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NACIMIENTO Y COMPORTAMIENTO DEL ÁTOMO EN EL UNIVERSO

Me acude a la memoria una tarde serena, admirable de Crimea. Parece como si toda la naturaleza se hubiera dormido y nada turbase la superficie del mar en calma. Incluso las estrellas no parpadeaban en el negro cielo meridional y brillaban con rayos resplandecientes. Se apagó la vida a nuestro alrededor y semejaba que el mundo hubiese cesado en su movimiento y se encerrase en el eterno silencio de las noches del sur.

¡Pero cuán lejos está todo esto de la realidad y qué engañosos son el silencio y la quietud de la naturaleza que nos circunda!

Basta con aproximarse al radiorreceptor y comenzar a girar lentamente la manecilla para ver que todo el mundo está penetrado de miríadas de ondas electromagnéticas portadoras de sonidos. Mensurables bien en algunos metros, bien en miles de kilómetros, las ondas impetuosas del mundo etéreo se alzan hasta la altura de las capas ozónicas y s precipitan nuevamente hacia la tierra. Superponiéndose unas a otras, estas ondas llenan el mundo entero con vibraciones imperceptibles par nuestro oído.

Y las estrellas, que parecen tan inmutables en la bóveda celeste se mueven en el espacio sideral con velocidades vertiginosas de ciento y miles de kilómetros por segundo. Una estrella-sol se precipita a u lado de la galaxia, arrastrando consigo torrentes enteros de cuerpo que no alcanza nuestra vista; otras dan vueltas a un ritmo todavía más rápido, originando enormes nebulosas; otras se alejan a las zonas desconocidas del Universo.

Hierve la sustancia fundida en las desmesuradas profundidades de las estrellas lejanas. La temperatura alcanza en ellas decenas de millones de grados; partículas sueltas se desprenden unas de otras, se fisionan los núcleos atómicos, torbellinos de electrones se precipitan hacia las capas superiores de las atmósferas estelares y potentes tempestades electromagnéticas, atravesando millares y miles de millones de kilómetros, llegan hasta la Tierra, turbando la tranquilidad de la atmósfera. Todo el Cosmos está saturado de vibraciones. Este concepto lo expuso de manera admirable un gran sabio de su tiempo Lucrecio Caro cerca de cien años antes de nuestra era:

La Tierra vive también su vida. Su superficie tranquila, silenciosa al parecer, está en realidad llena de actividad. Millones de diminutas bacterias pueblan cada centímetro cúbico de terreno. El microscopio, ampliando los límites de la investigación, descubre nuevos mundos con más diminutos seres vivos, los virus en movimiento constante, y se discute si considerarlos como seres vivos o como moléculas raras de la naturaleza muerta.

Figura 4.1 Una tarde en Crimea. La costa de Alupka

Eternamente se desplazan las moléculas en los movimientos térmicos del mar, y el análisis científico demuestra que en el agua del mar cada oscilación efectúa largos y complejos recorridos a velocidades que se miden en kilómetros por minuto.

Eternamente se verifica el intercambio de átomos entre el aire y la tierra. Desde lo profundo de la Tierra se evaporan al aire los átomos de helio, la velocidad de su movimiento es tan grande que contrarrestan la fuerza de la gravedad y marchan al espacio interplanetario.

Los átomos activos del oxígeno del aire penetran en el organismo. Las moléculas de anhídrido carbónico son captadas por las plantas, creando el cielo permanente del carbono, y en las entrañas de la Tierra, tratando de escapar a la superficie, hierven aún masas fundidas en ignición de rocas pesadas.

Ante nosotros tenemos un cristal duro, tranquilo, transparente y puro. Podría pensarse que los átomos sueltos de la sustancia se distribuyen en los nudos de una retícula estable de forma invariable. Pero esto sólo parece: en realidad los átomos se hallan en constante movimiento, girando alrededor de sus puntos de equilibrio, intercambiando constantemente sus electrones, bien los libres, como en los átomos de metal, bien los que están unidos, y se mueven repetidamente por órbitas de configuración compleja.

Todo vive alrededor de nosotros. El cuadro de la tarde serena de Crimea es falso. Cuanto más la ciencia va dominando la naturaleza, tanto más amplio se 'descubre ante ella el panorama real de todos los movimientos de la substancia del mundo que nos rodea. Y cuando a la ciencia le fue posible medir los movimientos en millonésimas de segundo, cuando con sus "manos" roentgenológicas ella mide millonésimas de centímetro con tal precisión como no puede medir nuestra vista, cuando aprendió a ampliar las imágenes de la naturaleza en 200 y 300 mil veces e hizo asequibles al ojo humano, no sólo los virus microscópicos, sino también las moléculas aisladas de substancia, se comprendió que en el mundo no hay nada en reposo, hay solamente un caos de movimientos constantes que buscan su equilibrio temporal.

En tiempos remotos, antes del florecimiento de la antigua Grecia, en las islas del Asia Menor vivió el admirable filósofo Heráclito. Él supo penetrar en las profundidades del Universo con su inteligencia perspicaz y fueron dichas por él unas palabras que Herzen calificó como las palabras más geniales en la historia de la humanidad.

Heráclito dijo: "Panta rey", "Todo fluye", y colocó en la base de su sistema universal la idea del movimiento perpetuo. Con esta idea pasó el hombre todas las épocas de su historia. Basándose en ella, Lucrecio Caro creó su filosofía en el famoso poema sobre la naturaleza de las cosas y la historia del mundo. Basándose en ella, con extraordinaria clarividencia edificó su física el genial sabio ruso M. Lomonósov, diciendo que cada punto en la naturaleza tiene tres movimientos: de avance, de rotación y de oscilación. Y en la actualidad, cuando los nuevos éxitos de la ciencia corroboran esta vieja concepción filosófica, debemos mirar con nuevos ojos al mundo que nos circunda y a las leyes de la substancia.

Las leyes de la distribución de los átomos son para nosotros leyes sobre los movimientos infinitamente complejos a diferentes velocidades, en distintas direcciones y escalas diversas, que determinan la variedad del mundo que nos rodea, toda la diversidad de átomos sueltos que se agitan en él. Comenzamos ahora a comprender de una manera nueva el espacio universal que nos circunda.

Las dimensiones del Universo estelar, accesibles para nuestra observación, son colosales. No se pueden medir en kilómetros, ésta es una unidad excesivamente pequeña. Incluso la distancia entre el Sol y la Tierra, que es de 150 millones de kilómetros y la recorre la luz en ocho minutos y un tercio, a pesar de que cada segundo puede dar la vuelta alrededor de nuestro globo siete veces y media, resulta también una unidad pequeña. Los hombres de ciencia han inventado una unidad especial, el "año de luz", o sea, la distancia que recorre la luz en un año. Los mejores telescopios pueden distinguir estrellas cuya luz llega hasta nosotros al cabo de millones de años...

Figura 4.2 Protuberancias en el Sol durante el eclipse del 28 de mayo de 1900. El círculo blanco muestra las dimensiones de la Tierra en la misma escala. Su diámetro es de 12.750 kilómetros.

¡Verdaderamente el Cosmos no tiene límites! Para nosotros sus límites se determinan sólo por el grado de perfección de nuestros telescopios...

El cúmulo de materia estelar en el espacio universal forma en algunos lugares condensaciones, se origina lo que denominamos mundo visible. Mundos semejantes hay aproximadamente cien mil millones. En cada uno de ellos hay cerca de cien mil millones de estrellas y en cada estrella un uno seguido de 57 ceros de protones y neutrones (del orden de 10 ^-56 ), es decir, de las partículas pequeñísimas que constituyen todo el mundo, sin contar las partículas menores aún de electricidad, los electrones cargados negativamente.

En el espacio universal el elemento más abundante es el hidrógeno. Conocemos un gran número de nebulosas cósmicas en cuya composición entra casi exclusivamente el hidrógeno. Los átomos de hidrógeno se reúnen influidos por la gravitación universal, empujados por fuerzas especiales interatómicas, cuyo estudio sólo se inicia aún. Se originan enormes ovilles, en los que la cantidad de átomos integrantes constituye un número del orden de 56 cifras: aparece la estrella. Pero las dimensiones del universo son infinitamente grandes comparadas con el volumen de los átomos formados. Sabemos que en mayor parte del espacio universal se encuentra realmente vacío, correspondiendo a cada metro cúbico sólo de 10 a 100 partículas, átomos de substancia, lo que supone un enrarecimiento que es 10" veces menor que la presión normal de la atmósfera sobre la tierra. De estos espacios enrarecidos del universo podemos llegar hasta condensaciones nunca vistas, provocadas por las presiones existentes en las profundidades de las estrellas, donde miles de millones de atmósferas se conjugan con temperaturas de decenas o cientos de millones de grados. Precisamente allí se encuentra el laboratorio natural, donde surgen a partir del hidrógeno átomos nuevos, más pesados, y en primer lugar de helio.

En las estrellas que iluminan con deslumbradora luz blanca como, por ejemplo, el célebre satélite de Sirius, la substancia es tan compacta que su peso es mil veces mayor que el del oro y platino. Para nosotros es difícil hasta imaginar qué clase de sustancia es ésta y cuáles son sus propiedades.

Por una parte, tenemos espacios interplanetarios infinitos surcados por átomos aislados que se desplazan libremente. Aquí, dialécticamente se conjuga el reposo universal con el movimiento impetuoso, aquí reinan temperaturas próximas al cero absoluto.

Por otra parte, tenemos las zonas nucleares de las estrellas en las que millones de grados se acompañan por presiones de miles de millones de atmósferas, donde los átomos, venciendo la repulsión de los electrones, se congregan en una masa compacta de substancias nunca vistas en la Tierra. En estas condiciones se verifica la evolución de los elementos químicos, tanto más pesados y compactos, cuanto mayor sea la masa de la estrella y más elevadas la presión y temperatura de sus regiones internas.

Figura 4.3 Nebulosa M-101 en la constelación de la Osa Mayor

El elemento químico originado, es el primer eslabón de la lucha contra el caos. A partir de protones y electrones libres, sometidos a presiones y temperaturas fantásticas, pueden formarse núcleos más pesados.

De esta forma van apareciendo por distintos lugares edificios diversos, a los que llamamos elementos químicos. Unos de ellos más pesados, más saturados de energía, otros ligeros, que constan sólo de varios protones y neutrones. Estos elementos más ligeros son arrastrados en corrientes a la periferia de las estrellas, a su atmósfera, o se unen formando enormes nebulosas. Otros, dotados de menor movilidad, quedan en la superficie de los cuerpos incandescentes o fundidos.

Radiaciones intensísimas destruyen ciertos edificios y erigen otros. Unos elementos se desintegran, otros se crean de nuevo hasta que los átomos ya formados caigan allí, donde no existan fuerzas potentes, capaces de destruir sus átomos estables. Y entonces comienza la historia de la "peregrinación" de átomos aislados en el universo. Unos llenan los espacios interplanetarios, como, por ejemplo, los átomos de calcio y de sodio, que volando libremente surcan todo el espacio universal. Otros, más pesados, más estables, se acumulan en ciertas partes de las nebulosas. Las temperaturas descienden, los campos eléctricos de los átomos se conjugan unos con otros, se forman moléculas de combinaciones químicas simples: carburos, hidrocarburos, partículas de acetileno, ciertas formas de cuerpos desconocidos en la Tierra que descubren los astrofísicos durante sus observaciones de las superficies incandescentes de las estrellas lejanas como producto primario de las combinaciones de átomos. De ellas, de estas moléculas simples libres, se van originando paulatinamente sistemas más y más complicados. En condiciones de bajas temperaturas, fuera de los campos de destrucción y las profundidades cósmicas, se origina el segundo eslabón de la estructuración mundial, el cristal. El cristal es un edificio admirable, donde los átomos se distribuyen en un orden determinado como los cubitos en una caja. El nacimiento del cristal es la etapa siguiente en la salida de la materia del caos. Para la formación de un centímetro cúbico de sustancia cristalina se unen entre sí un número de átomos expresado por la unidad seguida de 22 ceros. Aparecen nuevas propiedades, las propiedades del cristal. Reinan ya no las leyes que seguían aquellos ovilles electromagnéticos de los cuales se formaron, no las leyes enigmáticas aún de la energía de los núcleos, sino las nuevas leyes de la substancia, las leyes químicas.

No llevaré más adelante la descripción de este cuadro. He querido únicamente mostrar que conocemos poco el mundo que nos rodea y que éste es extraordinariamente complejo, que su quietud es sólo aparente, que todo él se encuentra lleno de movimiento; en el torbellino de los movimientos nace en el mundo la sustancia, tal como nosotros la conocemos aquí, en la tierra, tal como la vemos en las rocas duras de la naturaleza que nos circunda. Mucho de lo que he relatado ha sido ya demostrado por la ciencia actual, pero todavía queda mucho enigmático en nuestra figuración de cómo nacen del caos universal, primero el átomo y después el cristal.

¡De qué manera admirable fue descrito este panorama por Lucrecio Caro, hace dos mil años! Recordemos algunas líneas de su poema:

Por consiguiente, no hay reposo en la naturaleza: todo cambia, aunque con velocidad distinta. Cambia la piedra, símbolo de solidez, pues los átomos que la constituyen están en movimiento perpetuo. A nosotros nos parece estable e inmóvil solamente porque no percibimos este movimiento, cuyo resultado se hace sensible después de largo tiempo en tanto que nosotros mismos cambiamos incomparablemente más rápido.

Durante mucho tiempo se consideró que sólo el átomo es inalterable, indivisible e indiferente a los cambios constantes de la naturaleza. Pero no, los átomos también obedecen al tiempo. Parte de ellos, que llamamos radiactivos, se transforman rápidamente; otros lo hacen con más lentitud... Además, sabemos ahora que los átomos también evolucionan, se crean en el tórrido calor de las estrellas, se desarrollan, mueren...

Y en la imaginación humana tenemos el reflejo de ese mismo eterno movimiento y desarrollo: al principio incomprensión, caos, desorden. Empero comienzan a aclararse los tipos de enlace de todas las partes del mundo, los movimientos resultan verificarse de acuerdo a leyes definidas; aparece el cuadro constructivo del universo único... Así es el mundo, así nos lo descubre la ciencia actual.