“¿Por qué me persigues?” ¿Es posible teletransportar la ‘estructura energética’ de la materia?

“La experiencia más bella que puedo tener es el misterio. Es la emoción fundamental que se encuentra en la cuna del verdadero arte y de la verdadera ciencia. Quien no lo conozca y no se pregunta por ello, no se maraville, está como muerto, y sus ojos están oscurecidos”.
“El mundo como yo lo veo”
Albert Einstein

Daniel Ribes Forment »

Precedentes

El Ser Humano es un explorador nato. Nadie sabe con certeza cómo aterrizamos en este planeta (de hecho, los biólogos a la cuestión de cómo comenzó la vida la denominan «la madre de todas las preguntas»), pero lo que nadie discute es que, desde el instante en que el primer homínido tomó forma, comenzó a escudriñar el entorno que habitaba. Al parecer lo hizo en respuesta a necesidades tanto de índole física, tal y como la búsqueda de alimento, cobijo o la compañía de otros congéneres, como psicológica: un potente sentido de curiosidad que formaba parte de su propia naturaleza y que, en el futuro, impulsaría los avances en todos los campos del arte y la ciencia hasta nuestros días. Sin esta curiosidad consustancial a nuestra esencia más íntima, probablemente continuaríamos viviendo en cavernas y alimentándonos de lo cazado a garrotazo limpio. Iniciamos nuestra singladura humana explorando. Y probablemente continuemos haciéndolo hasta el final de los tiempos.

Hace quinientos años, un grupo de intrépidos aventureros atravesó el océano en busca de un nuevo continente, una tierra misteriosa tras un mar sin explorar del que no existía mapa alguno. Muchos consideraron estos viajes como una pérdida de tiempo y de recursos. Sin embargo, contra todo pronóstico, este puñado de exploradores se arriesgó a proseguir, impulsados hacia lo desconocido por un ardiente deseo de descubrimiento. Abandonaron la comodidad de sus hogares para embarcarse en un viaje más allá de los horizontes conocidos. Afrontando temores y dudas, tanto propias como ajenas, se mantuvieron firmes en su propósito hasta que finalmente lograron su meta, el descubrimiento de un nuevo continente. Aunque fue uno de los más importantes, de hecho marcó un hito en la Historia del Hombre, no dejó de ser uno más en una larga lista de descubrimientos que nos han llevado desde las más altas cumbres montañosas a las profundidades abisales, de las selvas amazónicas a los desiertos más áridos e inhóspitos. Prácticamente no hay rincón en este planeta que no haya recibido nuestra visita y sido sellado con nuestra impronta.

Los avances científicos y tecnológicos del pasado siglo nos permitieron rebasar nuestra frontera natural y conquistar la luna, así como husmear en el resto de planetas que integran el sistema solar. La visita a Marte está actualmente en el punto de mira. Sin embargo, con los medios de transporte actuales, las ansias exploradoras del Ser Humano se ven seriamente limitadas. No es factible viajar más allá del planeta rojo, incluso esta expedición cuenta con importantes dificultades de tipo logístico, fundamentalmente en lo que a duración del viaje y abastecimiento de combustible se refiere. Con una alineación óptima entre la Tierra y Marte (lo que implica la menor distancia posible entre ambos planetas), se invertirían entre seis meses y un año en cubrir los 54,5 millones de kilómetros que nos separan. Comparado con la duración que han tenido los distintos viajes a la luna (entre uno y cinco días), el tiempo aquí es un factor de peso.

Y aunque estemos hablando de nuestro planeta vecino, pensar en ir más allá es hablar por hablar. La sonda Voyager 2, lanzada el 20 de agosto de 1977 desde Cabo Cañaveral, alcanzó su mayor proximidad a Neptuno en 1989, esto es, ¡doce años más tarde! (la distancia Neptuno-Tierra es unas 29 veces la distancia Tierra-Sol). Visitar la estrella más cercana, Próxima Centauri, a 4,2 años-luz (aproximadamente 43 billones de kilómetros) nos llevaría unos 80000 años suponiendo una velocidad media semejante a la que ofrecía la sonda Voyager 1 cuando abandonó el sistema solar: 59533 km/h.

Ante semejante panorama, no es de extrañar que el hombre venga acariciando desde hace tiempo la idea de viajar a velocidades próximas a la de la luz, cuando no la de la misma luz. Las experiencias de Anton Zeilinger, Christopher Monroe o de la propia ESA en este sentido son tan asombrosas como esperanzadoras. El tema de la «teletransportación» también ha hallado un hueco en la literatura de ficción y en la industria cinematográfica de los últimos años. Producciones como «Star Treck», «La Guerra de las Galaxias» o la película «The Fly» son ejemplos bastante representativos de lo dicho. En todas ellas se da por sentado que el hombre finalmente ha conquistado la capacidad de trasladarse de un punto a otro del universo de manera prácticamente instantánea sin ofrecer el menor detalle de cómo semejante prodigio tiene lugar. Aunque, como en todo en la vida, hay excepciones.

Recientemente he tenido el placer de leer una novela cuyo argumento gira en torno a la fabricación de un artefacto «teletransportador» por parte de unos estudiantes universitarios como trabajo de fin de carrera. A diferencia de otras creaciones de ficción, el autor aporta una serie de fundamentos teóricos que subyacen a la construcción de semejante artilugio y que he considerado pueden ser de interés a un estudiante de grado de Química, siquiera para que descubra por sí mismo las erratas que se infiltran en dicha argumentación. Al parecer, los protagonistas de ¿Por qué me persigues? (Éride ediciones, julio 2011), Pablo Vitali y Jesús Tomás Albión, deciden, por motivos que no vienen al caso, fabricar un artefacto para teletransportar objetos, para lo cual parten de la base de que

la materia estaba formada por unas partículas elementales llamadas átomos, que a su vez estaban formados por otras partículas más elementales todavía, cuya existencia y conocimiento no venían al caso. Los átomos solían agruparse en formaciones más complejas llamadas moléculas, las cuales a su vez ocupaban posiciones específicas en el espacio siguiendo un ordenamiento preciso y regular en las llamadas redes cristalinas. Es cierto que había otros sólidos a los que el rigor y el orden de las redes de cristales les resultaba tedioso y aburrido, y así, en un canto a la creatividad espontánea, sus entidades elementales se disponían alegremente, sin orden ni concierto y, sobre todo, sin una ordenación molecular definida. Eran los sólidos amorfos, de entre los cuales el vidrio era el ejemplo más representativo. Pero esto era una singularidad irrelevante para el propósito de Pablo. La cuestión importante era que, en la red cristalina, cada átomo, ion o molécula ocupaba una posición definida, que podía ser un vértice o una cara de una celda unitaria. Esta celda no era sino una unidad estructural que, al repetirse una y otra vez, daba lugar a toda la red tridimensional. Había siete tipos de celdas unitarias: cúbica, tetragonal, ortorrómbica, romboédrica, monoclínica, triclínica y hexagonal. Pero lo interesante venía ahora. Al parecer los átomos, iones o moléculas de un determinado sólido cristalino permanecían en estado vibratorio, ocupando posiciones fijas en la red a las que se sometían en virtud de determinadas fuerzas intermoleculares de nombres tan curiosos como fuerzas de van der Waals, iónicas, covalentes o de enlaces de Hidrógeno, entre otros. Parece ser que si se aportaba de alguna manera energía a la red, los átomos, iones o moléculas que la conformaban aumentaban tanto la frecuencia como la amplitud de la vibración que acusaban en torno al punto reticular. Si la energía suministrada crecía, también lo hacía la vibración, y si aquella era lo suficientemente grande, la vibración podía llegar a ser tan fuerte que terminarían por romperse las fuerzas intermoleculares en la red y ésta se descomponía.

Pablo pensó que suministrando energía de manera uniforme a un sólido cristalino conseguiría llevar a sus partículas elementales a un estado de vibración crítico en el que las fuerzas moleculares estuvieran a punto de romperse, aunque sin llegar a hacerlo. El secreto estaba en, una vez alcanzado ese estado de máxima excitación previo a la ruptura molecular en el que el contenido energético de la red cristalina era máximo, suspender a continuación el aporte energético y provocar una drástica bajada de temperatura casi instantánea, facilitando así que la red expulsara su elevadísimo excedente energético al entorno en forma de energía radiante, fotones de luz que conformarían un molde energético luminoso del sólido cristalino. Mediante una suerte de colimadores se orientaría seguidamente dicho molde, que no era otra cosa más que un haz de luz estructurado, hacia un medio de transporte adecuado, pongamos un conductor de fibra de vidrio, a través del cual se llevaría hasta el punto de destino. Allí, el molde fotónico recibido se trataría de manera adecuada a fin de obtener un sólido idéntico al de origen. En realidad no se teletransportaba la materia, sino únicamente su estructura energética; en origen quedaban los átomos, iones y moléculas desestructurados, formando un caldo gelatinoso amorfo de contenido energético mínimo. Evidentemente, en el punto de destino era preciso rellenar el molde con las partículas energéticas que lo conformaban en origen.

—Algo me dice que ya has solventado ese pequeño inconveniente—apuntó Susto.

—Espectrometría pura y dura. Recordarás que los espectros de emisión se emplean en el análisis químico para identificar a los átomos del mismo modo que las huellas digitales o el iris del ojo identifican a una persona. Cada elemento tiene un espectro de emisión único e irrepetible. El primer haz de luz que salga de la red energetizada atravesará el prisma de un espectrómetro informatizado que reconocerá al instante la naturaleza y proporción de los componentes del compuesto y enviará la información al punto de destino. Conociendo dicha información tan sólo será cuestión de rellenar el molde energético con un haz pulverizado de dichos elementos en dicha proporción. Como cuando de pequeños rellenábamos los moldes del pato Donald, Goofy o Blancanieves con plastilina.

— ¿Y has pensado en cómo vamos a energetizar la mercancía?

— ¿La mercancía?

—Bueno, en el mundo del transporte se llama así a lo que se lleva de un lado para otro, ¿no?

—Sí, claro… la mercancía. Bueno, había pensado en utilizar un láser de rubí. O tal vez de neodimio, es más potente aunque opera con luz infrarroja. No sé. Tenemos que pensarlo detenidamente. En cualquier caso, el láser ofrece una luz intensa, coherente y, lo más importante, sus longitudes de onda son precisas, por lo que se puede conocer con exactitud su contenido energético y manipularla con una precisión nanométrica. Nos será muy útil a la hora de determinar la frecuencia de vibración umbral, esto es, el estado de máxima excitación de la red cristalina previo a la ruptura molecular y que será preciso conocer para cada mercancía antes de proceder a su envío.

— ¿Cómo vamos a lograr el enfriamiento brusco e instantáneo, indispensable para que la red arroje todo su excedente energético?

— ¿Cómo va a ser? Ya sabes que no hay nada mejor para enfriar los ánimos que una buena rociada de nitrógeno líquido. Es barato, manejable y fácil de obtener. El nitrógeno tiene un punto de fusión de -210ºC, mientras que el de ebullición se sitúa en los -196ºC, lo cual quiere decir que, tras la inmersión, la red cristalina y su entorno quedarán a una temperatura comprendida en dicho intervalo.

—Veo que has pensado en todo.

—En teoría sí. La práctica ya veremos qué nos depara. Sabes tan bien como yo que el papel es muy sufrido, lo admite todo. Luego viene la experiencia con las rebajas. El laboratorio es puntilloso y cruel, no deja pasar una, por eso quería que me acompañaras en este viaje.  

De la teoría a la práctica

Con los expuestos fundamentos, los dos amigos comenzaron el ensamblaje de su artefacto. Lo encontramos en la pág. 363 y siguientes de la novela: 

Les llevó casi dos semanas la disposición y montaje de todos los elementos. Fueron jornadas de intensa dedicación durante las cuales hicieron gala de una precisión, habilidad y paciencia más propias de un relojero suizo que otra cosa. Las necesitaron a raudales para combinar el láser de rubí dopado con erbio, de frecuencia variable y capaz de suministrar valores concretos y muy precisos de energía lumínica, con el difusor energético, necesario para que la mercancía, como la llamaba Jesús Tomás, recibiese la energía de manera uniforme en toda su estructura molecular y no afectase únicamente al punto de incidencia del láser, originando así un triste agujero. El difusor se ubicaba en el interior de una cámara de vacío, a fin de evitar interferencias energéticas en el proceso. Sobre el difusor energético y la cámara de vacío debieron ensamblar el difusor de nitrógeno líquido en la estación de envío, amén de un juego de colimadores que orientase el molde energético hacia una lente convexa de extraordinaria pureza que lo introduciría en el conductor de fibra de vidrio. En la estación de llegada el molde energético sería recibido por una nueva lente con una pureza del 99’9%, ésta vez cóncava, que junto con los colimadores pertinentes, colocarían el molde luminoso en el núcleo de una nueva cámara de vacío preparada para ser bombardeada con un finísimo haz de átomos de relleno, idénticos a los que conformaban la estructura original. Lo más trabajoso fue adaptar el espectrómetro con el que determinar los componentes y la proporción en que éstos se hallaban en la red cristalina original, con un soporte informático adecuado que a su vez contuviese un banco de datos con los espectros de emisión de todos los elementos de la tabla periódica, así como de sus variantes isotópicas. Este punto era de vital importancia. Si esta información no se extraía y se transmitía de forma rigurosa y precisa a la estación de llegada, todo aquel tinglado no servía para nada. En el mejor de los casos rellenarían el molde energético con los átomos de un elemento que no sería el original y, en consecuencia, no sería ya la misma mercancía. Destruirían el original y obtendrían una copia que, lo más probable es que no sirviera más que para su exposición en el museo de las excentricidades. Por supuesto no faltaban en toda aquella estructura los aparatos de medición energética, grabadoras audiovisuales, grabadoras de infrarrojos, detectores de radiación y pulsos electromagnéticos… En definitiva, toda una nutrida lista de instrumentos de medida orientados a controlar, dirigir y dar fe de la evolución de sus experiencias.

Primeros contratiempos

Los primeros contratiempos no se hicieron de rogar. Restaba una semana para navidades la mañana en que Jesús Tomás colocó una fina lámina de plomo en el soporte que la fijaba en el centro de la cámara de vacío y la enclaustró en el difusor energético. A continuación cerró herméticamente el espacio y presionó un botón al que siguió un siseo sordo que atestiguaba que el aire había sido extraído de la cámara, de modo que sólo el plomo y el vacío ocupaban el lugar. Unos metros más allá, Pablo aguardaba con el disparador láser operativo. No lanzó la primera descarga hasta que Susto no se hubo colocado a sus espaldas y ambos hubieron protegido sus ojos con unas gafas reflectantes especiales. Hacía ya algún tiempo que los científicos habían descubierto que la energía de una onda electromagnética dependía de su longitud de onda y, por tanto, de su frecuencia. La longitud de onda y la frecuencia eran magnitudes inversamente proporcionales, de modo que a mayor frecuencia, menor longitud de onda y mayor contenido energético.

El láser que Susto y Pablo iban a utilizar en sus experiencias era capaz de operar en un amplio rango de frecuencias. Disparaba por pulsos, no en forma continua, el primero de los cuales incidió en el difusor energético con una longitud de onda de 2090 nanómetros, en el ámbito de la luz infrarroja. A partir de ahí fueron disminuyendo la longitud de onda de los pulsos, con lo que se aumentó la frecuencia de la radiación y su contenido energético, a intervalos de 10 nanómetros. La luz no tardó en volverse visible, recorriendo todos los colores del arco iris para volver a desaparecer más allá del violeta. En torno a los 90 nm el plomo se volvió incandescente y a los 70 se evaporó en una intensa emanación de luz blanca. De este modo, fijaron en 80 nm la longitud de onda correspondiente a la frecuencia crítica, aquella en la que se producía la máxima excitación atómica en la red cristalina sin llegar a la ruptura. La que les proporcionaría el molde energético de la lámina de plomo para ser transportado a la estación de llegada a través del conductor de fibra de vidrio. Colocaron una segunda lámina de plomo idéntica a la anterior y esta vez la frieron directamente con un rosario de pulsos láser a 80 nm. En cuestión de segundos el plomo se tornó resplandeciente, con un fulgor sostenido que delataba una red cristalina saturada de energía. Jesús Tomás accionó entonces el difusor de nitrógeno líquido, presto a intervenir en el preciso instante en que su compañero suspendiera el bombardeo lumínico. Se cruzaron las miradas con la emoción a flor de piel. Pablo cortó el suministro energético del láser y una nube de gas blanca congeló la cámara de vacío al instante. Se produjo entonces un dipolo energético brutal que provocó la emisión inmediata del exceso energético de la red en forma de radiación. Percibieron un fogonazo extraordinariamente intenso y breve, calcularon que de apenas unos pocos microsegundos de duración. Casi al instante, en el otro extremo del laboratorio, el cañón atómico de la estación de llegada comenzaba a bombardear con un finísimo haz de átomos de plomo la estructura lumínica que se había materializado como por ensalmo en la cámara de vacío. El problema fue que aquella presencia luminosa se extinguió antes de completar el relleno, con lo que los átomos de plomo comenzaron a apelotonarse en el interior de dicho receptáculo formando una decepcionante amorfia gris. No obstante, lejos de desanimarse, aquella primera experiencia les inyectó un eufórico optimismo. Al primer intento habían conseguido extraer el molde energético y transportarlo a través de la fibra de vidrio al otro extremo del laboratorio… ¡a la velocidad de la luz! En un planeta cableado de fibra de vidrio como era el nuestro, el sueño de transportar un objeto de un extremo a otro de la Tierra en décimas de segundo estaba un poco más cerca.

En los días sucesivos repitieron la experiencia con muestras diferentes, no sólo de sustancias puras, sino también de compuestos formados por dos o más elementos. El espectrómetro informatizado ofrecía un resultado extraordinario, detectando a la perfección la composición de la muestra. El molde energético se extraía y transfería a la estación de llegada de manera precisa y rigurosa, pero por algún motivo que no acertaban aún a comprender, la operación no terminaba de materializarse, en el sentido más estricto de la palabra. («¿Por qué me persigues?», págs. 364-366).

De cómo el cine aporta la solución

Un día de mediados de enero, Jesús Tomás, hastiado de tanta decepción, decidió tomarse la tarde libre y permitir así que su mente reorganizara sus ideas. Pablo aprovechó su ausencia para revisar detenidamente las grabaciones de las experiencias.[…] A pesar de que estaba terminantemente prohibido fumar en el laboratorio se encendió un pitillo mientras consideraba la posibilidad de introducir la cabeza en la cámara de vacío y experimentar con su propio cráneo. En ese instante Jesús Tomás se materializó canturreando y dando palmas, con una sonrisa en el rostro que contrastaba con la funesta expresión de Pablo.

—Que aquí no se puede fumar, chaval—le vaciló a modo de saludo. Y arrebatándole el pitillo de entre los dedos le dio una profunda calada, exhalando el humo con ademanes histriónicos, sin parar de cantar y danzar en rededor de Pablo que se preguntaba en su oscurecido ánimo a qué se debería semejante contento.

—Encontré la solución, Pablete de mis entretelas —dijo devolviéndole el cigarrillo.

Aquél se limitó a enarcar las cejas.

—Aunque para ser honrado, he de admitir que me la dieron los hermanos Lumière —añadió.

—Si me lo explicas…

—Sí, hombre, es muy sencillo. Esta tarde me propuse desconectar de todo este embrollo y salir a pasear por la ciudad. Tú no lo sabrás porque debes llevar sepultado entre estas cuatro paredes desde la desamortización de Mendizábal, pero fuera ha comenzado a nevar y hace un frío de cojones, así que al poco de emprender mi deambulatorio por calles de hielo y plazas sembradas de estalactitas, me adentré en busca de algo de calor en el primer cine que encontré. No me preguntes de qué iba la película porque no recuerdo ni el título. Sólo sé que terminaba, para alivio de los cuatro pelagatos que ocupábamos la sala, en un fundido sobre una bellísima puesta de sol en el desierto del Gobi. Sentado frente a aquella estampa desértica en la que no se movían ni las lagartijas de repente lo vi claro. Comprendí que aquella escena aparentemente estática estaba en realidad formada por una sucesión de imágenes que cruzaban frente a mi tan rápidas que conformaban al ojo una suerte de postal de cualquier tienda de souvenirs china o mongola, tanto da. Esa es la clave. El molde energético que alcanza la estación de llegada no es otra cosa que energía en forma radiante. O sea, luz. Y la luz tiene el inconveniente de que no sabe estarse quietecita, y por lo tanto, no le permite al haz atómico hacer su trabajo. Como una modelo nerviosa que de tanto moverse le impidiera al escultor esculpir su figura. El problema se resuelve si en vez de hacer llegar a la cámara de vacío de la estación de destino una sola imagen, le enviamos un rosario de ellas y además, lo hacemos tan rápido que parezca, como en el cine, una escena estática. Se trata de sostener la imagen el tiempo suficiente para que el cañón atómico complete el relleno del molde energético: un segundo, dos a lo sumo.

— ¿Y cómo piensa vuesa eminencia acometer semejante milagro?, porque le recuerdo que una vez se dispara el láser y se procede a la inmersión de la muestra en nitrógeno líquido, ésta queda inutilizada.

—Y no podemos utilizar diversas muestras porque, en primer lugar harían falta muchísimas, y en segundo lugar, porque de cada una obtendríamos un molde energético diferente.

«Eso es lo que tú te crees», pensó Pablo. Sin embargo, decidió dejarle continuar.

—Así pues, la solución está…

—En el láser —finalizó Susto—. O quizás sería más preciso afirmar en el principio físico-químico que hace posible su funcionamiento. En el láser de rubí, pongo por caso, los átomos de cromo se excitan a un mayor nivel energético mediante una lámpara de destellos. Algunos de estos átomos regresan a su estado original emitiendo un fotón que a su vez energetiza otros átomos de cromo que al desenergetizarse emiten nuevos fotones en una cascada de excitación de la que al final se desprende la luz continua del láser. Los fotones se retroalimentan rebotando una y otra vez entre los espejos situados en el extremos del tubo láser. Si básicamente utilizamos el mismo principio, quiero decir, no enviamos a la estación de destino el molde energético que obtenemos de la muestra en un único pulso sino que la encerramos entre dos espejos y hacemos que se retroalimente a sí mismo con un mínimo aporte energético, pongamos a través de una lámpara de destellos, al final conseguiremos una sucesión de pulsos que se enviarán a la estación de llegada conformando una imagen sostenida el tiempo necesario para proceder al relleno atómico.

Pablo le contemplaba con los ojos empañados por la emoción.

—Sabía yo que no me equivocaba al reclutarte para este proyecto.

—Psé. Observador que es uno, nomás—repuso Jesús Tomás todo pagado de sí mismo.

—Hala pues, ven. Siéntate aquí, bonito, que te voy a enseñar lo que he descubierto esta misma tarde.” (Ib. Págs.. 366-69)

Hasta aquí la incursión de los dos estudiantes en el apasionante mundo de la ciencia aplicada a la fabricación de un artefacto teletransportador. Se ha recurrido a numerosos principios físico-químicos, incluso se ha “abusado” en ocasiones de ellos. Pero no hemos de olvidar que se trata de una obra de ficción. Y en las narraciones de ficción, la realidad suele deformarse y/o acomodarse a las exigencias del guion o a los caprichos del autor, que para el caso viene a ser lo mismo. Doy por sentado que el estudiante de Química no tendrá dificultad alguna en desenmascarar las inexactitudes que el autor ofrece en la novela. Si es que las hubiere. Que también cabe la posibilidad, aunque remota, de que lo expuesto se acomode a la realidad con alguna pequeña imprecisión, y el «teletransportador» aguarde entre las páginas de «¿Por qué me persigues?» a que alguien con el suficiente arrojo –y presupuesto- se decida a “ponerle patas” ¿Quién sabe? La ciencia a veces da esas sorpresas. Que se lo pregunten si no a los muchachos del CERN. Un saludo.

Referencias