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Los seres humanos hemos construido nuestros saberes desde el único punto de vista que nos ha sido posible: el de nosotros mismos en el pedazo de tiempo y espacio que habitamos.
Si la galaxia que se conoce como Vía Láctea tuviera lo que nosotros llamamos razonamiento tendría una visión muy propia del universo, diferente de la nuestra, donde otra galaxia sería su igual y se demoraría tiempos parecidos en cambiar. Algo equivalente ocurriría si una proteína pudiera pensar. Su universo se comprendería en términos de los tiempos que transcurren para los procesos en los que interactúan con sus similares. Los “ojos” de esa proteína apreciarían los tamaños de forma claramente diferentes a los nuestros. La proximidad de una molécula de un medicamento es para ellas importante y también lo es cuanto demora en anclársele o no.
¿Se hubieran postulado las mismas leyes de Newton del movimiento por parte de una imaginaria y sabia proteína pensante? Es poco probable y ya lo hemos tratado en entregas anteriores.
Un gran problema que tenemos los humanos es que nuestros sentidos permiten captar los objetos con masa solo tocándolos o viéndolos gracias a la luz que reflejan. Parecen dos cosas diferentes, la masa y la luz, porque los detectamos con órganos sensoriales diferentes. Y así ha sido desde que nos enteramos que vivimos en este universo.
Uno de los fenómenos que nos permiten saber que la luz es una radiación electromagnética consiste en la forma en que se proyecta sobre una pantalla. Al dividir un rayo de luz roja, o verde, o azul, haciéndolo pasar por dos ranuras paralelas lo que aparece en la imagen proyectada es una serie de zonas más iluminadas que alternan con otras menos. La única explicación que se encontró a este efecto obligaba a atribuir a la luz un comportamiento oscilante en el tiempo.
En otras palabras, la luz es “algo” que en un instante tiene cierta intensidad en un sitio dado y un instante fijo después no la tiene, y la vuelve a recuperar transcurrido otro instante fijo igual. Al pasar por las dos ranuras desde el mismo foco, se forma una hermosa superposición de lo que atraviesa en cada instante por cada una de las dos ranuras. Al proyectarse ambas en la misma pantalla se iluminarán más las zonas en las que la luz de cada ranura coincide con la máxima intensidad y menos aquéllas en las que coinciden instantes de baja intensidad.
Lo interesante es que si se envía luz que a nuestros ojos es “blanca”, o sea con rayos rojos, verdes y azul al mismo tiempo, se descompone en sus colores constituyentes al proyectarse en la pantalla después de pasar por las ranuras. Lo hace con cada color exhibiendo su propio patrón de zonas de mayor intensidad que otras. A este fenómeno en general se le llama difracción. Se prueba también que con ciertos ajustes se comportan o “difractan” igualmente las ondas de radio, la luz visible por los seres humanos y los rayos gamma de las bombas atómicas. Los “patrones de difracción” son fenómenos genuinos de radiaciones u “ondas” electromagnéticas. Se les llama ondas, igual que a las olas, por esa razón.
Por otra parte, también se pudo conocer que las cargas menos atadas que se asocian con los átomos son partículas que tienen masa, igual que un ladrillo, pero muchísimo más pequeña. Se les llamó electrones. Portan carga, como se describió en la entrega anterior de esta serie. ¡Cuál no sería el asombro de observar que esas pequeñísimas “bolitas eléctricas”, que es como se entendía a los electrones, TAMBIÉN SE DIFRACTAN durante ciertos experimentos! ¿Como es posible que algo que tiene masa, que podría palparse con una mano muy, muy pequeña, se comporte también como una onda? Los seres humanos somos tan egocéntricos que llamamos a esto como “naturaleza dual” de la materia, porque establece que se comporta “dualmente” como onda y como partícula.
NO ES DUAL que la masa y las características de las ondas se presenten en los mismos objetos. La realidad es más terca: el universo es así y todo lo que tiene masa también se comporta como onda, aunque ambas características las veamos como excluyentes en nuestras dimensiones.
La materia es onda y es partícula al mismo tiempo. Y esas características se manifiestan asociadas particularmente en los espacios nanoscópicos (millonésimas de milímetro) y en los tiempos en que transcurren los procesos en esas dimensiones. Lo que vemos y sentimos es la superposición y un producto de muchos millones de millones de fenómenos de esas dimensiones.
Esto hace también que el conocimiento de los fenómenos de la cuantización esté inevitablemente asociado con un comportamiento tan rico de los sistemas materiales.
El descubrimiento de la naturaleza cuántica de los fenómenos nanoscópicos, donde la materia hace evidentes a nosotros sus propiedades de onda y partícula, ha permitido que gracias a la ciencia tengamos todo lo bueno del mundo que hoy disfrutamos. No quiere decir que también hayan sido usados para fines perversos. Aquí nos referimos solo a sus muchos beneficios.
El fenómeno de la difracción le sirvió en 1873 al alemán de Turingia Ernst Abbe para demostrar matemáticamente que un microscopio común no sirve para ver moléculas. Quedó claro que la capacidad máxima para distinguir dos objetos separados está limitada a aproximadamente la mitad de la distancia que recorre la luz que podemos ver antes de repetirse su ciclo de oscilación. Esta es de aproximadamente 200 nanómetros para la llamada “longitud de onda” de la luz violeta. Y efectivamente nadie ha podido usar microscopios de luz visible para “ver” las dimensiones de las proteínas y otras moléculas cuyos tamaños van desde 10 hasta 0.2 nanómetros.
¿Pero y si usáramos “luz” que tuviera límites menores? Pues la manifestación de los electrones como onda si que las tiene. No es el lugar para explicaciones detalladas de cómo funcionan los diversos tipos de “microscopios electrónicos”. Sin embargo, de lo que comentamos antes debe quedar claro que si impulsamos adecuadamente un haz o flujo de electrones con los aparatos que puedan hacerlo, y logramos que la longitud de onda de estas partículas llegue a unos 0.005 nanómetros, podremos “ver” las moléculas que son mucho mayores que la mitad de esa distancia. Y es eso justamente lo que se hace.
Muchos intervinieron en la idea de hacer y usar microscopios electrónicos hace unos cien años a partir de que ya se conocía que se podía hacer. La solución de muchos problemas tecnológicos solo se logró cuando un grupo de trabajo en la hoy Universidad Técnica de Berlín obtuvo las primeras imágenes del universo nanoscópico entendibles para los humanos en 1931. Solo uno de ellos sobrevivió, Ernst Ruska, para recibir el premio Nobel tan tarde como en 1986.
¿Tendríamos vacunas diseñadas y puestas en práctica en solo unos meses sin la intervención de estos microscopios electrónicos y sus muchas variantes de hoy en día? ¿Se curarían de cáncer muchos que hoy pueden leer estas líneas y lo han logrado gracias a avances en la biología y la bioquímica basados en estos dispositivos? ¿Deberían llamarse nanoscopios electrónicos?
La Habana, 22 de agosto de 2025.
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