un eje por la línea que conecta los dos átomos. Pero en el mundo de la mecánica cuántica, el imperio de lo pequeñísimo, no son posibles todas las orientaciones de nuestra molécula. Puede que la molécula esté orientada de forma horizontal, por ejemplo, o de forma vertical pero, no en ángulos intermedios. Algunas posiciones de rotación están prohibidas ¿Prohibidas por qué? Por las leyes de la naturaleza. El universo está construido de tal forma que limita o cuantiza, la rotación. En la vida diaria no experimentamos esto directamente; sería alarmante e incómodo, cuando hiciéramos sentadillas, poder es tender nuestros brazos a los lados o elevarlos al cielo, pero que las posiciones intermedias estuvieran prohibidas.

No habitamos el mundo de lo pequeño, la escala de 10-13 centímetros, donde doce ceros entre el punto decimal y el uno. Nuestra intuición no cuenta. Lo que sí cuenta es la experimentación (en este caso, observaciones de los espectros de moléculas infrarrojos) que nos cuenta que la rotación molecular esta cuantizada.

La idea de que el mundo impone restricciones a lo que pueden hacer los humanos es frustrante. ¿Por qué no podríamos tener posiciones rotacionales intermedias? ¿Por qué no podemos viajar más rápido que la luz? Pero hasta donde sabemos, así está hecho el universo. Estas prohibiciones no sólo nos fuerzan a ser un poco más humildes; también hacen que el mundo sea más cognoscible. Cada restricción corresponde a una ley de la naturaleza, a una regularización del universo entre más restricciones haya respecto de lo que la materia y la energía pueden hacer, más conocimientos podrá obtener el ser humano. Que en algún sentido el universo sea cognoscible no sólo depende de cuántas leyes hayan que abarquen fenómenos muy divergentes; depende también

de que tengamos la apertura y la capacidad intelectual de entender esas leyes. Nuestra formulación de las regularidades de la naturaleza sin duda depende de cómo está formado nuestro cerebro, pero también, y no en menor grado, de cómo el universo está formado.

Por mi parte me gusta el universo que contiene mucho que es desconocido pero al mismo tiempo mucho que es cognoscible. Un universo que todo fuera conocido sería estático e insípido, aburrido como el cielo de ciertos débiles teólogos. Un universo incognoscible no es un lugar para seres pensantes. Nuestro universo ideal se parece mucho al universo que habitamos y supongo que no es coincidencia.

Tomado de “Los grandes ensayos de la ciencia” Martin Gardner. Edit. Nueva Imagen. México 1998. Pág. 71 – 78.Material seleccionado con fines didácticos por: Esp. Carlos Hernán Cruz Martínez.