Ojos que la pudieran ver

Año internacional de la luz, Ciencia

Ojos que la pudieran ver

4 mayo, 2015
|
POR Jesús Carlos Ruiz Suárez
|
0 COMENTARIOS
|
Like 2
|
10,035

El diccionario de la Real Academia Española define la luz de la siguiente forma: radiación electromagnética en el espectro visible.

Para cualquier persona que haya estudiado física esta definición es suficiente, porque sabrá bien el significado de las tres palabras “extrañas” que aparecen en ella (radiación, electromagnética y espectro). Pero usted, estimado lector (no necesariamente avezado en términos técnicos como éstos), las conoce?

Veamos cómo las define el diccionario de la RAE. Radiación: la energía ondulatoria o partículas materiales que se propagan a través del espacio; electromagnética: relativo a todo fenómeno en que los campos eléctricos y magnéticos están relacionados entre sí; y espectro: distribución de la intensidad de una radiación en función de una magnitud característica, como la longitud de onda, la energía, la frecuencia o la masa.

Como ahora han aparecido nuevos términos que a su vez habrá que definir, veamos qué es la radiación electromagnética en forma gráfica (ver figura 1).

La radiación electromagnética es una combinación de dos campos que oscilan; uno magnético (línea roja) y otro eléctrico (línea azul). Ambos son perpendiculares y van juntos como siameses. Estos campos oscilan con una rapidez o frecuencia denotada con una letra f; y la longitud que hay entre cresta y cresta (ya sea en la parte eléctrica o en la magnética) se llama longitud de onda (generalmente denotada con una letra griega llamada lambda λ). Algo sorprendente es que el producto de ambas cantidades (es decir, la frecuencia por la longitud de onda: fλ) es igual a la velocidad de la radiación, denotada por la letra c (e igual a 300,000 km/s [1]). No importa lo que valgan f y λ, su producto siempre será c; cuanto más grande sea f, más pequeña será λ (o viceversa).

La figura 2 describe todo el espectro posible para la radiación electromagnética (véase primero la parte de abajo de la figura): desde frecuencias inmensas como 10²³ hertz (ciclos/s) hasta pequeñas como 10²hertz. O en longitudes de onda: desde 10^–15metros hasta 10⁷metros (si el lector desea tener una mejor comprensión de estos números tan dispares puede visitar esta página: http://es.wikipedia.org/wiki/Giga).

Figura 2. Espectro electromagnético. Publicado bajo la licencia CC BY-SA 3.0 vía Wikimedia Commons.

Queda claro que la radiación electromagnética tiene longitudes de onda tan pequeñas como una partícula subatómica y tan grandes como la distancia de la Ciudad de México a Paris. Y en esta inmensa escala de valores, el pedacito de espectro que se ve en la figura 2, como un arcoíris encapuslado, es justo la luz visible. En términos de λ, la luz visible está entre 400 y 700 nanómetros (donde un nanómetro es 1 x 10^–9 metros ó 0.000000001 metros). O en valores de frecuencia, la luz visible va de 7.5 a 4.28 x 10¹⁴ciclos/s.

La radiación electromagnética da lugar a muchas luces; luz de rayos gamma, luz de rayos X, luz ultravioleta, luz visible, luz infrarroja; vamos, en este preciso momento que usted, lector, lee estas líneas, es luz de microondas la que llega a su tableta, computadora o teléfono celular.

Pero la más fascinante de todas la luces es la luz que nos ocupa: la visible. Y esto es así porque esta luz tiene que ver con la mente [2]. Qué hay entre la mente y la luz? Los ojos, desde luego. Con los ojos captamos la luz y luego en la mente construimos la imagen del objeto que desvió la luz hacia nosotros. Y qué tienen nuestros ojos para hacer ese trabajo? La respuesta es: proteínas formadas con alrededor de 400 aminoácidos. éstas se agrupan en células llamadas conos y están situadas en la retina del ojo. Son de tres tipos: eritropsina, cloropsina y cianopsina. La eritropsina es sensible a la luz roja, la cloropsina a la verde y la cianopsina a la azul. Este concepto de sensibilidad es sencillo de comprender: la eritropsina, por ejemplo, es sensible a la luz roja porque sufre cambios estructurales al paso de esa luz. En términos de sus longitudes de onda, la figura 3 muestra tales respuestas. En la escala vertical, 1.0 significa máxima sensibilidad (vemos en la línea azul que la cianospina tiene su máxima sensibilidad en los 430 nanómetros y nula después de los 550).

Los que creen en el diseño inteligente (que una inteligencia súper humana, o sea Dios, diseñó cada parte del Universo) toman al ojo como una de las pruebas más sólidas en contra de la teoría de la evolución. Razonan más o menos así: el ojo es tan complejo, que nunca pudo haber sido desarrollado por la evolución. El lector interesado en este tema puede leer el punto 14 en esta página: http://www.scientificamerican.com/article/15-answers-to-creationist/

Para los que aceptan la teoría de la evolución de Darwin, hay una razón impuesta por la naturaleza para que nuestros ojos vean justo en la ventana dada por la figura 3. Es decir, con valores de λ entre 400 y 700 nanómetros. Primero preguntémonos por qué razón nuestros ojos no evolucionaron para ver a longitudes de onda diferentes. Por ejemplo, imaginemos unos ojos que pudieran ver rayos X (λ = 0.1 nm) u ondas de radio (λ = 10 m). Por qué razón la evolución no los creó?

[blockquote author=”” pull=”pullright”]La respuesta es muy sencilla: no podía. La naturaleza simplemente no hace cosas imposibles de hacer. Las cosas tienen su razón de ser.[/blockquote]

La respuesta es muy sencilla: no podía. La naturaleza simplemente no hace cosas imposibles de hacer. Las cosas tienen su razón de ser. Es como si nos preguntáramos por qué no hay árboles con las raíces al aire y las hojas enterradas en la tierra. Sería ridículo.

Para captar (o ser sensible a) una onda electromagnética se requieren electrones que se puedan mover en una antena del tamaño de λ, y si no los hay (o la antena es de dimensiones muy diferentes a λ) la onda pasa de largo. Así como mi mano no puede captar una llamada de celular porque no tiene suficientes electrones, mi celular no puede ver la señal de las televisoras porque la antena es de dimensiones inadecuadas. Pero mi mano puede, sin problemas, captar ondas muy pequeñas (de rayos X) o bien de ultravioleta. Para los rayos X los electrones están en los átomos de calcio que componen mis huesos y para el ultravioleta los electrones están en las proteínas que componen mi piel. Con una dosis alta de ambas, tanto los huesos como la piel se queman. Son antenas eficientes que detectan esas longitudes de onda.

Y así llegamos a los ojos. éstos tienen en la retina las antenas apropiadas (proteínas como las señaladas líneas arriba). Así que la luz visible es visible no por antojo divino, sino porque había material disponible (¡en los océanos, que es donde la vida surgió, había de todo!). Como la luz solar iluminaba nuestro planeta desde millones de años antes que cualquier ser vivo surgiera, fue paciente en su espera para que se le pudiera ver. Y otra vez: por qué justo en la ventana del arcoíris de la figura 2? Porque no había de otra: los rayos X ionizan la materia y los ultravioleta la disocian, así que ojos para dichas luces no eran apropiados. Tampoco para luces con longitudes de onda mucho más largas que la visible (por ejemplo, microondas), pues ojos que la pudieran ver hubieran requerido proteínas más largas y entonces serían inestables. C²

NOTAS:

[1] Este valor de la velocidad es para el vacío (o con excelente aproximación, también para el aire). En cualquier otro medio la velocidad de la luz es un poco más pequeña.

[2] A James Clerk Maxwell se le debe algo muy valioso: unir conceptos de electricidad y magnetismo para explicar lo que es la luz. También decía que la ciencia del color debe ser considerada como una ciencia de la mente, y como la ciencia del color es la ciencia de la luz visible, entonces la luz visible tiene que ver con la mente.

Sobre el autor

Jesús Carlos Ruiz Suárez

Miembro del Sistema Nacional de Investigadores, nivel 3. Investigador titular en Cinvestav Monterrey | Website

Sus intereses científico/académicos son: biofísica de membranas, fluidos complejos y el origen de las señales nerviosas. Le apasiona la divulgación científica, el arte y la cultura.