A pesar de todo… ¡Debemos estar orgullosos!

Representación de la ciudad de Uruk.

Es mucho lo que hemos podido lograr en tan solo unos miles de años y a partir de que fuésemos capaces de construir aquellas primeras ciudades que, marcó la pauta de una convivencia en una comunidad-sociedad más moderna, en la que cada cual, podía dar a los demás aquello de lo que era capaz.  Estamos obligados a retrotraernos hasta aquella región: Mesopotamia que era una zona geográfica, no una civilización. Durante el período de varios miles de años, esta zona estuvo controlada por un conjunto difuso y variado de pueblos: sumerios, hititas, árabes y otros. No obstante, la tecnología evolucionó y se transfirió entre estas civilizaciones dentro de Mesopotamia como si se tratara de una sola sociedad coherente. Es fácil hacer un seguimiento retrospectivo del desarrollo de la tecnología llegando hasta los sumerios, hasta la que podría ser la civilización humana a partir de la cual se desarrollaron todas las demás, si se exceptúa el caso de las civilizaciones de América.

Lo que llamamos los Sumerios fueron unas tribus que habían llegado del este. de las montañas de Elam, quizá ya en el año 8000 a. C. Se asentaron cerca de los pantanos frente al Golfo Pérsico, entre los ríos Tigris y Éufrates.  Posteriormente los griegos lo llamaron Mesopotamia. En realidad Sumer surgió en elgún momento anterior a 5000 a. C., y allí comienza la crónica escrita de la Humanidad. “Si comparamos a los sumerios con los cazadores recolectores que les precedieron”, nos dice Crosby, “veremos que el contraste entre este pueblo del amanecer de la civilización y cualquier pueblo de la Edad de Piedra es mayor que el contraste entre los sumerios y nuestra propia civilización. Al contemplar a los sumerios, los arcadios, los egipcios, los israelitas y los babilonios, “lo que estamos haciendo es mirarnos en un espejo muy viejo y polvoriento.

Son abundantes las muestras de grabados y tablillas con escritura cuneiforme sumerias encontradas. Los sumerios descubrieron la rueda, tenían avanzados conocimientos de matemáticas, geometría y astronomía, descubrieron también la agricultura en esa región del mundo y tuvieron escuelas donde se impartían conocimientos científicos y musicales. Esta prodigiosa civilización utilizó la música como una ofrenda a los dioses, compuso en la escala de siete notas que aún hoy usamos en la música occidental, llegó a tener más de 20 instrumentos entre vientos, percusión y cuerdas (especialmente la Lira), y lo más sorprendente es que también desarrolló una escritura para la música que producían, algo así como el actual pentagrama. El jabón ha acompañado al hombre desde hace milenios. Los sumerios, 3000 años a.C., ya lo fabricaban hirviendo sustancia alcalinas y usando el residuo sobrenadante para lavarse.

Las primeras ciudades se desarrollaron en Mesopotamia,en la región comprendida entre el Tigris y el Eúfrates. Al ser una tierra fértil, sus habitantes cultivaban cereales y criaban ganado.Los sumerios (habitantes de Mesopotamia) intercambiaban cereales con las regiones vecinas a cambio de metales y útiles. Distintas ciudades destacaron según la época, pero todas tuvieron una cultura similar.

Los sumerios profesaban una religión jerarquizada, con muchos dioses. En cada ciudad había un zigurat (templo) que estaba formado por una plataforma y varios pisos unidos a través de escaleras. El zigurat de Ur, construido ca. 2100 a. C., estaba dedicado al dios lunar Nannar, que era el dios de la ciudad. Los sacerdotes le hacían ofrendas a diario.

 Los primeros signos pictográficos se transformaron gradualmente en la escritura cuneiforme (forma de cuña) utilizada por los sumerios. Con una caña hacían marcas sobre tablillas de arcilla húmeda. Esa manera de registros se extendió para expresar todo aquello que ellos hacían y veían en sus vidas cotidianas.

            KITUS ó Computador Prehispánico encontrado en Tiahuanaco, Bolivia.

La informática no es un invento en si misma, sino un largo proceso a través de la Historia, cuyos inicios se pueden datar en el año 3500 aC con el invento del ábaco en Babilonia. Primera generación. En la que se desarrolló durante los años 50, utilizandose la tecnología de las válvulas de vacío. El lenguaje de Programación era básicamente de bajo nivel. Linea de Tiempo de la Computación 2500 aC El ábaco , su origen se asocia a diversas civilizaciones, especialmente a los Babilonios y los Chinos. El ábaco fue el primer instrumento mecánico utilizado por el hombre para facilitar sus operaciones de cálculo. 1944 1947 1671 1642 1833 1893 1847 1889 1890 1941 1943 2500 aC 2000 aC 6000 aC 500 aC 1633.

El primer calculador de tipo mecánico fue ideado en Babilonia alrededor de 500 A.C. Este dispositivo mecánico llamado ábaco consistía de un sistema de barras y poleas con lo cual se podían efectuar diferentes tipos de cálculos aritméticos. Algunos llegaron a manejar el artilugio con verdadera maestría.

Los tradicionalistas han evitado durante mucho tiempo mencionar los avances científicos precolombinos que se lograron en el Nuevo Mundo. Los mayas inventaron el cero casi al mismo tiempo que los hindúes y, practicaron unas matamáticas y una astronomía que superaba con mucho la de la Europa Medieval. En el medio oeste americano los nativos construyeron pirámides y otras estructuras de un tamaño mucho mayor que las de cualquiera que existían entonces en Europa.

Muchos hisoriadores occidentales tradicionales creen que después del hundimiento de la Cilivización griega se produjeron pocos hallazgos originales en el campo de la ciencia; que los árabes copiaron obras de Euclides, Tolomeo, Apolonío y otros, y que Europa, finalmente, recuperó su patrimonio científico a través de los árabes. Durante la Edad Media los eruditos árabes se entregaron a la búsqueda de manuscritos griegos y fundaron centros de estudios y traducción en Jund-i Sahpur, Persia y en Bagdad, Irak. A los historiadores occidentales no le suelen gustar admitir que esos mismos eruditos también buscaron manuscritos de China y de la India, y crearon su propia Ciencia.

Alhacen, el gran erudito Persa

La ciencia es el estudio del mundo físico, pero no es sólo un campo de interés. Es una disciplina de un sistema de investigación que se adhiere a una metodología específica. Esa metodología es conocida como la método científico. Se compone de siete pasos: 1) la observación, 2) la declaración de un problema o pregunta, 3) formulación de una hipótesis o una posible respuesta al problema o pregunta, 4) prueba de la hipótesis con un experimento, y 5) análisis de los resultados del experimento, 6) interpretación de los datos y la formulación de una conclusión, y 7) la publicación de los resultados. Se puede estudiar la naturaleza sin respetar el método científico, por supuesto. El resultado, sin embargo, no es ciencia.

Muchas personas a lo largo de la historia han estudiado la naturaleza, sin el método científico. Algunas de las personas más conocidas en hacerlo fueron Los antiguos griegos. Estudiosos como Aristóteles trató de explicar los fenómenos naturales, pero no a prueba sus ideas con experimentos. Ellos basaron sus hallazgos en la lógica. Como resultado, muchas veces se equivocó. Estos errores fueron descubiertas más tarde por los eruditos utilizando el método científico.

Alcázar y Puente de Alcántara en el  Toledo antiguo

La erudición pasó de El Cairo a Córdoba y Toledo, en España. Cuansdo el Imperio musulmán se extendió invadiendo Europa. Cuando los cristianos lograron reconquistar Toledo, los eruditos de Europa cayeron como cuervos sobre los socumentos que los arabes habían traduciso, no ya de los griegos, sino también de egipcios, chinos, indúes y babilonios cuyos conocimientos fueron encausados hacia Europa a través de España.

Hay muchas pruebas de ese intenso tráfico de obras que, desde España, circuló por toda Europa: Damasco y Padua se benefició de un intenso tráfico de manuscritos árabes a principios de la primera década del siglo XVI, en todas las bibliotecas europeas se estaba redescubriendo cada vez más documentos escritos en árabe y proveniente de las más diversas culturas. El mismo Copérnico se inspiró en obras árabes de Astronomía.

Los fenicios fueron localizados en la parte norte de Palestina, en lo que hoy es el Líbano. El pueblo natal de esta civilización son los semitas que, dejando la costa norte del Mar Rojo, se asentaron en Palestina practicando el cultivo de cereales, vid y olivo. Además de la agricultura, la pesca y la artesanía también desarrollaron otras actividades.

La proximidad al mar y el comienzo del comercio de productos agrícolas con que los egipcios dieron las condiciones óptimas para el comercio marítimo y se destaca como uno de los sectores más dinámicos de la economía de los fenicios. A lo largo de la costa ocupada por ellos había varias ciudades-estado como Arad, Biblos, Tiro, Sidón y Ugarit. En cada una de estas ciudades un gobierno independiente era responsable de los asuntos políticos y administrativos.

De lo que hicieron en España (fundaron Gadir -hoy Cádiz), todos tenemos noticias y, también andaron por las costas de Tartessos, y lo que ahora se conoce como Huelva, lugar al que llevaron cultura, enseñanzas de oficios y trueques.

        Los primeros elementos fueron representados por los artistas de distintas maneras

“Todo lo que existe, no importa el tiempo en el que estavo presente,

Todo era Agua, Tierra, Aire y Fuego”

Mezclados en la debida proporción,

conformaban todo lo que existía.”

Esto nos decía Empédocles, el padre de aquellos primitivos elementos formados por Agua, tierra, aire y fuego que, mezclados en la debida proporción, formaban todas las cosas que podemos ver a nuestro alrededor. Claro que, él no podía llegar a imaginar hasta donde pudimos llegar después en la comprensión de la materia a partir del descubrimiento de las partículas “elementales” que formaban el átomo. del que nos habló Demócrito que, habiéndo viajado por muchos lugares, se enteró de su posible existencia por antiguas profesías hindúes que también, hablaban del vacío.

Pero demos un salto en el tiempo y viajémos hasta los albores del siglo XX cuando se hacía cada vez más ervidente que alguna clase de energía atómica era responsable de la potencia del Sol y del resto de las estrellas que más lejos, brillaban en la noche oscura. Ya en 1898, sólo dos años despuès del descubrimiento de la radiactividad por Becquerel, el geólogo americano Thomas Chrowder Chamberlin especulaba que los átomos eran “complejas organizaciones y centros de eneromes energías”, y que “las extraordinarias condiciones que hay en el centro del Sol pueden…liberar una parte de su energía”. Claro que, por aquel entonces, nadie sabía cual era el mecanismo y cómo podía operar, hasta que no llegamos a saber mucho más, sobre los átomos y las estrellas.

El intento de lograr tal comprensión exigió una colaboración cada vez mayor entre los astrónomos y los físicos nucleares. Su trabajo llevaría, no sólo a resolver la cuestión de la energía estelar, sino también al descubrimiento de una trenza dorada en la que la evolución cósmica se entrelaza en la historia atómica y la estelar.

La Clave: Fue comprender la estructura del átomo. Que el átomo tenía una estructura interna podía inferirse de varias líneas de investigación, entre ellas, el estudio de la radiactividad: para que los átomos emitiesen partículas, como se había hallado que lo hacían en los laboratorios de Becquerel y los Curie, y para que esas emisiones los transformasen de unos elementos en otros, como habían demostrado Rutherford y el químico inglés Frederick Soddy, los átomos debían ser algo más que simples unidades indivisibles, como implicaba su nombre (de la voz griega que significa “imposible de cortar”).

El átomo de Demócrito era mucho más de lo que él, en un principio intuyó que sería. Hoy sabemos que está conformado por diversaspartículas de familias diferentes: unas son bariones que en el seno del átomo llamamos necleones, otras son leptones que gitan alrededor del núcleo para darle estabilidad de cargas, y, otras, de la familia de los Quarks, construyen los bariones del núcleo y, todo ello, está, además, vigilado por otras partículas llamadas bosones intermedios de la fuerza nuclear fuerte, los Gluones que, procuran mantener confinados a los Quarks.

Pero no corramos tanto, la física atómica aún debería recorrer un largo camino para llegar a comprender la estructura que acabamos de reseñar. De los trs principales componentes del átomo -el protón, el neutrón y el electrón-, sólo el electrón había sido identificado (por J.J. Thomson, en los últimos años del siglo XIX). Nadie hablaba de energía “nuclear” pues ni siquiera se había demostrado la existencia de un núcleo atómico, y mucho menos de sus partículas constituyentes, el protón y el neutrón, que serían identificados, respectivamente, por Thomson en 1913 y James Chawick en 1932.

De importancia capital resultó conocer la existencia del núcleo y que éste, era 1/100.000 del total del átomo, es decir, casi todo el átomo estaba compuesto de espacios “vacíos” y, la materia así considerada, era una fracción inifintesimal del total atómico.

Rutherford, Hans Geiger y Ernest Marsden se encontraban entre los Estrabones y Tolomeos de la cartografía atómica, en Manchester , de 1909 a 1911, sonderaron el átomo lanzando corrientes de “partículas alfa” subatómicas -núcleos de helio- contra delgadas laminillas de oro, plata, estaño y otros metales. La mayoría de partículas Alfa se escapaban a través de las laminillas, pero, para sombro de los experimentadores, algunas rebotaban hacia atrás. Rutherford pensó durante largo tiempo e intensamente en este extraño resultado; era tan sorprendente, señalaba, como si una bala rebotase sobre un pañuelo de papel. Finalmente, en una cena en su casa en 1911, anunció a unos pocos amigos que había dado con una explicación: que la mayoría de la masa de un átomo reside en un diminuto núcleo masivo. Ruthertford pudo calcular la carga y el diámetro máximo del nucleo atómico. Así se supo que los elementos pesados eran más pesados que los elementos ligeros porque los núcleos de sus átomos tienen mayor masa.

Todos sabemos ahora, la función que desarrollan los electrones en el atomo. Pero el ámbito de los electrones para poder llegar a la comprensión completa, tuvo que ser explorado, entre otros, por el físico danés Niels Bohr, quien demostró que ocupaban órbitas, o capas, discretas que rodean al núcleo. (Durante un tiempo Bohr consideró el átomo como un diminuto sistema solar, pero ese análisis, pronto demostró ser inadecuado; el átomo no está rígido por la mecánica newtoniana sino por la mecánica cuántica.)

Es curioso que, mirando en la oscura noche como brillan las estrellas del cielo, nos atrae su titilar engañoso (es la atmósfera terrestre la que hace que lo parezca) y su brillo, Sin embargo, pocos llegan a pensar en lo que verdaderamente está allí ocurriendo. Las transformaciones de fase por fusión no cesan. Esta transformación de materia en energía es consecuencia de la equivalencia materia-energía, enunciada por Albert Einstein en su famosa fórmula E=mc²; donde E es la energía resultante, m es la masa transformada en energía, y c es la velocidad de la luz (300 000 kilómetros por segundo). La cantidad de energía que se libera en los procesos de fusión termonuclear es fabulosa. Un gramo de materia transformado íntegramente en energía bastaría para satisfacer los requerimientos energéticos de una familia mediana durante miles de años.

Es un gran triunfo del ingenio humano el saber de qué, están confomadas las estrellas, de qué materiales están hechas. Recuerdo aquí a aquel Presidente de la Real Society de Londres que, en una reunión multitudinaria, llegó a decir: “Una cosa está clara, nunca podremos saber de qué están hechas las estrellas”. El hombre se vistió de gloria con la, desde entonces, famosa frase. Creo que nada, con tiempo por delante, será imposible para nosotros.

Pero, por maravilloso que nos pueda parecer el haber llegado a la comprensión de que los espectros revelan saltos y tumbos de los electrones en sus órbitas de Bohr, aún nadie podía hallar en los espectros de las estrellas las claves significativas sobre lo que las hace brillar. En ausencia de una teoría convincente, se abandonó este campo a los taxonomistas, a los que seguían obstinadamente registrando y catalogando espectros de estrellas, aunque no sabían hacia donde los conduciría esto.

En el Laboratorio de la Universidad de Harvard, uno de los principales centros de la monótona pero prometedora tarea de la taxonomía estelar, las placas fotográficas que mostraban los colores y espectros de decenas de miles de estrellas se apilaban delante de “calculadoras”, mujeres solteras en su mayoría y, de entre ellas, Henrietta Leavitt, la investigadora pionera de las estrellas variables Cefeidas que tan útiles serían a Shapley y Hubble.

Imagen de Sirio A (estrella grande) y Sirio B (estrella pequeña abajo a la izquierda) tomadas por el Telescopio Hubble  (Créd. NASA). Sirio es la quinta estrella más cercana y tiene una edad de 300, millones de años. Es una estrella blanca de la secuencia principal de tipo espectral A1V con temperatura superficial de 10 000 K y situada a 8,6 años luz de la Tierra. Es una estrella binaria y, de ella, podríamos contar muchas historias. La estrella fue importante en las vidas de Civilizaciones pasadas como, por ejemplo, la egipcia.

Fue Cannon quien, en 1915, empezó a discernir la forma en una totalidad de estrellas en las que estaba presente la diversidad, cuando descubrió que en una mayoría, las estrellas, pertenecían a una de media docena de clases espectrales distintas. Su sistema de clasificación, ahora generalizado en la astronomía estelar, ordena los espectros por el color, desde las estrellas O blancoazuladas, pasando por las estrellas G amarillas como el Sol, hasta estrellas rojas M. Era un rasgo de simplicidad denajo de la asombrosa variedad de las estrellas.

Las Híades

Pronto se descubrió un orden más profundo, en 1911, cuando el ingeniero y astrónomo autodidacta danés Ejnar Hertzsprung. Hertzsprung utilizó los cúmulos como muestras de laboratorio con las que podía buscar una relación entre los colores y los brillos intrínsecos de las estrellas. Halló tal relación: la mayoría de las estrellas de ambos cúmulos caían en dos líneas suavemente curvadas. Esto, en forma de gráfico, fue el primer esbozo de un árbol de estrellas que desde entonces ha sido llamado dialgrama Hertzsprung-Russel.

analizó los datos de Cannon y Maury de las estrellas de dos cúmulos, las Híades y las Pléyades. Los cúmulos como estos son genuinos conjuntos de estrellas y no meras alineaciones al azar; hasta un observador inexperimentado salta entusiamado cuando recorre con el telecopio las Pléyades, con sus estrellas color azul verdoso enredadas en telarañas de polvo de diamante, o las Híades, cuyas estrellas varían en color desde el blanco mate hasta un amarillo apagado.

El progreso en física, mientras tanto, estaba bloquedado por una barrera aparentemente insuperable. Esto era literal: el agente responsable era conocido como barrera de Coulomb, y por un tiempo frustó los esfuerzos de las físicos teóricos para copmprender como la fusión nuclear podía producir energía en las estrellas.

La línea de razonamiento que conducía a esa barrera era impecable. Las estrellas están formadas en su mayor parte por hidrógeno. (Esto se hace evidente en el estudio de sus espectros.) El núcleo del átomo de Hidrógeno consiste en un solo protón, y el protón contiene casi toda la masa del átomo. (Sabemos esto por los experimentos de Rutherford). Por tanto, el protón también debe contener casi toda la energía latente del átomo de hidrógeno. (Recordemos que la masa es igual a la energía: E = mc².) En el calor de una estrella, los protones son esparcidos a altas velocidades -el calor intenso significa que las partículas involucradas se mueven a enormes velocidades- y, como hay muchos protones que se apiñan en el núcleo denso de una estrella, deben tener muchísimos choques. En resumen, la energía del Sol y las estrellas, puede suponerse razonablemente, implica las interacciones de los protones. Esta era la base de la conjetura de Eddintong de que la fuente de la energía estelar “difícilmente puede ser otra que la energía subatómica, la cual, como se sabe, existe en abundancia en toda materia”.

Hasta el momento todo lo que hemos repasado está bien pero, ¿que pasa con la Barrera de Coulomb? Los protones están cargados positivamente; las partículasd de igual carga se repelen entre sí; y este obstáculo parecía demasiado grande para ser superado, aun a la elevada velocidad a la que los protones se agitaban en el intenso calor del interior de las estrellas. De acuerdo con la física clásica, muy raras veces podían dos protones de una estrella ir con la rapidez suficiente para romper las murallas de sus campos de fuerza electromagnéticos y fundirse en un solo núcleo. Los cálculos decían que la tasa de colisión de protones no podía bastar para mantener las reacciones de fusión. Sin embargo, allí estaba el Sol, con el rostro radiante, riéndose de las ecuaciones que afirmaban que no podía brillar.

Afortunadamente, en el ámbito nuclear, las reglas de la Naturaleza no se rigen por las de la mecánica de la física clásica, que tienen validez para grandes objetos, como guijarros y planetas, pero pierden esa validez en el reino de lo muy pequeño. En la escala nuclear, rigen las reglas de la indeterminación cuántica.  La mecánica cuántica demuestra que el futuro del protón sólo puede predecirse en términos de probabilidades: la mayoría de las veces el protón rebotará en la Barrera de Coulomb, pero de cuando en cuando, la atravesará. Este es el “efecto túnel cuántico”; que permite brillar a las estrellas.

George Gamow, ansioso de explotar las conexiones entre la astronomía y la nueva física exótica a la que era adepto, aplicó las probabilidades cuánticas a la cuestión de la fusión nuclear en las estrellas y descubrió que los protones pueden superar la Barrera de Coulomb. Esta historia es mucho más extensa y nos llevaría hasta los trabajos de Hans Bethe, Edward Teller y otros, así como, al famoso Fred Hoyle y su efecto Triple Alfa y otras maravillas que, nos cuentan la historia que existe desde los átomos a las estrellas del cielo.

A veces, en Física hablamos de belleza y, la imagen de arriba, es un fiel ejemplo de la inmensa belleza que crea la Naturaleza que se vale de mil caminos para conseguir lo que quiere: Lo de arriba representa el Efecto Triple Alfa, mediante el cual, el Helio se fusiona con el Helio y, como otra fusión con Helio es improbable, coge el camino de fusionarse con Berilio y más tarde, de nuevo con Helio para conseguir Carbono en las estrellas.

Hoyle y su equipo, descubrieron que las estrellas, en la medida que van gastando su combustible nuclear, transmutan el Hidrógeno en Helio; el Helio a Carbono y Oxígeno; y así sucesivamente, subiendo hasta llegar hasta los más pesados de la Tabla Periódica. En las explosiones de las supernovas se crean mucho de los elementos más pesados, incluidos el platino, el oro y el uranio. El trabajo que fue un inmenso logro científico, no sólo explicó la síntesis de todos los elementos más allá del Hidrógeno, sino que predijo su formación exactamente en las mismas proporciones que ocurrían en el Universo. Pero quedó por explicar la cuestión del Hidrógeno: Cómo se genera el combustible inicial de las estrellas.

Así, en las estrellas podemos encontrar muchas respuestas de cómo se forman los elementos que conocemos hasta el Hierro y, a partir de ahí, como la fusión se hace imposible, ya son las supernovas las encargadas de traer elementos más complejos y pesados que, como el oro y el platino o el uranio, se “fabrican” en esos eventos de inmensas energías. Mucho más, tendríamos que escribir para explicar todo lo que vino después y, con la mecánica cuántica y la relatividad en sus dos versiones, se dio un inmenso impulso al saber de la Física y de la Cosmología.

emilio silvera

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