¿Por qué hay orden en el cosmos?

La naturaleza, igual que las sociedades humanas, está regida por leyes de obligado cumplimiento. La segunda ley de la termodinámica es una de las más importantes; impone un mandato ineludible a cualquier cambio que suceda en el cosmos: el desorden siempre sigue al orden, las estructuras complejas tienden a simplificarse. Esta ley parece que nos obliga a admitir que el universo inicial estaba perfectamente ordenado, y que cualquier evolución posterior aumentará el desorden (o la entropía, que es el sinónimo que prefieren usar los físicos) cósmico. Sin embargo, ¿de dónde procede el orden?; porque, si aceptamos la teoría del Big-Bang, colegimos que una creación accidental habría producido, con una probabilidad que es prácticamente certeza, un universo absolutamente desordenado. Las estructuras complejas (el orden) habrían surgido del caos original debido a procesos físicos posteriores y no a causa de una fluctuación inconcebiblemente improbable. Esta paradoja fundamental en la cosmología no se ha resuelto hasta hace poco.

La contradicción desaparece cuando nos fijamos en la letra pequeña; porque la segunda ley sólo puede aplicarse a sistemas aislados, y el universo no puede aislarse ni de la gravedad ni de su expansión. El comportamiento del gas en el cilindro del motor de un automóvil nos sirve como analogía para entender el origen del orden cósmico. El gas permanece homogéneo dentro del cilindro si el pistón está quieto; levántese ahora el pistón: el gas se expande, deja de ser uniforme, se producen turbulencias; espérese un tiempo y el gas se habrá estabilizado de nuevo en otro estado homogéneo. Durante el intervalo que transcurre entre ambos estados homogéneos se habrán creado turbulencias (estructuras), ¿se trata de un fallo en la ley? Por supuesto que no; en el estado inicial había un desorden máximo, sin embargo, cuando se movió el pistón cambiaron las condiciones permitiendo que se alcanzase otro estado en el que el desorden también es máximo, aunque mayor que antes. Algo similar sucedió en el universo primitivo: se encontraba perfectamente desordenado, pero a medida que se expandía su desorden aumentaba; la expansión cósmica desempeña un papel similar al del pistón.

Quizá el lector perspicaz se pregunte ahora, ¿y la gravedad?, ¿cómo afecta la gravedad a todo esto? Ignoramos la relación exacta que existe entre la entropía y la gravedad, por ello debemos ser humildes, callarnos y esperar nuevos conocimientos.

Oxitocina: sentimental molécula

Algunos lectores sabrán que la oxitocina es la hormona que se encarga de acelerar las contracciones uterinas de una madre durante el parto; sin embargo, ignorarán que también interviene en otras circunstancias.

La confianza es indispensable en la familia y la amistad, pero también en las transacciones mercantiles y en la organización de las sociedades. Amigo lector, cada día confías en desconocidos: en tu vendedor de bebidas (que no te envenene) o en el conductor que te transporta. Los humanos sobre todo quienes viven en las ciudades están mucho tiempo con extraños, ¿por qué evitamos a unos y nos sentimos seguros con otros? Para medir la confianza, Paul Zak utilizó un juego en el que los participantes invierten dinero; intervinieron dos grupos de estudiantes, uno olió oxitocina, el otro un placebo. Los investigadores hallaron que los participantes del primer grupo invirtieron más que los del segundo: la oxitocina había aumentado la tendencia a confiar en extraños. Entender estas relaciones presenta un interés indudable: cantidades bajas de oxitocina son útiles para que una persona sea prudente; también lo son las cantidades altas, para permitir que un individuo perdone y olvide, mantenga relaciones sociales y bienestar mental. ¿Aprecia el lector ingenuo las consecuencias perversas? Pregúntese qué sucedería si los timadores, los comerciantes desaprensivos o los políticos sin escrúpulos poseyeran aspersores de esta singular hormona.

La oxitocina también interviene en la vinculación (interprétese como sinónimo de amor o afecto) entre individuos: no sólo entre la madre y su hijo, sino también entre cónyuges y amigos. Fijémonos en dos especies fisiológicamente casi idénticas con comportamientos opuestos: mientras el ratón de campo conserva su pareja la mayor parte de su vida, el ratón de montaña se aparea con hembras diferentes; los biólogos hallaron que aquéllos tienen más receptores de oxitocina que éstos.

Sabemos que las heridas de los hámsters que viven en grupo sanan antes que las de los individuos aislados, también que las personas con mascotas se recuperan más rápidamente de sus heridas, los casados viven más tiempo que los solteros, y que el adicto se recupera más eficazmente en una comunidad que solitario. ¿Se deberá a que fabrican mayores cantidades de oxitocina? Después de todo, esta peculiar sustancia disminuye la cantidad de hormonas de la corteza de las glándulas suprarrenales inductoras de estrés.

Añadiré, por último, que la oxitocina aumenta la libido; por razones obvias recomiendo al lector hedonista que, cuando esté ocupado en tales menesteres, no se distraiga pensando en esta amorosa molécula.

Cambio climático

     ¿Crees en el cambio climático?, me preguntó una vez un profesor de filosofía. No, -le contesté- no creo en el cambio climático. Tengo pruebas, medidas objetivas tomadas con aparatos que no mienten, para saber que el cambio climático contemporáneo es un fenómeno natural que está ocurriendo con independencia de nuestras creencias. El cambio de clima terrestre no es la primera vez que sucede, ya ha ocurrido otras veces a lo largo de la historia del planeta; la singularidad de esta vez se debe a que las actividades humanas son las causantes de la mutación; concretamente, la quema de combustibles fósiles ha arrojado una enorme cantidad de dióxido de carbono a la atmósfera.

     La cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera, cerca de cuatrocientos ppm, es la más alta de los últimos seiscientos mil años; dentro de medio siglo, al ritmo de crecimiento actual, las emisiones de dióxido de carbono se habrán duplicado; su concentración habrá superado el doble del valor que tenía en la era preindustrial, la frontera que separa las consecuencias inconvenientes de las peligrosas. Probablemente el lector curioso se pregunte cómo le afecta ahora, a él, ese crecimiento. El aumento de gases con efecto invernadero provoca una cadena de procesos: calienta la superficie terrestre: los movimientos verticales del aire se vuelven más intensos: las borrascas y anticiclones se hacen más potentes: aumentan la frecuencia y la intensidad de los estados del tiempo extremos: los suministros de agua dulce crecen en las regiones húmedas y escasean en las regiones secas. En resumen, esperamos que empeore la sequía del norte de África y sur de España, y que las inundaciones abunden más donde ya las había.

     Durante este siglo muchos ecosistemas probablemente no soporten los cambios climáticos y no puedan adaptarse: se extinguirán entre un veinte y treinta por ciento de especies vegetales y animales, si la temperatura media global aumenta entre un grado y medio y dos grados y medio, como probablemente sucederá. Las comunidades costeras, especialmente en las regiones bajas –los deltas y las islas pequeñas -, serán cada vez más vulnerables a inundaciones a medida que aumenta el nivel del mar, especialmente donde abundan las tormentas tropicales. Como consecuencia de la fusión de los casquetes glaciares, a mediados del siglo XXI o quizá antes, se abrirá el paso del Noroeste, un camino entre el Atlántico y el Pacífico a través del Ártico; la fauna ártica desaparecerá.

      

Una factoría química

     Degustaba el otro día unas deliciosas alcachofas, cuando un comensal mencionó que este delicioso manjar bien podría considerarse una medicina para el hígado. Se generalizó la conversación sobre las bondades de los alimentos hasta que uno de los presentes, algo ignorante o quizá más atrevido, desdeñó al hígado atribuyéndole un papel secundario en el funcionamiento del cuerpo humano.

     ¿Debería desengañar al comensal? El hígado, con un peso de kilo y medio, consume la cuarta parte de la energía corporal y desempeña funciones básicas para la supervivencia. Auténtica factoría química del organismo, una de sus tareas consiste en mantener más o menos invariable la cantidad de glucosa, el principal combustible cerebral y muscular, en la sangre; almacenándola cuando hay un exceso de ella o liberándola cuando escasea; incluso, si es necesario, convirtiendo las grasas o el ácido láctico en glucosa.

     El cuerpo humano transforma la energía de los alimentos en trabajo útil; en ciertos aspectos se asemeja a un motor, pero más complicado, entre otros motivos, porque funciona con multitud de combustibles (carbohidratos, grasas y proteínas), que, además, han de fragmentarse en sus componentes antes de ser distribuidos a las células, donde realmente se produce su combustión a baja temperatura. Las grasas, insolubles, añaden dificultad al proceso, porque los agentes encargados de efectuar la fragmentación sólo son solubles en agua; el hígado resuelve este problema produciendo medio litro de bilis diario, un jugo, que contiene un poderoso detergente, para que las grasas y el agua se mezclen (quiero decir, se emulsionen) con facilidad.

     El hígado también elimina los tóxicos, los medicamentos y otros compuestos ajenos al organismo: los trasforma en sustancias capaces de ser excretadas en la orina. Y no sólo ellos, también convierte en inofensiva urea, al venenoso amoníaco formado durante la degradación de las proteínas. Desgraciadamente, las trasformaciones que sirven para neutralizar las toxinas, habitualmente las convierte en inocuas… pero no siempre; a veces transforma a algunos aditivos alimentarios o a plaguicidas en sustancias muy tóxicas.

     Y por último, en el hígado se halla la población más grande de macrófagos (apellidados células de Kupffer), las células del sistema inmunitario cuya misión consiste en supervisar la sangre y destruir las moléculas, virus o células extrañas que contenga.

     Estos argumentos pasaron por mi cabeza, cuando escuché la opinión del osado comensal y lamenté en silencio su incultura. Como el educado lector habrá adivinado procuré que el rostro no delatara mis pensamientos.

Leyes de conservación

            Existen leyes generales que todos los fenómenos físicos deben cumplir, ya sean gravitatorios u ondulatorios, eléctricos o magnéticos. Los físicos las han observado; se trata de magnitudes inmutables: si se reducen en un lugar, aumentan en otro un valor exactamente igual, incluso aunque se modifiquen aspectos de la realidad. Han acordado llamarlas leyes de conservación, y son hermosas por su sencillez: me fijaré en cuatro de ellas.

En una explosión o en cualquier choque el momento lineal (una magnitud en la que interviene la masa y la velocidad) del conjunto de los objetos que intervienen permanece invariable. ¿El lector distraído aún no se ha asombrado? Fíjese que cumple la misma ley tanto la ciclópea explosión supernova de una estrella como el explosivo colocado por un malvado terrorista, tanto el choque de átomos que propicia una reacción química en nuestro cerebro como la desafortunada colisión de un motorista con un camión.

Cualquier objeto que gire mantiene invariable su momento angular (una magnitud en la que intervienen la masa, la velocidad y la curvatura del giro); y de nuevo nos invade la sorpresa cuando detectamos que cumple la ley tanto una gigantesca galaxia como el diminuto electrón de un átomo, tanto un planeta como la elegante bailarina sobre patines que estira y encoge sus brazos para cambiar su velocidad de rotación.

Coloquemos un animal, con los alimentos para que pueda vivir, en una cámara aislada del exterior (que impida incluso el intercambio de luz y calor con el ambiente externo). Observaremos varias transformaciones: parte de la energía contenida en los nutrientes se transformará en el movimiento y trabajo necesario para mantener la vida, otra porción se convertirá en calor; sin embargo notaremos que la cantidad total de energía dentro del receptáculo permanecerá invariable.

En un planeta, y durante un tiempo pequeño, la cantidad de masa se conserva si no hay reacciones nucleares o radiactividad por medio, dicho con otras palabras, la cantidad de átomos permanece inmutable. Aseguro, sin temor a equivocarme, que el número de átomos de carbono terrestres (o de otros elementos no radiactivos) no cambia, unas veces se hallará en los minerales, otras estará en el aire o el agua, y otras formará una merluza o una azalea, pero si se acumula mucho carbono en los seres vivos necesariamente debe disminuir en los otros lugares.

Muchos humanos lo ignoran: la naturaleza impone unos límites que no se pueden superar.