¿Por qué no explota la supernova?

Durante mucho tiempo los naturalistas pensaron que las estrellas eran enormes bolas de fuego perpetuo. No era una mala idea: hoy sabemos que son colosales esferas de materia incandescente. ¿De dónde procede su energía? Si su origen fuese una reacción química, la edad del Sol se reduciría a unos miles de años; si la contracción de la esfera solar debido a la gravedad proporcionara la energía necesaria, el astro brillaría durante un par de decenas de millones de años; sin embargo, ninguna de ambas estimaciones concuerda con la edad de la Tierra -varios miles de millones de años- que han medido los geólogos; porque, como ya habrá deducido el lector inteligente, no tendría sentido que la Tierra fuese más antigua que el Sol. La energía nuclear, descubierta a comienzos del siglo XX, ha proporcionado la fuente para que la estrella irradie durante el tiempo suficiente; más aun, los estados que atraviesa el astro desde su formación hasta su muerte dependen de los tipos de reacciones nucleares que en él suceden.

La evolución estelar puede describirse como una batalla entre dos fuerzas: la gravedad, que desde la formación a partir de una nube de gas, tiende a comprimir la estrella, y la fuerza nuclear, que crea una presión térmica expansiva que se opone a la contracción. Como habrá adivinado el astuto lector, la gravedad siempre gana la batalla: en algún momento la estrella agota su combustible y colapsa. Un colapso gravitatorio final que desemboca en una enana blanca, una estrella de neutrones o un agujero negro. ¿Qué determina su destino? La masa inicial, pero no es el único factor relevante, la composición original, la velocidad de rotación o las estrellas vecinas, aunque tienen menos importancia, también influyen en el desenlace.

Ahora, trasladémonos, con la imaginación, a un lugar de la Vía Láctea: una vieja estrella masiva está a punto de protagonizar una muerte espectacular. A medida que su combustible se agota, comienza a colapsar bajo su tremendo peso. La aplastante presión enciende nuevas reacciones nucleares; el escenario se prepara para una explosión gigantesca: la supernova está a punto de encenderse. A continuación... nada sucede. Al menos eso predicen los modelos de las estrellas moribundas realizados con un ordenador. Al final de la simulación, gana la gravedad y la estrella no estalla, simplemente colapsa: el ordenador no logra reproducir la supernova. Sin duda, a los astrofísicos, no a los ordenadores, les faltan conocimientos.

¿Influyen las emociones en la economía?

Durante el último cuarto del siglo XX, prolífico en revoluciones, se produjo otra casi en silencio. En 2002, Daniel Kahneman y Vernon Smith recibieron el Premio Nobel de Economía por haber establecido que los experimentos de laboratorio son una herramienta en el análisis económico y por integrar aspectos psicológicos en la ciencia económica. La economía ya no debe considerarse exclusivamente teórica; el investigador debe contrastar empíricamente las teorías con experimentos controlados.

Las aportaciones de Smith y Kahneman cambian fundamentalmente la ciencia económica porque cuestionan algunos supuestos clásicos. La economía clásica (vigente actualmente, desde su fundación por Adam Smith, en 1776) fundamenta sus modelos en la suposición de que las personas sopesamos racionalmente todos los aspectos antes de tomar decisiones. ¿Es así? Nos gusta pensar que sí, pero la economía conductual demuestra, con pruebas empíricas, que nuestro comportamiento es, a menudo, insensato; una teoría de la elección que ignora los sentimientos no sólo resulta poco realista, sino que también conduce a predicciones inciertas. La existencia de un individuo racional que nunca deja de maximizar sus ganancias es una premisa para los economistas clásicos; se extrae una lección distinta de los experimentos: las personas nos regimos tanto por la razón y el egoísmo (máxima ganancia) como por la emoción. En los experimentos se comprueba que los jugadores son, a menudo, más generosos de lo que predice el análisis teórico de la teoría de juegos: el juego sucio nos incita a costosas venganzas; en todas las culturas se detecta un emocional aprecio por la equidad. Consideremos algunas posibles desviaciones de la racionalidad: cuando un sujeto toma decisiones económicas que se basan en aproximaciones a ojo, o en las que influye la presentación, o en las que el juicio se fundamenta en prejuicios, o en las que los juicios sobre la probabilidad de un suceso se basan en información limitada; también se ha verificado empíricamente que las personas somos más sensibles a las pérdidas que a las ganancias; incluso alguien puede conocer lo mejor para sí y no elegirlo por adicciones, malos hábitos alimenticios o simple pereza.

En síntesis, la economía conductual incorpora las variables emocionales que los seres humanos usamos al tomar una decisión económica, ignoradas hasta ahora por la teoría clásica que sólo consideraba las variables racionales. Esperemos que la aplicación de estos conocimientos mejore la administración de la riqueza de las naciones. ¡Es una necesidad urgente!

La paradoja del joven Sol frío

Tome el caminante una piedra en una mano y en la otra sostenga una flor. Mírelas con atención ¿Tienen alguna relación una y otra? Seguro que no. Yerra rotundamente el sesudo lector que así haya pensado. Los geólogos saben que muchas rocas son productos de la vida, y que la biosfera y el ambiente inanimado evolucionaron en conjunto. 

     Ubiquémonos en algún momento de los dos primeros miles de millones de años de la existencia de la Tierra. Por una parte, la luminosidad del Sol, un setenta por ciento de la actual, habría enfriado la superficie terrestre: esperaríamos un páramo helado. Por otra, un elevado porcentaje de gas con efecto invernadero (la concentración de dióxido de carbono podría llegar al veinte por ciento) en la atmósfera primitiva habría calentado la superficie del planeta: sugeriríamos un desierto ardiente. ¿Qué escenario predominó en el planeta arcaico? Porque, a pesar de la mudable fuente de calor, la Tierra se había conservado templada. ¿Operaba algún regulador climático?

La mayoría de los componentes de las rocas de la superficie terrestre son silicatos, unos minerales que se formaron a altas temperaturas, al enfriarse el magma procedente del interior del planeta, y que, en consecuencia, son inestables y pueden transformarse en otras sustancias con facilidad. El agua, con el dióxido de carbono de la atmósfera disuelto, destruye los silicatos de las rocas y forma carbonatos (otros minerales). En una época cálida, el ataque a las rocas se acelera, el consumo del dióxido de carbono aumenta, su cantidad en la atmósfera disminuye: la mengua del efecto invernadero enfría la Tierra. No es la única hipótesis con que cuentan los científicos para explicar la paradoja del joven Sol frío: la teoría bautizada como Gaia pretende obtener el mismo resultado. Los vegetales (y las bacterias) captan la luz solar y absorben el dióxido de carbono que usan para sintetizar materia viva. En una época cálida los bosques se extienden, se absorbe más dióxido de carbono de la atmósfera, disminuye el efecto invernadero: la Tierra se enfría. Parece que la vida cuida de sí misma: sí, comprendo que se haya tachado de mística a esta segunda teoría. Los geólogos todavía ignoran cuál de los dos termostatos, las rocas o la vida, mantiene a la Tierra como un planeta oceánico templado; lo cierto es que ambos no son excluyentes, sino compatibles.

Fijación del nitrógeno atmosférico: abono gratuito

Una casa se construye con cemento y ladrillos, o sea, mayoritariamente con átomos de oxígeno, silicio y aluminio; no sucede lo mismo con los seres vivos. Si nos fijásemos en la materia viva comprobaríamos que noventa y nueve átomos, de cada cien, son de hidrógeno, oxígeno, carbono y nitrógeno. ¿De dónde proceden? Los dos primeros del agua; las plantas extraen el tercero de la atmósfera cuando absorben el dióxido de carbono; falta el cuarto, ¿cómo conseguimos nitrógeno? Aparentemente nadie puede tomarlo del enorme depósito de la atmósfera (donde es el componente mayoritario), porque se trata de un elemento al que le cuesta sobremanera unirse con otros. Entonces, ¿cómo llega a los seres vivos?, porque cada año se incorporan a la biosfera unas doscientas setenta millones de toneladas de nitrógeno, de las cuales, si bien la industria aporta ochenta, y los rayos, las erupciones volcánicas y los fuegos, veinte, los seres vivos proporcionan la mayoría, ciento setenta. Los químicos ya han elucidado la senda que siguen los seres vivos para captarlo: combinan el nitrógeno atmosférico con el hidrógeno, para dar amoniaco que pueden incorporar; se trata de una labor costosa y delicada, pues al hacerla consumen mucha energía y necesitan nitrogenasa, una enzima que el oxígeno destruye con facilidad. Sí, la fijación biológica del nitrógeno desempeña un papel esencial: mantiene más o menos invariable la cantidad del elemento en la biosfera, al recuperar el que se pierde por descomposición de la materia orgánica.

Ni los vegetales, ni los animales ni los hongos son capaces de fijar el indispensable nitrógeno atmosférico. ¿Qué seres vivos lo hacen? Unas bacterias y algunas arqueas (microorganismos parecidos a las bacterias): concretamente, las bacterias del suelo, -que se asocian con las raíces de algunas plantas, la mayoría legumbres-, las cianobacterias del océano y de las aguas dulces, y las cianobacterias -que se asocian con hongos (para formar líquenes) o con algunos vegetales-. El agricultor astuto aprovechará esta facultad si siembra soja, guisante, alubia, trébol o alfalfa, porque estos cultivos enriquecen el suelo con el nitrógeno que obtienen directamente de la atmósfera.

El lector emprendedor seguro que ya habrá adivinado el interés económico. Si los investigadores consiguieran que las bacterias fijadoras del nitrógeno se estableciesen en todos los vegetales que consumimos los humanos… se eliminaría la necesidad de usar fertilizantes nitrogenados. ¡Buen negocio!

La relatividad del tiempo

En el año 1905, Albert Einstein anunció los dos postulados de una teoría que la posteridad conocería como relatividad especial: no existe ningún medio de determinar si un objeto está en reposo o en movimiento uniforme; la luz siempre se mueve, a través del espacio vacío, a la misma velocidad, sea cual fuere el movimiento de la fuente que la emite. Las consecuencias de estas dos, aparentemente sencillas, afirmaciones son revolucionarias: la simultaneidad puede ponerse en duda: dos sucesos que ocurren en lugares diferentes pueden ser o no simultáneos, dependiendo del lugar en que se coloque el observador que los contempla. Y todo porque las mediciones del tiempo dependen del movimiento entre el objeto y el observador: no existe un tiempo universal común para todos los espectadores.

Para darnos cuenta de cuán radicales son estas ideas, consideremos un experimento mental en el que aparecen grandes distancias y enormes velocidades. Dos astrónomos, Emilio y Ricardo, viven en planetas distintos y separados la distancia que la luz recorre en diez años; ambos amigos se comunican habitualmente por ondas de radio, que el entendido lector sabe que se mueven a la velocidad de la luz. Emilio, el emisor, envía un saludo radiofónico -que tarda diez años en llegar a su destino- a Ricardo, el receptor. Once años antes de que Ricardo reciba el saludo, Emilio se casa; un año después de la detección del saludo, Ricardo es padre: ambos sucesos, matrimonio de uno y paternidad del otro, son absolutos: ocurrieron respectivamente antes y después de la emisión radiofónica. Los problemas aparecen cuando a Ricardo le conceden el Nobel en algún momento del período de diez años, que abarca desde que Emilio emitió el mensaje hasta que Ricardo lo recibió. Un observador rápido anuncia que el astrónomo recibió el premio antes de la emisión radiofónica y otro observador, lento, asegura que después. Y no hay manera de ponerlos de acuerdo, porque ambos observadores tienen razón: el momento de la concesión del Nobel es un suceso relativo.

Newton dio por sentado que existía un tiempo universal común a todo el cosmos. Einstein tuvo el talento de pensar que la teoría física no podía ser formulada de una manera lógica sin renunciar por completo a la noción del tiempo universal; según el físico alemán, solamente existen tiempos locales. Y todos los experimentos hechos hasta la fecha confirman su genial deducción.