Perspectiva desde la física clásica

Perspectiva desde la física clásica

Este libro es el resultado de una serie de conferncias pronunciadas por un físico teórico ante un auditorio de 400 personas. El problema vasto y muy discutido es éste: ¿Como puede la física y la química dar cuenta de los fenómenos espacio-temporales que tienen lugar dentro de los límites espaciales de un organismo vivo?

La respuesta preliminar que este librito intentaría exponer y asentar es la evidente incapacida de la física y la química actuals para tartar tales fenómenos no significa en abosluto que ello sea imposible.

Hoy en día, gracias al ingenioso trabajo realizado durnte los últimos treinta o cuarenta años por los biólogos, especialmente por los genetistas, se conoce lo suficiente acerca de la estructura material y del funcionamiento de los organismos para afirmar que, y ver exactamente por qué, la física y la química actuals no pueden explicar lo que sucede en el espacio y en el tiempo dentro de un organismo vivo.

La disposición de los átomos en las partes más esenciales de un organismo, y su mutua interaccón, ese n relación con el punto de vista estadístico donde la estructura de las partes esenciales de los organismos vivos se diferencia de un modo absolute de cualquier otra porción de materia que nosotros.

Resulta casi inimaginable que las leyes y regularidades así descubiertas puedan aplicarse inmediatamente al comportamiento de Sistema que no presentan la estructura en la que están basadas esas leyes y regularidades.

En física, solo hemos tratado hasta ahora con cristales periódicos. Para la mente de un humilde físico, esos últimos son objetos muy complicados e interesantes; constituyen una de las más complejas y fascinantes estructuras materiales que confunden su comprensión de la naturaleza. La diferencia entre ambas estructuras viene hacer como la existente entre un papel pintado de pared, en el que el mismo dibujo se repite una y otra vez en periodos, y una obra maestra por ejemplo un tapiz de Rafael, que no presenta una repetición tediosa.

Cuando hablo del cristal periódico como uno de los objetos de investigación más complejos, me refiero a la física propiamente dicha. La química orgánica, en efecto, al tratar moléculas cada vez más complicadas, se acercado mucho más al cristal aperiódico que, en mi opinión es el portador material de la vida.

Propongo desarrollar lo qué podríamos llamar las ideas del físico del ingenuo sobre lo organismos donde empieza a pensar en estos y como funcionan y se comportan, llegando a preguntarse conscientemente si él, basándose en lo que ha aprendido, puede hacer alguna contribución relevante al problema desde el punto de vista de su ciencia, tan simple, clara y modesta comparación. Pero entonces resultará que sus ideas apesar de parecer bastante razonables en conjunto necesitan ser restructuradas sustancialmente.

Un buen método para desarrollar las ideas del físico ingenuo consiste en partir de una pregunta curiosa, casi ridícula¿Por qué son tan pequeños los átomos?

Cualquier trozo de de materia que manejamos en la vida cotidiana contiene un gran número de ellos. Un ejemplo apra familiarizar al público con esta idea es más impresionate el de Lord Kelvin ejemplo: supongamos que pudiéramos marcar las moléculas de un vaso de agua; vertamos entonces el contenico del vaso en el océano y agitemos de forma que las moléculas marcadas se distribuyan uniformemente por los 7 mares; si depués llenamos un vaso de agua parte del oceano encontraremos en él alrededor de un  centenar de moléculas marcadas.

El tamaño real de los átomos entré 1/5000 y 1/2000 de la longitude de la luz amarilla.

¿Por qué son tan pequeño los atomos?

Es evidente que la pregunta es una evasiva porque no se trata, de hecho del tamaño de los átomos, sino que se refiere al tamaño de los organismos. Por supuesto que el átomo es pequeño si nos referimos a nuestra unidad cívica de medida sea la yarda o en el metro. Existe una leyenda que remota el origen de la yarda al capricho de un rey ingles al que sus consejeros preguntaron acerca de la unidad de medida que convenia adopter; el rey, entonces, abrió los brazos diciendo tomad la distancia desde el centro de mi pecho hasta la punta de mis dedos, y esa será ella medida que necesitáis.

¿Por qué han de ser tan grandes nuestros cuerpos comparados con el átomo?

Imagino que más de un entusiaste estudiante de física o química hbrá lamentado el hecho que cada uno de nuestros cuerpos sensoriales, que forman una parte más o menos importante de nuestro cuerpo, y en consecuencia, están compuestos a su vez por innumerables átomos.

Por una vez, este es un problema que el físico pueda aclarar completamente. La respuesta a todas estas interrogaciones es afitmativa.

El funcionamiento de un organismo require leyes físicas exactas de no ser así, si fuéramos organismos tan pocos, pudieran producir una impresión perceptible en nuestros sentidos, comos sería la vida.

Al margen de que selecciones este punto en concreto, las consideraciones que siguen podrían aplicarse támbien al funcionamiento de otros órganos ademas del cerebro y del sistema sensorial.

Con respecto al proceso fisiológico responsable y del pensamiento, los demas entes desempeñan un papel auxiliar, por lo menos desde el punto de vista humano, aunque no desde la biología estrictamente objetiva.

Nos enfrentamos, por tanto, con la sigiente pregunta: ¿por qué un órgano como nuestro cerebro, con un sistema sensorial asociado necesariamente estar constituido por una enorme número de átomos para que pueda existir una correspondencia íntima entre su variable estado físico y un pensamiento altamente desarrollado?

La razón es que lo que llamamos pensamiento(1) es en si algo ordenado y (2) solo puede aplicarse a un tipo material, como son percepciones o experiencias, que tengan cierto grado de regularidad. En su interior deben obedecer leyes físicas estrictas, almenos hasta un grado de exactitud muy elevado. En segundo lugar, las impresiones físias que recibe este sistema físicamente bien organizado de otros cuerpos del exterior se deben evidentemente ala percepcíon y experienca del pensamiento correspondiente.

Las leyes físicas se basan en la estadística atómica y, por lo tanto, son solo aproximadas.

El motivo radica en que, como sabemos, todos los átomos siguen continuamente un movimiento térmico completamento desordenado y hace imposible que los acontecimientos que tienen lugar entre un reducido númerom de átomos puedan ser unificados en unas leyes comprensibles. De esta manera, los acontecimientos toman un aspecto realmente ordenado.

El gran número de átomos que interviene es la base de su presicíon.

Ejemplo: si llenamos un tubo oblongo de cuarzo con oxígeno, y lo sometemos a un campo magnético, el gas queda magnetizado. La mafnetizacíon se debe a que la moléculas de oxígeno son pequeños imanes que tienden a orientarse paralelamente al campo magnético, como una brújula. Éste es un ejemplo especialmente claro de una ley puramente estadística.

El efecto de esta tención solo es, de hecho, una ligera preferencia por los angulos agudos sobre los obtusos entre los ejes de los dipolos y la dirección del campo magnético.

Si llenamos de vapor, formado por minúsculs gotas, la parte inferior de un recipiente de cristal cerrado, veremos que el límite superior del vapor se hunde gradualmete con un velocidad bien definida, determinada por la viscosidad del aire y el tamaño y peso específico de las gotitas. Si observamos una de las partículas con un microscopio, veremos que no baja a una velocidad constante.

Vapor sedimentándose y movimiento browiano seguido por una particula de vapor.

Estas gotitas no son átomos, pero sí son lo suficiente pequeñas y livianas como para no resultar insensibles al impacto de una molécula de las que martillean su superficie con continuos golpes. De está manera las gotitas son empujadas de un lado a otro y soló por termino medio puden seguir la influencia de la gravedad.

Un fenómeno muy similar al movimiento browiano es la difusión.

EL MECANISMO DE LA HERENCIA

Hemos llegado a la conclusión de que un organismo, y todos los procesos biol´ogicos importantes que experimente, deben tener una estructura marcadamente multi-atómica y tienen que ser protegidos de los acontecimientos monoatómicos aleatorios que pudieran alcanzar una importancia excesiva. es esencial para que el organismo pueda poseer leyes físicas suficientemente precisas en las que apoyarse para elaborar su maravillosamente regular y bien ordenado funcionamiento.

A primera vista, uno se inclinaría a pensar que estas conclusiones son poco más que triviales. Hace treinta años, un biologo podría haber dicho que, aun siendo oportuno que en una conferencia de divulgación se hiciera notar la importancia, en el organismo o en cualquier parte, de la Física estadística, tratá base en realidad de un lugar común familiar. Porque es evidente que tanto el cuerpo adulto de un organismo de cualquier especie superior como cada una de las c´elulas que lo componen contienen un n´umero c´osmico de ´atomos de todos tipos.

El mensaje cifrado de la herencia (cromosomas) Perm´ıtaseme el usar el t´ermino esquema de un organismo en el sentido en que el bi´ologo lo har´ıa al decir el esquema en cuatro dimensiones, refiri´endose no s´olo a la estructura y funcionamiento de ese organismo en el estado adulto, o en cualquier otra fase particular, sino al conjunto de su desarrollo ontog´enico, desde el huevo fertilizado al estado de madurez, cuando el organismo empieza a reproducirse.

Ahora bien, todo este esquema en cuatro dimensiones est´a determinado en la estructura de esa c´elula ´unica que es el huevo fertilizado.

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