COMO COSNTRUIR EL UNIVERSO
Por mucho que te esfuerces, nunca serás capaz de hacerte cargo de qué pequeño, qué espacialmente insignificante es un protón: sencillamente demasiado pequeño.
Un protón es una parte infinitesimal de un átomo, que es en sí mismo, por supuesto, una cosa insustancial. Los protones son tan pequeños que una pizca de tinta, como el punto de esta “i”, puede contener unos 500.000 millones de ellos, o bastante más del número de segundos necesarios para completar medio millón de años…
Ahora imagínate, si puedes _y no puedes, claro_, que aprietas unos de esos protones hasta reducirlo a una millonésima parte de su tamaño normal en un espacio tan pequeño que un protón pareciese enorme a su lado. Introduce después, en ese minúsculo espacio, 30 gramos de materia. Muy bien. Ya estás en condiciones de poner un universo en marcha.
Estoy dando por supuesto, obviamente, que lo que quieres construir es un universo infraccionario. Si en vez de eso prefieres construir un universo clásico más anticuado, tipo Gran Explosión, necesitarías materiales suplementarios. Necesitarías, en realidad, agrupar todo lo que hay (hasta la ultima mota y partícula de la materia desde aquí hasta el límite de la creación) y apretarlo hasta reducirlo a un punto tan infinitamente compacto que no tuviese absolutamente ninguna dimensión. A eso es a lo que se llama singularidad.
En cualquier caso, prepárate para una explosión grande de verdad. Querrás retirarte a un lugar seguro para observar el espectáculo, como es natural. Por desgracia, no hay ningún lugar al que retirarse, porque no hay ningún lugar fuera de la singularidad. Cuando el universo empiece a expandirse, no lo habrá para llenar un vacío mayor que él. El único espacio que existe es el que va creando al expandirse.
Es natural, pero erróneo, visualizar la singularidad como una especie de punto preñado que cuelga en un vacío ilimitado y oscuro. Pero no hay ningún espacio, no hay ninguna oscuridad. La singularidad no tiene nada a su alrededor, no hay espacio que pueda ocupar ni lugar. Ni siquiera cabe preguntar cuánto tiempo ha estado allí, si acaba de brotar a la existencia, como una buena idea, o si ha estado allí siempre, esperando tranquilamente el momento adecuado. El tiempo no existe. No hay ningún pasado del que surja.
Y así, partiendo de la nada, se inicia nuestro universo…
En una sola palpitación cegadora, un momento de gloria demasiado rápido y expansivo para que puede expresarse con palabras, la singularidad adquiere dimensiones celestiales, un espacio inconcebible.
EL PODEROSO ÁTOMO
El gran físico del Instituto Tecnológico de California, Richard Feynman, dijo una vez que si hubiese que reducir la historia científica a una declaración importante, está sería: “Todas las cosas están compuestas por átomos”. Están en todas partes y forman todo. Mira a tu alrededor. Todo son átomos. No sólo los objetos sólidos como las paredes, las mesas y los sofás, sino el aire que hay entre ellos. Y están ahí en cantidades que resultan verdaderamente inconcebibles.
La disposición operativa fundamental es la molécula (que significa en latín “pequeña masa”). Una molécula es simplemente dos o más átomos trabajando juntos en una disposición más o menos estable…Los químicos suelen pensar en moléculas más que en elementos, lo mismo que los escritores suelen pensar en palabras y no en letras, así que es con las moléculas con las que cuentan ellos, y son, por decir algo, numerosas. A nivel del mar y a una temperatura de 0ºC, un centímetro cúbico de aire (es decir, un espacio del tamaño aproximado de un terrón de azúcar) contendrá 45.000 millones de millones de moléculas. Y eses es el número que hay en cada centímetro cúbico que ves a tu alrededor. Piensa cuántos centímetros cúbicos hay en el mundo que se extiende al otro lado de la ventana, cuántos terrones de azúcar harían falta para llenarlos. Piensa luego cuántos harían falta para construir el universo. Los átomos son, en suma, muy abundantes.
Son también fantásticamente duraderos. Y como tiene una vida tan larga, viajan muchísimo. Cada uno de os átomos que tu posees es casi seguro que ha pasado por varias estrellas y ha formado parte de millones de organismos en el camino que ha recorrido hasta llegar a ser tú. Somos atómicamente tan numeroso y nos reciclamos con tal vigor al morir que, un número significativo de átomos (mas de mil millones de cada uno de nosotros, según se ha postulado), probablemente pertenecieron alguna vez a Shakespeare. Mil millones más proceden de Buda, de Genis Kan, de Beethoven y de cualquier otro personaje histórico en el que puedas pensar…
Así que todos somos reencarnaciones, aunque efímeras. Cuando muramos, nuestros átomos se repararán y se irán a buscar nuevos destinos en otros lugares (como parte de una hoja, de otro ser humano o de una gota de rocío). Sien embargo esos átomos continúan existiendo prácticamente siempre. Nadie sabe en realidad cuánto tiempo puede sobrevivir un átomo pero según Martin Rees, probablemente unos 1035 millones de años…
Sobre todo los átomos son pequeños, realmente diminutos. Medo millón de ellos alineados hombro con hombro podrían esconderse detrás de un cabello humano. A esas escala, un átomo solo es en el fondo imposible de imaginar, pero podemos intentarlo.
Empieza con el milímetro, que es una línea así de larga:-. Imagina ahora esa línea dividida en mil espacios iguales. Cada uno de esos espacios es una micra. Ésta es la escala de los microorganismos…
Dicho de otro modo, los átomos existen a una escala de diminutez de un orden completísimamente distinto. Para descender hasta la escala de los átomos, tendrías que coger cada uno de esos espacios de micra y dividirlos en 10.000 espacios más pequeños. Ésa es la escala de un átomo: una diezmillonésima de milímetros…
La abundancia y la durabilidad extrema de los átomos es lo que los hace tan útiles. Y la pequeñez es lo que los hace tan difíciles de detectar y de comprender…
Detengámonos un momento a considerar la estructura del átomo tal y como la conocemos hoy. Cada tomo está compuesto por tres partes de partícula elementales: protones, que tienen que una carga eléctrica positiva; los electrones, que tienen una carga eléctrica negativa; y los neutrones que no tienen ninguna carga. Los protones y los neutrones están agrupados en el núcleo, mientras que los electrones giran fuera, en torno a él. El número de protones es lo que otorga a un átomo su identidad química. Un átomo con un protón es una tomo de hidrógeno, uno con dos protones es helio, con tres litio y así sucesivamente siguiendo la escala. Cada vez que añades un protón consigues un nuevo elemento. (como el número de protones de una tomo está siempre equilibrado por un número igual de electrones, verás a veces escrito que es el número de electrones el que define un elemento; viene a ser la misma cosa. Lo que a mí me explicaron fue que los protones dan a un átomo su identidad, los electrones su personalidad).
Los neutrones y los protones ocupan el núcleo del átomo. El núcleo es muy pequeño (solo una millonésima de millonésima de todo el volumen del átomo), pero fantásticamente denso, porque contiene prácticamente toda su masa….
Sigue resultando bastante pasmoso que los átomos sean principalmente espacio vacío, y que la solidez que experimentamos a nuestro alrededor sea una ilusión. Cuando los objeto se tocan en el mundo real (las bolas de billar son el ejemplo que se utiliza con más frecuencia) no chocan entre sí en realidad. “Lo que sucede más bien_ como explica Timothy Ferris_ es que los campos de las dos bolas que están cargados negativamente se repelen entre sí…Si no fuese por sus cargas eléctricas, podrían, como las galaxias, pasar una a través de la otra sin ningún daño”. Cuando te sientas en una silla, no estás en realidad sentado allí, sino levitando por encima de ella a una altura de un Angstrom (una cienmillonésima de centímetro), con tus electrones oponiéndose implacablemente a una mayor intimidad.
La imagen de un átomo que casi siempre el mundo tiene en la cabeza es la de un electrón o dos volando alrededor de un núcleo, como planetas orbitando un sol. Esa imagen la creó en 1904, basándose en poco más que una conjetura inteligente, un físico japonés llamado Hantaro Nagaoka. Es completamente falsa pero ha perdurado pese a ello. Como le gustaba decir a Isaac Asimov, inspiró a generaciones de escritores de ciencia ficción a crear historias de mundos dentro de mundos, en lo que los átomos se convertían en diminutos sistemas solares habitados o nuestro sistema solar pasaba a ser simplemente una mota en una estructura mucho mayor. …De hecho, como pronto comprendieron os físicos, los electrones no se parecen nada a los planetas que orbitan si no mas bien las aspas de un ventilador que gira, logrando llenar cada pedacito de espacio de sus orbitas simultáneamente, pero con la diferencia crucial de que las aspas de un ventilador solo parecen estar en todas partes a la vez y los electrones están…
Estaba claro que, pasase lo que pasase, allá abajo, el mundo de lo muy pequeño no estaba gobernado por las mimas leyes que el macromundo en el que reside nuestras expectativas.
Daba la impresión de que las rarezas no tenían fin. Como ha dicho James Trefil, los científicos se enfrentaban por primera vez a “un sector del universo que nuestros cerebros simplemente no están preparados para poder entender”. O tal como expresaba Feynman, “las cosas no se comportan en absoluto a una escala pequeña como a una escala grande”. Cuando los físicos profundizaron más, se dieron cuenta de que habían encontrado un mundo en el que no sólo los electrones podían saltar de una órbita a otra sin recorrer ningún espacio intermedio, sino en el que la materia podía brotar a la existencia de la nada absoluta…”siempre que_ como dice Alan Lightman del MIT_ desaparezca de nuevo con suficiente rapidez”.
Es posible que la más fascinante de las inverosimilitudes cuánticas sea la idea, derivada del Principio de Exclusión enunciado por Wolfgang Pauli en 1925, de que cientos pares de partículas subatómicas pueden “saber” instantáneamente cada una de ellas lo que está haciendo la otra, incluso en el caso de que estén separadas por distancias considerables. Las partículas tienen una propiedad llamada giro o espín, de acuerdo con la teoría quántica, desde el primer momento en que determinas el espín de una partícula, subpartícula hermana, por muy alejada que esté, empezará a girar inmediatamente en la dirección opuesta y a la misma velocidad.
LA APARICIÓN DE LA VIDA
Las proteínas son lo que obtienes cuando logras unir aminoácidos, y necesitamos muchísimas. Nadie lo sabe en realidad, pero puede haber hasta un millón de tipos de proteínas en el cuerpo humano y cada una de ellas es un pequeño milagro. Según todas la leyes de la probabilidad, las proteínas no deberían existir. Para hacer una necesitas agrupar los aminoácidos ( a los que estoy obligado por la larga tradición a calificar aquí como “los ladrillos de la vida”) en un orden determinado, de una forma muy parecida a como se agrupan las letras en un orden determinado para escribir una apalabra. El problema es que las palabras del alfabeto de los aminoácidos suelen ser extraordinariamente largo. Para escribir “colágeno”, el nombre de un tipo frecuente de proteína, necesitas colocar en el orden correcto ocho letras. Para hacer colágeno, hay que colocar 1055 aminoácidos exactamente en la secuencia correcta. Pero_ y es una cuestión obvia pero crucial_ no lo haces tu. Se hace solo, espontáneamente, sin dirección; y ahí es donde intervienen las improbabilidades.
Las probabilidades de que una molécula con una secuencia de 1055 aminoácidos como el colágeno se autoorganiza de una forma espontánea son claramente nulas. Sencillamente no sucederá. …
Para que una proteína sea útil no solo debe agrupar aminoácidos en el orden correcto, sino que debe entregarse a una especie de papiroflexia química y plegarse de una forma especifica. Incluso después de haber conseguido esa complejidad estructural, una proteína no te servirá de nada si no puede reproducirse, y las proteínas no pueden hacerlo. Por eso necesitan ADN. El ADN es un hacha en lo de la reproducción (puede hacer una copia de sí mismo en cuestión de segundos), pero no es capaz de hacer prácticamente nada más. Las proteínas no pueden existir sin el ADN y el ADN no vale nada sin la proteína. Hemos de suponer, pues, que surgieron simultáneamente con el propósito de apoyarse entre si?...
Y hay más aun. El ADN, las proteínas y los demás elementos de a vida no podrían prosperar son algún tipo de membrana que las contenga. Ninguna tomo ni molécula ha alcanzado nunca vida independientemente. ..Como dice Davies: “si cada cosa necesita a todas las demás, ¿cómo pudo surgir en principio la comunidad de las moléculas?”…
Imagínate que cogieses todos los elementos que componen a un ser humano (carbono, hidrógeno, oxigeno, etcétera) y los pusieses en un recipiente con un poco de agua, lo agitaras con fuerza y saliese una persona. Sería asombroso. Pues bien, eso es lo que viene a decir Hoyle y otros (incluidos muchos ardoroso creacionistas) cuando afirman que las proteínas se formaron de pronto de forma espontánea. No es posible tal cosa…no pudo ser así. Como explica Richard Dawkins en “El relojero ciego”, tiene que haber habido algún tipo de selección acumulativo que permitió agruparse a los aminoácidos. Tal vez se unieron dos o tres aminoácidos con algún objetivo simple y luego, al cabo de un tiempo, se tropezaron con otro pequeño grupo similar y, al hacerlo, “descubrieron” alguna mejora adicional….
Tan poderosa es esta tendencia natural a la agrupación que mucos científicos creen que la vida puede ser mas inevitable de lo que pensamos…que es, en palabras del bioquímico y premio Nobel belga Christian de Duve, “una manifestación obligatoria de la materia, obligada a surgir siempre que se dan las condiciones apropiadas”…
Fuese lo que fuese lo que impulsó a la vida a iniciar su andadura, sucedió sólo una vez. Éste es el hecho más extraordinario que conocemos. Todo lo que ha vivido, planta o animal, tuvo su inicio a partir de un mismo tirón primordial. En determinado punto de un pasado inconcebiblemente lejano, cierta bolsita de sustancias químicas se abrió paso hacia la vida. Absorbió algunos nutrientes, palpitó suavemente, tuvo una breve existencia. Todo eso pudo haber sucedido antes, tal vez muchas veces. Pero este paquetea ancestral hizo algo adicional y extraordinario: se dividió y produjo un heredero. Una pequeña masa de material genético pasó de una entidad viva a otra, y nunca ha dejado de moverse desde entonces. Fue el momento de la creación ara todos nosotros. Los biólogos lo llaman a veces el Gran nacimiento.
Adonde quiera que vayas en el mundo, cualquiera animal, planta bicho o gota que veas utilizará el mismo diccionario y conocerá el mismo código. Toda la vida es una”, dice Matt Ridley. Somos el resultado de un solo truco genético transmitido de generación en generación a lo largo de casi 4000 millones de años, hasta el punto de que puedes coger un fragmento de instrucción genética humana y añadirlo a una célula de levadura defectuosa, y la célula de levadura lo pondrá a trabajar como si fuera suyo. En un sentido muy real, es suyo.

Bill Bryson. Una breve historia de casi todo. Ed. RBA. Barcelona. 2004