macro & MICRO
LAS ESCALAS DEL UNIVERSO
una exposición a saltos
 

El hombre ya no es la medida de todas las cosas. En cierto modo la ciencia nos ha liberado de esta responsabilidad al descubrirnos el vasto universo que se extiende entre lo inmenso y lo minúsculo. Paradójicamente, cuanto más sabemos del mundo que nos rodea más nos sorprende, precisamente, que seamos capaces de comprenderlo. Y esa comprensión arranca, muchas veces, de imágenes como las que aquí se presentan. Las fotografías e ilustraciones de esta exposición cubren el universo conocido en cuarenta y dos pasos que nos llevan a objetos cada vez diez veces más grandes. Y como suponíamos, la talla del hombre ni siquiera está a mitad de camino entre la nada y el todo.

El paseo por las escalas del universo también nos lleva desde la simpleza de los átomos a la relativa complejidad de las moléculas; al extraordinario laberinto de la materia viva y otra vez a la sencillez con que la materia inerte se amontona en planetas, estrellas y galaxias. Una teoría que explique casi todo lo que ocurre a una escala puede resultarnos inútil para dar comprender los fenómenos de la siguiente. Por eso la ciencia está obligada a seguir simultáneamente los caminos de lo especializado y de lo multidisciplinar. Por fortuna, a medida que recorren esos caminos, los científicos nos dejan como recuerdo de su viaje imágenes como las que aquí aparecen: paisajes insólitos que nos invitan a sumarnos a su exploración.
10-15 metros
Choque de partículas
Hasta hace apenas medio siglo se pensaba que los protones, neutrones y electrones eran los “ladrillos” más simples de la materia. Hoy sabemos que en realidad los protones y neutrones están formados por tríos de partículas todavía más pequeñas llamadas quarks. Las fuerzas que mantienen unidos a los quarks son tan intensas que sólo podemos estudiarlos en colisiones a alta velocidad dentro de grandes aceleradores de partículas. Las trayectorias de los cientos de partículas que resultan de una colisión de dos núcleos de hierro nos indican que durante un instante los quarks pudieron liberarse de su prisión nuclear.
©CERN

Medir
Para medir cualquier cosa necesitamos establecer, por un lado, un sistema de numeración, y por otro un sistema de unidades. A lo largo de la historia la humanidad ha utilizado diversos sistemas de numeración. El más extendido es el sistema en base 10 o decimal, que usamos para medir longitudes, pesos o dinero. Pero no es el único: los ordenadores efectúan sus cálculos en el sistema binario y para contar el tiempo todavía recurrimos al antiguo sistema de los babilonios que combinaba la base 12 y la base 60.

Una vez seleccionado el sistema de numeración es necesario fijar un sistema de unidades. Durante mucho tiempo la diversidad de unidades que se empleaban en distintos lugares dificultó las relaciones comerciales: los ferrados, los pies o las brazas no medían lo mismo en lugares separados por unas pocas leguas. Desde finales del siglo XVIII el sistema basado en el metro se ha extendido a casi todo el mundo, proporcionándonos un estándar de longitud válido en cualquier lugar.
1024 (cien millones de años luz)
Cúmulo de Coma
La Vía Láctea pertenece al Grupo Local, que a su vez forma parte del Supercúmulo Local con centro en el Cúmulo de Virgo. A una distancia de 300 millones de años luz encontramos el centro del supercúmulo más próximo al nuestro, ocupado por el Cúmulo de Coma que aparece en la fotografía. Pese a su enorme tamaño, este cúmulo está tan lejos de nosotros que podríamos taparlo con un guisante sostenido con el brazo estirado. En realidad, mirar a lo lejos es hacer un viaje al pasado, pues vemos estas galaxias tal y como eran hace 300 millones de años, cuando en nuestro planeta los anfibios todavía empezaban a colonizaban las tierras emergidas.
© Kitt Peak Observatory

Contar
Una vez que hemos fijado los sistemas de numeración y de unidades ya podemos empezar a medir. Sin embargo, el universo es tan variado que pronto nos encontraremos con objetos cuya longitud es muchas veces mayor o menor que la del metro. Así, las bacterias tienen un tamaño de unos 0,00000001 metros, mientras que el diámetro del Sol ronda los 1.000.000.000 metros. Afortunadamente, el problema de los números muy grandes o muy pequeños se resuelve con un simple cambio en la forma de escribirlos

 
10-3 metros (un milímetro)
Piojo
El milímetro marca la frontera de lo que podemos distinguir a simple vista. Las crías de muchos insectos y los ejemplares adultos de las especies más pequeñas tienen estas dimensiones. Mención aparte merecen los parásitos que han encontrado en nuestro cuerpo un hábitat ideal, como las pulgas y los piojos como el de la fotografía.
© Dennis Kunkel


Potencias de 10
Las potencias resultan de multiplicar un número por sí mismo tantas veces como queramos. Si lo hacemos con el 10 tenemos que

10 x 10 = 100
10 x 10 x 10 = 1.000
10 x 10 x 10 x 10 = 10.000
10 x 10 x 10 x 10 x 10 = 100.000

Pero en notación de potencias esos mismos números se pueden escribir como un diez seguido de un superíndice que indique cuántas veces se ha multiplicado por sí mismo. De este modo

10 = 101
100 = 102
1.000 = 103
10.000 = 104

Esta forma de escribir nos permite ahorrar espacio al mismo tiempo que facilita los cálculos, pues para multiplicar dos números basta con sumar sus superíndices

102 x 105 = 107

Y teniendo en cuenta que las fracciones de 10 se expresan con un exponentes negativo también podemos extender esta notación a los números muy pequeños

0,1 = 10-1
0,01 = 10-2
0,001 = 10-3
0,0001 = 10-4


109 metros (un millón de kilómetros)
Eclipse de Sol
Las estrellas como el Sol se encuentran en el escalón inmediatamente superior al de los planetas gigantes. Con un diámetro de 1,4 millones de kilómetros, nuestra estrella podría albergar diez planetas como Júpiter puestos en fila. La precisión con que la Luna oculta al Sol durante un eclipse total es fruto de una enorme casualidad: el Sol es 400 veces más grande y está 400 veces más lejos que la Luna. Durante un eclipse total es posible observar la estructura filamentosa de la corona solar.
©Shelios


Prefijos
En la vida cotidiana estamos acostumbrados a medir objetos pequeños en centímetros y distancias en kilómetros, utilizando prefijos que ayudan a simplificar el lenguaje. Los prefijos del sistema métrico son:

deca- 101
hecto- 102
kilo- 103
mega- 106
giga- 109
tera- 1012
peta- 1015

deci - 10-1
centi- 10-2
mili- 10-3
micro- 10-6
nano- 10-9
pico- 10-12
femto- 10-15

 

100 metros (1 metro)
Olas
Desde tiempos remotos hemos utilizado como unidad fundamental de longitud la distancia que podemos abarcar con un paso. Nuestra talla, la de muchos animales y plantas, las máquinas y muebles que hemos construido a nuestro alrededor o las olas del mar están en el orden de magnitud del metro. Para nuestros ojos, y como dijo Protágoras hace 2.500 años, “el hombre es la medida de todas las cosas”.


Otras unidades
En algunos campos de la ciencia se han impuesto unidades que no pertenecen al sistema métrico. Tal es el caso de la unidad astronómica (equivalente a la distancia media entre la Tierra y el Sol) o el año-luz, igual a la distancia que recorre en un año un rayo de luz viajando por el vacío. Estas unidades son de uso tan frecuente y cómodo en astronomía que se han recogido en esta exposición.

 

104 metros (10 kilómetros)
Estrecho de Gibraltar
El estrecho de Gibraltar que separa Europa de África mide poco más de 10 kilómetros, algo más que el monte Everest que se eleva unos nueve kilómetros sobre el nivel del mar. Esta es la altura a la que vuelan los aviones comerciales, y por tanto lo más lejos de la Tierra que llegan a estar nunca la mayoría de las personas. El Everest es conocido por ser el punto más alto del planeta, aunque no es la montaña más alta. En Hawai, la cumbre del volcán Mauna Loa se eleva unos 4 kilómetros sobre el nivel del mar, pero sus laderas se hunden hasta el fondo del mar alcanzando una altura total de 10 kilómetros.
© NASA


Créditos

Dirección: Ramón Núñez
Guión: Marcos Pérez
Montaje: Manel Lires
Diseño Gráfico: Montserrat Paradela
Gestión de Producción: Elena Rilo, Nieves Chao

Fotografía
Dennis Kunkel
Marcos Falgueiras
Federico Fernández Porredón
Juan Rodríguez
Marcos Pérez
Roger Smith
Asociación Científico-cultural Shelios
Universidade da Coruña
Lawrence Berkeley Laboratory
IBM
Planetario de Pamplona
CERN
NASA
ESO/VLT
NOAO/AURA/NSF
Kitt Peak Observatory

Imagen de síntesis
Luis Ocaña
Raúl Manzanal

Agradecimientos
Javier Armentia
Oscar Blanco
Adela Torres
Víctor R Ruiz
Agrupación Astronómica Io
AUDASA


10-9 metros (un nanómetro)
ADN
Cada célula de todo ser vivo posee una copia de la molécula de ADN que almacena la información necesaria para construir y mantener el organismo. El ADN se compone de dos hilos entrelazados formando una doble hélice de unos dos nanómetros de diámetro y más de un milímetro de longitud. Dicho de otro modo, si aumentásemos la escala del ADN hasta que tuviese el grosor de un cordón de zapato, cada molécula mediría 25 kilómetros de largo. En esta fotografía se puede ver un fragmento de la doble hélice enroscada sobre sí misma formando un pequeño lazo de unos pocos nanómetros.
©Universidad de California
 
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