¡La ciencia es bella!

Ciencia y arte. Izquierda: representación gráfica del grafeno (fuente: Wikipedia). Centro: imagen de microscopía electrónica de una muestra obtenida al intentar producir grafeno (imagen, GOG). Derecha: la imagen del centro vista por Ignasi Cusí, ilustrador.

El mundo visto con electrones

Como la vida, la ciencia es también, a veces, agridulce, cruel, despiadada, injusta o desesperante. Para ser más exacto, la mayoría de las veces no es la ciencia en sí, sino más bien las personas que viven de ella y los sistemas que administran sus recursos. Pero esto ya lo he explicado en algún que otro artículo, y lo que yo realmente les quería explicar hoy es otra cosa: como en la película con Roberto Benigni, ¡la ciencia es bella!

Y la ciencia es bella por muchas razones pero, sobre todo, porque la observación de la naturaleza forma parte importante de ella. Como la persona que se sienta en un banco y observa los árboles y sus hojas, o una puesta de sol, los científicos pueden hacer lo propio pero en el mundo microscópico, e incluso, nanoscópico. Sobre todo, si uno tiene la suerte de disponer de un microscopio electrónico de transmisión (TEM). Y es que ver las cosas utilizando electrones en lugar de luz nos permite aumentar tanto las imágenes que somos incluso capaces de ver: ¡los átomos! Todo esto es posible, en gran parte, a un señor llamado Ernst Ruska que, precisamente en Berlín y hace ya muchos años, contribuyó de forma sustancial a desarrollar los microscopios electrónicos que nos permiten amplificar, hoy en día, las imágenes más de un millón de veces.

Orden, simetría y naturaleza

Y lo más interesante es lo siguiente: las cosas que uno observa con un TEM son muchas veces, si se quiere, no tan diferentes, en apariencia, a las que vemos con nuestros propios ojos. Muchas gente relaciona la naturaleza y la ciencia con la simetría y el orden. Y sí, es así en muchos casos. Existe, de hecho, mucho orden en las matemáticas y también en los átomos de un cristal como el de la imagen. Pero es que también existe mucho desorden en la naturaleza. Y esto último no es un accidente, es debido, en parte, a algo que se llama entropía. Este desorden lo vemos en las moléculas que se mueven muy rápido en un gas, o en el movimiento de los objetos muy pequeños dentro de un líquido (movimiento browniano). Pero el desorden no solo existe en los gases y en los líquidos, existe también en los sólidos llamados amorfos. La naturaleza, por tanto, no es solo orden y simetría sino también desorden y azar. Y como, al fin y al cabo, lo que uno hace con un TEM no es más que retratar la variabilidad de la naturaleza, pero en una escala mucho más pequeña, lo que vemos a través del microscopio es, al final: las formas, no siempre geométricas ni simétricas, a veces lisas, a veces porosas, de objetos que se curvan, se quiebran o se alargan. En definitiva, vemos cosas que nos recuerdan a lo que ya conocemos desde pequeños: la naturaleza.

Ciencia e imaginación

Y si a esto le añadimos, además, que muchas de las cosas que observamos en el TEM son obra del ser humano, y que el ser humano tiene el don de la imaginación, a veces uno observa objetos nanoscópicos que le recuerdan a ejércitos que se disponen a conquistar un castillo, a insectos que se suben a una rama, a flores multicolores, a naves espaciales en lucha interestelar. Algunos científicos dirán que la imaginación y el azar no pueden ser parte de la ciencia (Einstein no formaba parte de ellos ya que, según dicen, pensaba que la imaginación era incluso más importante que el conocimiento). La opinión de estos científicos es del todo respetable, pero no todos pensamos así. Porque muchos de los avances de la humanidad se deben a la capacidad de imaginar cosas que todavía no existen y a la suerte de equivocarse y provocar el milagro del azar.

Pero lo voy a dejar aquí. Una crítica habitual de mis amigos es que escribo artículos demasiado largos y sin demasiadas imágenes. Esta vez, para cambiar, voy a cerrar el baúl científico-literario y dejar que las imágenes hablen por sí mismas. Además, llevo dos horas en un tren y, de tanto escribir sobre la belleza de la naturaleza y de la ciencia, se me olvidó observar por la ventana las praderas verdes en este día de verano.

Imágenes desde el mundo nanoscópico

Orden y simetría en el 'mundo nanoscópico', de izquierda a derecha: átomos de molibdeno en un cristal de una sal de azufre (magnificación de la imagen = un millón de veces). Nanopartícula de oro de unos 30 nm recubierta de agua. Sección de una nanotubo de carbono mostrando capas de grafeno (separación entre capas = 0.34 nm). Imágenes tomadas por GOG.

Criaturas del 'nanomundo', de izquierda a derecha: estructuras de carbono en un material comercial de baja calidad vendido como 'nanotubos de carbono' y que pueden recordar a un insecto. Nanopartículas de oro formando una figura que puede recordar a una ardilla. Mapa de composición química en una muestra de un material compuesto, dopado con nanopartículas, que recuerda a un ave. Imágenes tomadas por GOG.

Selva nanoscópica, de izquierda a derecha: estructuras de carbono llamadas 'tipo copa' de apariencia parecida al bambú. Nanopartículas de sílica recubiertas de oro que recuerdan a un cactus. Tubos microscópicos de carbono utilizados para intentar hacer crecer nanotubos de carbono. Imágenes tomadas por GOG.

Guerra de las galaxias, de izquierda a derecha: mapa de composición química de nanotubos de carbono. Nanopartículas de oro con forma de nave espacial. Nanopartículas de sílica. Imágenes tomadas por GOG.

Nota del autor: gracias al Instituto Federal de Materiales Alemán (BAM) por permitirme usar las imágenes de TEM. Especiales agradecimientos para Ignasi Cusí, quien con sus fantásticas ilustraciones contribuye a que, cada día más personas, se interesen por mis artículos.