RICHARD FEYMAN y ROGER PENROSE
¿De dónde vienen los árboles?
Desde dos vías diferentes, al conocer mi afición por los árboles, me han enviado casi el mismo contenido. En el primer momento lo visioné y no le concedí importancia porque me parecía obvio el contenido, casi simple. Al recibir el segundo envío empecé a cuestionarme si lo que yo percibía como simple a ojos de los demás no lo era tanto. Así que he decidido ponerlo en el blog porque no todo el conocimiento es tan simple para todos. Yo que soy lego en el conocimiento de todo o casi todo... quiero recordar el pasaje de la serie Cosmos de Carl Sagan, que nos decía que nuestra materia, la que constituye nuestro cuerpo, está compuesta de polvo de estrellas.
Buscando en la red la complementariedad del conocimiento se ve que están hechas con IA y la idea parece que es de R. Feyman. Desconozco la verosimilitud de estas exposiciones pues dicen prácticamente los mismo lo que nos dice que no pueden ser de dos autores diferentes. He encontrado tres fuentes, las dos similares que pongo a continuación y una tercera más filosófica. He creído conveniente poner las trasncripciones por si a alguien le sirve.
RICHARD FEYMAN (EE.UU., 1918-1988)
(Es una conferencia ficticia inspirada en el estilo de enseñanza y las ideas públicas de Richard Feynman. No es una grabación auténtica, ni representa el respaldo o las declaraciones de Richard Feynman ni de su patrimonio. Está creado únicamente con fines educativos.)
Transcripción:
Yo me hice esta pregunta una tarde mirando un árbol enorme en el jardín de un amigo en Pasadena, un árbol viejo, grueso, imponente, y de repente me pregunté algo que parece ridículo de tan simple. ¿De dónde vino todo eso?
No me refiero al nombre, no me refiero a crece de una semilla en la tierra, eso lo sé, todo el mundo lo sabe. Me refiero a algo más específico, más honesto. Si ese árbol pesa 2 toneladas, ¿dónde estaban esas 2 toneladas antes de que existiera el árbol? El suelo donde creció sigue ahí, no desapareció. Entonces, ¿de dónde salió toda esa masa?
Esa es exactamente el tipo de pregunta que no puedo dejar ir. Una vez que me la hago, tengo que encontrar la respuesta. Y lo que descubrí me cambió la manera de ver cada árbol que he visto desde entonces. Lo primero que hago cuando tengo una pregunta así es buscar quién ya intentó responderla antes que yo. Y encontré a Van Helmond, un científico del siglo XVII que me cae muy bien porque hizo lo correcto. En lugar de suponer midió, eso es lo fundamental. No asumas. Mide. Van Helmont tomó tierra seca, la pesó con cuidado, 90 kg exactos. Plantó un sauce pequeño de 2 kg en esa tierra. Durante 5 años lo regó sólo con agua de lluvia, nada más, sin cambiar la tierra, sin añadir nada. Cinco años después desenterró el árbol y lo pesó: casi 77 kg. Había ganado más de 74 kg. Luego pesó la tierra 90 kg, prácticamente igual. Había perdido apenas 57 g. Yo leo ese resultado y me emociono porque eso es un misterio hermoso.
El árbol ganó 74 kg. La tierra no los perdió. Eso no puede ser coincidencia. Eso es una pista.
Van Helmont pensó que era el agua. Se equivocó en la conclusión, pero
hizo algo valioso. Eliminó la tierra como respuesta principal.
En
ciencia, saber qué no es la respuesta también es un avance. Yo también consideré el suelo y el agua. Es lo primero que cualquiera pensaría y está bien pensar así siempre que luego hagas los números. El suelo da minerales reales, nitrógeno, fósforo, potasio. Sin ellos la planta se enferma. Eso es verdad. Pero cuando sumas toda la masa de minerales que un árbol absorbe durante su vida, obtienes una fracción mínima de su peso total. Los minerales son necesarios, pero no explican la masa.
Y el agua igual. Un árbol mueve cantidades enormes de agua desde las raíces hasta las hojas. impresionante. Pero la mayor parte de esa agua se evapora por las hojas, no se queda como masa sólida. Yo lo puse así de simple en mi cabeza. Si el árbol estuviera hecho de agua, se evaporaría bajo el sol. Pero la madera es dura, densa, sólida. Algo más está construyendo esa estructura. El suelo no es suficiente, agua
no es suficiente. Hay que buscar en otro lugar.
Aquí es donde yo me puse a
pensar en serio, porque la química te da la pista definitiva. El agua
es H2O, hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno es el elemento más ligero del universo. No construyes estructuras densas con hidrógeno. No es el material de la solidez. Entonces me pregunté, ¿de qué está hecha realmente la madera? Si la analizas, si la descompones en sus elementos, encuentras que aproximadamente el 50% de su peso seco es carbono, carbono puro. El carbono es completamente diferente al hidrógeno. El diamante es carbono, el grafito también. Es el elemento sobre el que está construida toda la vida orgánica. Es denso, es pesado, es estructuralmente extraordinario. Y yo me hice la pregunta obvia, ¿de dónde saca el árbol todo ese carbono?
No del suelo, eso ya lo había descartado, no del agua que prácticamente no tiene carbono. Entonces empecé a eliminar opciones. Tierra, no, agua, no. ¿Qué queda? Cuando llegué a esta respuesta me detuve un momento, porque es de esas respuestas que parecen imposibles hasta que las entiendes y luego parecen inevitables. La masa del árbol viene del aire, del dióxido de carbono, del CO2 que yo exhalo ahora mismo, del CO2 que está flotando invisible a tu alrededor en este momento en una concentración de apenas el 0.04% de la atmósfera.
Ese gas invisible, sin color, sin olor, ese gas que parece no ser nada, es literalmente el material del que están hechos los árboles. Yo encuentro eso absolutamente fascinante. Las hojas tienen poros microscópicos llamados estomas. Por esos poros entra continuamente CO2 del aire. Adentro el árbol hace algo que me parece casi increíble. Rompe la molécula, separa el carbono del oxígeno, el oxígeno lo suelta de vuelta al aire y el carbono lo retiene. Ese carbono que estaba flotando en la atmósfera se convierte en la madera del árbol. Yo lo pienso así. El árbol agarra algo invisible y lo convierte
en algo que puedes golpear con un hacha. Convierte gas en madera
sólida, convierte aire en materia.
El proceso se llama fotosíntesis. Y
yo lo considero uno de los procesos más elegantes de la naturaleza y
uso la palabra elegante como la usan los físicos. Simple en principio, devastadoramente poderoso en consecuencias. Las hojas son verdes por la clorofila. Yo siempre me maravillé de eso. La clorofila absorbe fotones de luz solar y captura su energía. Es como una batería que se carga con luz. Esa energía impulsa reacciones dentro de los cloroplastos, estructuras pequeñas dentro de las células de la hoja. Ahí el árbol combina el CO2 del aire con el agua de las raíces y usando la energía solar produce glucosa, un azúcar.
Energía química almacenada en forma molecular.
La ecuación me gusta porque es limpia... 6CO2 + 6H2O + luz solar: Producen una molécula de glucosa y seis moléculas de oxígeno. El oxígeno sale al aire. Ese es el oxígeno que yo respiro, que tú respiras. El árbol nos lo regala como subproducto de construir su propio cuerpo. La glucosa luego se convierte en celulosa y lignina. La celulosa son cadenas largas de glucosa unidas. La lignina es más rígida y compleja. Juntas forman la madera y ambas están hechas del carbono que llegó como gas invisible desde el aire.
Cada anillo de crecimiento que ves cuando cortas un tronco es una temporada de captura de carbono atmosférico. Año tras año, molécula a molécula, el árbol fue construyendo su cuerpo con aire. Ahora viene la parte que yo encuentro más perturbadora en el mejor sentido posible. Nosotros también estamos hechos de carbono. Mis músculos, mis huesos, mi cerebro, el ADN en cada célula de mi cuerpo, todo construido sobre carbono. Y ese carbono tuvo que venir de algún lugar. Yo lo obtuve comiendo, como plantas o animales que comieron plantas.
En algún punto de la cadena siempre hay una planta que capturó carbono del aire. Ese carbono viajó por la cadena alimenticia y llegó a ser parte de mí. El carbono en mis músculos ahora mismo estuvo en la atmósfera en algún momento. Antes
formó parte de otra planta, de otro animal, quizás de una persona que
vivió hace siglos. Yo y el árbol compartimos el mismo origen
fundamental. Ambos somos carbono atmosférico reorganizado.
La diferencia es que el árbol lo captura directamente del aire y yo lo hago a través de la comida, pero el punto de partida
es el mismo. Eso me hace pensar en algo que me resulta profundo. No
somos observadores separados del mundo natural. Somos parte del mismo
ciclo. Somos el universo mirándose a sí mismo, hecho del mismo material que los árboles, las plantas, los océanos. Y el ciclo del carbono es real, no una metáfora.
Un bosque antiguo tiene almacenadas en su madera cantidades enormes de carbono que capturó del aire durante siglos. Cuando ese bosque se destruye y la madera se quema, ese carbono regresa a la atmósfera de golpe. Es química directa, es causa y efecto real. Yo siempre digo que entender la ciencia no hace el mundo menos bello, lo hace más bello. Ver un bosque sabiendo lo que realmente es: un almacén gigante de carbono atmosférico solidificado durante generaciones, eso es más impresionante que cualquier explicación mágica.
Entonces regreso a ese árbol en el jardín de Pasadena. Ahora yo sé lo que estoy mirando. Sé que ese tronco enorme, esas ramas, esa corteza gruesa están hechos de gas invisible que flotó en la atmósfera, entró poros microscópicos en las hojas, fue descompuesto por la energía del sol y quedó atrapado como carbono sólido, anillo por anillo, durante décadas. Ese árbol es aire solidificado literalmente. Y yo encuentro eso extraordinario, no porque sea complicado, sino porque es simple y real, y está frente a ti todo el tiempo.
Y la mayoría de la gente pasa la vida entera sin verlo. Eso es lo que me enseñó la física, ¿no? A memorizar fórmulas, a hacer las preguntas correctas y no conformarme con respuestas vagas. La próxima vez que veas un árbol, espero que veas lo que realmente es. No solo un árbol, un proceso, una máquina de capturar aire y convertirlo en materia. Décadas de trabajo invisible, molécula a molécula, construyendo algo que puedes tocar con las manos.
Eso es lo que es un árbol. Y hay mas preguntas como esta esperando que alguien
se las haga sobre todo lo que ves, todo lo que tocas, todo lo que das
por sentado. Nunca paro de preguntarme y espero que tú tampoco.
ROGER PENROSE (Reino Unido, 1931)
¿Crees que sabes de dónde vienen los árboles? Claro que sí. Has visto la historia mil veces. Una semilla, un poco de
tierra, agua del cielo y eventualmente algo verde rompe la superficie
de la tierra y comienza su lento y silencioso ascenso hacia el sol.
Es
una historia tan familiar que parece simple, parece resuelta. Un árbol
viene de la tierra. Esa ni siquiera es una pregunta que valga la pena
hacer, excepto que sí lo es, porque escondido dentro de esa simple historia, hay un fantasma que debería perseguir tu comprensión de la realidad. Se considera un roble maduro, se eleva quizás 25 m.
Su
copa tiene una geometría caótica de ramas. su tronco, un pilar de
madera densa y fibrosa. Ponlo en una báscula y ese árbol pesaría
alrededor de 4,500 kg. 4,500 kg de materia física y sólida que no existía en esa forma hace un siglo. Era
una bellota de 5 g y ahora es una montaña de material organizado. Así
que aquí está la pregunta que lo desenreda todo. ¿De dónde vinieron
esos 4,500 kg?
No poéticamente, no vagamente, físicamente, átomo por átomo, ¿de dónde apareció la materia?. La respuesta obvia es el suelo. Podemos ver las raíces hundiéndose profundo, anclándose en la tierra oscura, bebiendo de ella. Se siente correcto, se siente como la única respuesta posible. Así que pongámoslo a prueba.
En el siglo XVII, un médico flamenco llamado Jean Baptista Van Helmont realizó un acto de profunda curiosidad. Tomó un esqueje de sauce que pesaba 2 kg y lo plantó en 90 kg de tierra seca. Lo selló en un recipiente de barro, dejando solo el aire y su cuidadoso riego para tocarlo. Durante 5 años lo observó crecer. Al final sacó el árbol de la maceta. Ahora pesaba 76 kg.
Había ganado 74 kg de nueva masa, una pequeña montaña de madera y corteza que no existía antes. Luego secó cuidadosamente la tierra y la pesó de nuevo. La tierra había perdido menos de 60 g. 74 kg aparecieron. La tierra no perdió prácticamente nada. Las matemáticas son una contradicción absoluta de tu intuición. ¿De dónde vinieron los otros 73 k,g 940 g? No del suelo. Esa cómoda respuesta, con las manos sucias de tierra está muerta, asesinada por un científico del siglo XVII con una maceta y una balanza.
Este es el momento en que la mayoría de la gente se encoge de hombros y sigue adelante. Asumen que hay una explicación técnica, algo sobre nutrientes y química, y lo archivan en el armario polvoriento de los datos olvidados. Pero detente, no sigas adelante, porque lo que acaba de suceder en tu mente es la colisión entre tu modelo de la realidad y la realidad misma. Acabas de ser testigo de cómo 74 kg de materia sólida aparecieron de la nada esencialmente y no tienes idea de cómo.
Eso no es una pequeña brecha en tu conocimiento, es un abismo en tu comprensión de cómo opera el mundo físico. Y la respuesta, cuando finalmente la veas, no solo te informará, te reconectará fundamentalmente la forma en que ves el mundo. Entonces, si no es la tierra, debe ser el agua. Esa es la siguiente fortaleza lógica. Un roble grande puede extraer 400 L de agua del suelo en un día caluroso. En un siglo eso es un océano. La masa debe venir del agua.
Puedes imaginarlo. Las raíces beben, el agua sube, el árbol crece. Limpio, simple, lógico, pero los números se niegan a cooperar de nuevo. El agua es H2O, dos de los átomos más ligeros del universo. El hidrógeno, están enganchados a un oxígeno. Un árbol usa esta agua, la descompone usando el hidrógeno para su estructura y liberando el oxígeno de vuelta al aire, que es de hecho de donde proviene casi todo el oxígeno que estás respirando ahora mismo.
Pero el hidrógeno es una brizna. Necesitarías un volumen imposible para justificar miles de kilos de masa. Y la madera no está hecha de hidrógeno. La madera está hecha de carbono. El carbono es la columna vertebral de cada molécula orgánica, el elemento pesado y denso que forma el entramado de cada pared celular. El carbono constituye casi el 50% del peso seco de cualquier árbol. Al suelo le falta carbono, al agua le falta carbono, las raíces absorben minerales, nitrógeno, fósforo, potasio, pero todo eso combinado representa apenas el 1 o 2% de la masa del árbol. ¿1 o 2%?
Las matemáticas no son solo difíciles, son un rotundo fracaso. Te quedas mirando fijamente un objeto de 4,500 kg. sabes que vino de una semilla de 5 onzas y no puedes explicar la abrumadora mayoría de su sustancia, ni de la tierra, ni del agua, ni de nada que puedas ver entrar en la tierra. La respuesta está en otro lugar completamente. En algún lugar donde la mayoría de la gente nunca piensa en mirar, está flotando en el espacio a tu alrededor ahora mismo, invisible, silencioso y totalmente indiferente a tu confusión. La masa viene del aire, eso es todo. Esa es la respuesta. No del suelo, no del agua. El tronco, la corteza, las raíces, las ramas, el corazón denso y combustible de la madera misma. Todo ello es atmósfera solidificada. Dióxido de carbono, CO2, el gas traza que exhalas con cada respiración, lo que constituye solo el 0.04% del
aire que llena esta habitación. De eso están hechos los árboles. Un
roble de 4,500 kg es, en el sentido más literal y físico, aire
cristalizado.
Cuando Van Helmont buscó la masa perdida, la respuesta estaba fluyendo sobre sus hombros, pasando por su cara arremolinándose alrededor de las hojas de su sauce durante 5 años. Simplemente no podía verla porque era invisible.
Esto
es lo que realmente está sucediendo. Es un proceso tan elegante y
poderoso que debería ser mencionado con la misma admiración que una
supernova. El
árbol alcanza el cielo con poros microscópicos en sus hojas, estomas, y
atrapa dióxido de carbono. Dentro de la hoja ejecuta una línea de
desensamblaje. Arranca
los átomos de carbono de la molécula desechando el oxígeno de vuelta al
viento. Y entonces usando esos átomos de carbono desnudos como materia
prima, los
encadena átomo por átomo, enlace por enlace. Construye glucosa, luego
celulosa, luego lignina. Construye las fibras rígidas de la madera
misma. Materia
física, sólida y densa que puedes tocar, talar y quemar. Comenzó como un
gas invisible.
¿Y el motor que impulsa esta creación?, la luz solar. A 150 millones de kilómetros de distancia, una estrella está fusionando furiosamente hidrógeno en helio, desatando un torrente de energía que grita a través del vacío del espacio. Esa energía llega aquí como radiación electromagnética, como campos oscilantes de fuerza que viajan a la velocidad de la luz.
Cuando esas ondas golpean una hoja, no solo la calientan, son capturadas. Un fotón choca contra una molécula de clorofila y expulsa un electrón a un estado superior del ser. Ese electrón energizado es entonces pasado a lo largo de una cadena de moléculas, su energía robada utilizada para forjar los enlaces químicos que bloquean los átomos de carbono juntos. La radiación electromagnética, la fuerza pura de una estrella lejana, se está solidificando en la células de un árbol.
Un árbol es una máquina que alcanza el aire, saca fantasmas y los hace reales usando la luz de las estrellas como fragua.
Cada tabla de madera en cada casa en la que has entrado fue una vez un
gas flotando en el viento. Cada barco de madera, cada página de cada
libro, cada bosque en la tierra es un museo de atmósfera solidificada. Van Helmont tenía razón al estar desconcertado. Simplemente no pensó empezar el cielo.
Ahora deja que eso se asiente y luego síguelo un paso más allá. Porque esta historia no termina con los árboles. Cada caloría que has consumido proviene de una planta o de un animal que comió una planta. El carbono en tus músculos, el carbono en las neuronas disparándose dentro de tu cráneo ahora mismo para procesar estas palabras.
Ese carbono era CO2 atmosférico no hace mucho. No estás hecho de tierra, ni siquiera estás hecho de agua, estás hecho de aire reordenado. Eres un remolino temporal y autoconsciente en una corriente vasta y antigua de átomos. Cada átomo de carbono en tu cuerpo ha sido parte de innumerables otras cosas. Un dinosaurio, una bacteria, una hoja, una estrella... fue exhalado del suelo, extraído del cielo y cosido en el patrón temporal, que eres tú, por la misma fuerza que construye el roble. Tú y el árbol no sois cosas separadas mirándose la una a la otra. Sois dos expresiones del mismo proceso fundamental. Ambos sois remolinos locales de orden, revirtiendo temporalmente
la gran marea de la entropía, usando energía de una estrella para
forjar estructuras efímeras a partir del potencial bruto del universo.
El
árbol no está extrayendo de la tierra, está extrayendo del cielo, del
sol, del vacío mismo. Es un monumento a lo invisible y tú, de pie junto a
él, respirando sus exhalaciones, estás hecho de los mismos fantasmas. Cuando mires a un roble ahora, no estarás viendo tierra que se levantó. Estarás viendo luz solar solidificada. Estarás viendo la atmósfera apilada en forma. Estarás mirando
a un primo. Una disposición diferente de la misma luz estelar
capturada. Y en ese momento el límite entre tú y el mundo se disuelve, revelando
la verdad que la física siempre ha susurrado. No somos visitantes aquí.
Somos los lugares locales donde el universo inhala, contiene la respiración por un momento y se vuelve consciente de sí mismo.
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