El Saber

El Big Bang

Hace unos 13.800 millones de años, todo lo que contiene el universo observable estaba comprimido en un estado más caliente y denso que cualquier cosa que exista hoy. El Big Bang no fue una explosión en el espacio, como un petardo que estalla en una habitación a oscuras. Fue la expansión del propio espacio, y ocurrió en todas partes a la vez. ¿Dónde tuvo lugar? La respuesta honesta es: aquí mismo, y en todos los demás sitios también.

En la primera fracción de segundo, la mayoría de los cosmólogos cree que el universo atravesó la inflación, un estallido de expansión desbocada que estiró una región muchísimo más pequeña que un átomo hasta un tamaño astronómico. Al seguir expandiéndose y enfriándose, la energía se condensó en partículas. Al cabo de un segundo ya se habían formado protones y neutrones. Entre los tres y los veinte minutos, estos se fusionaron en los núcleos de los elementos más ligeros: aproximadamente tres cuartas partes de hidrógeno y una de helio en masa, con una pizca de litio. Todo lo más pesado, desde el carbono de tus células hasta el hierro de tu sangre, tendría que esperar a las estrellas.

Durante los 380.000 años siguientes, el universo fue una niebla incandescente de partículas cargadas que dispersaban la luz como una nube dispersa la del sol. Cuando la temperatura bajó a unos 3.000 kelvin, los electrones se unieron a los núcleos para formar átomos y la niebla se disipó. La luz liberada en ese instante sigue viajando. Estirada en microondas por la expansión del espacio, nos llega desde todas direcciones como el fondo cósmico de microondas, a solo 2,7 grados por encima del cero absoluto. Arno Penzias y Robert Wilson lo descubrieron por casualidad en 1965, mientras intentaban eliminar un zumbido persistente de una antena de radio en Nueva Jersey.

¿Sabías que…? Una pequeña parte de la «nieve» de un viejo televisor analógico sintonizado entre dos canales era el resplandor residual del Big Bang.

Otras dos pistas sostienen la teoría. En 1929, Edwin Hubble demostró que las galaxias lejanas se alejan de nosotros, y que cuanto más lejos están, más deprisa lo hacen, como puntos en un globo que se infla. El sacerdote y físico belga Georges Lemaître lo había predicho dos años antes. Y las cantidades de hidrógeno y helio medidas en las estrellas más antiguas encajan notablemente con lo previsto para aquellos primeros minutos.

El nombre se lo dio el astrónomo Fred Hoyle en la radio de la BBC en 1949. Defendía un universo «estacionario», sin principio, y a menudo se dice que fue una burla, aunque Hoyle aseguró que solo buscaba una imagen vívida. Qué hubo antes sigue siendo una pregunta abierta, y quizá ni tenga sentido si el tiempo empezó entonces. Desde 1998 sabemos que la expansión se acelera, impulsada por una misteriosa energía oscura. El universo nació con un estallido, y desde entonces no ha dejado de crecer.

Las galaxias

Una galaxia es un sistema inmenso de estrellas, gas, polvo e invisible materia oscura, unidos por la gravedad. La nuestra, la Vía Láctea, contiene entre 100.000 y 400.000 millones de estrellas dispuestas en un disco aplanado de unos 100.000 años luz de diámetro. En una noche oscura, lejos de las farolas, su pálida franja cruza el cielo. Los antiguos griegos veían en ella leche derramada; por eso la palabra galaxia viene de gala, «leche» en griego.

El Sol se encuentra en un tranquilo suburbio, a unos 26.000 años luz del centro, y tarda unos 230 millones de años en completar una órbita. La última vez que la Tierra ocupó su posición actual, los primeros dinosaurios apenas estaban apareciendo. En el corazón de la galaxia se halla Sagitario A*, un agujero negro de unos cuatro millones de masas solares, fotografiado por primera vez por el Event Horizon Telescope en 2022.

En 1926 Edwin Hubble clasificó las galaxias por su forma, y su esquema aún se usa. Las elípticas son enjambres lisos con forma de balón de rugby, poblados sobre todo por estrellas viejas y rojizas. Las espirales tienen brazos brillantes donde nacen estrellas nuevas, y muchas, incluida la Vía Láctea, tienen una barra de estrellas que cruza el centro. Las irregulares, como las dos Nubes de Magallanes, visibles desde el hemisferio sur, no tienen forma definida.

¿Sabías que…? La galaxia de Andrómeda se ve a simple vista, y la luz que te llega de ella partió hace unos 2,5 millones de años, mucho antes de que existieran los humanos modernos.

Las galaxias no están repartidas al azar. La Vía Láctea, Andrómeda y decenas de galaxias menores forman el Grupo Local, que pertenece a cúmulos y supercúmulos mayores, ensartados en enormes filamentos alrededor de vacíos casi desiertos. El universo observable alberga como mínimo cientos de miles de millones de galaxias, y algunas estimaciones van mucho más allá.

Las galaxias aportan además la prueba más sólida de la materia oscura. En los años setenta, la astrónoma estadounidense Vera Rubin midió la velocidad de las estrellas en galaxias espirales y descubrió que las exteriores giran demasiado deprisa para que la materia visible las retenga. Algo invisible, unas cinco veces más abundante que la materia ordinaria, debe aportar la gravedad que falta. Qué es sigue siendo un misterio.

Las galaxias también chocan. Como son casi todo espacio vacío, sus estrellas casi nunca se tocan; la gravedad remodela ambas en una galaxia mayor. Andrómeda se acerca a unos 110 kilómetros por segundo, y las dos podrían fusionarse dentro de unos cinco mil millones de años, aunque las mediciones recientes hacen el desenlace menos seguro. Hasta las islas de estrellas van a la deriva.

Las estrellas

Una estrella es una gigantesca bola de gas caliente que produce su propia luz mediante fusión nuclear. Todas nacen en una nube fría y oscura de gas y polvo llamada nebulosa. Cuando una parte de la nube se comprime, quizá por la onda de choque de una estrella cercana que estalla, la gravedad toma el mando: el grumo se desploma y se calienta al encogerse. La nebulosa de Orión, a unos 1.300 años luz y apenas visible a simple vista, es una guardería estelar haciendo justo eso.

Cuando el núcleo alcanza unos 10 millones de grados, los núcleos de hidrógeno empiezan a fusionarse en helio y liberan energía. Ha nacido una estrella. Durante la mayor parte de su vida mantiene un delicado equilibrio: la gravedad intenta aplastarla y la presión del gas caliente y de la luz la empuja hacia fuera. Los astrónomos llaman a esta larga etapa estable la secuencia principal.

La masa lo decide todo. Las pequeñas enanas rojas gastan su combustible tan despacio que podrían brillar billones de años, mucho más de lo que ha existido el universo. El Sol durará unos 10.000 millones de años en total. Una estrella veinte veces más pesada consume su combustible en solo unos millones. El color revela la temperatura: las estrellas rojas tienen superficies cercanas a 3.000 °C, y las gigantes blanco-azuladas superan los 20.000 °C.

Cuando escasea el hidrógeno del núcleo, una estrella como el Sol se hincha hasta convertirse en gigante roja y empieza a fusionar helio en carbono y oxígeno. Al final expulsa sus capas externas como una envoltura luminosa, llamada engañosamente nebulosa planetaria, y deja una enana blanca del tamaño de la Tierra. Las estrellas de más de unas ocho masas solares van más allá: fusionan elementos cada vez más pesados en capas de cebolla hasta que el núcleo es de hierro. Fusionar hierro absorbe energía en lugar de liberarla, así que el núcleo se desploma en menos de un segundo y la estrella estalla como supernova, dejando una estrella de neutrones o un agujero negro.

¿Sabías que…? Las estrellas no titilan en realidad. El parpadeo se debe a la turbulencia de la atmósfera terrestre; vistas desde la órbita, son puntos fijos.

Así adquiere el universo su química. El carbono de tus células y el oxígeno de cada respiración se forjaron en estrellas que murieron antes de que naciera el Sol. Las supernovas y los choques de estrellas de neutrones, uno de los cuales se observó en 2017, esparcen elementos más pesados como el oro y el uranio, listos para la siguiente generación de estrellas y planetas. Estamos hechos, literalmente, de luz estelar reciclada.

El Sol

El Sol es una estrella corriente que, sencillamente, está muy cerca. Se encuentra a unos 150 millones de kilómetros, así que su luz tarda unos ocho minutos y veinte segundos en llegarnos. Es 109 veces más ancho que la Tierra y reúne alrededor del 99,8 % de toda la masa del Sistema Solar. Se formó hace unos 4.600 millones de años y va más o menos por la mitad de su vida.

Su energía nace en el núcleo, donde la temperatura ronda los 15 millones de grados y la presión es inmensa. Allí, cada segundo, el Sol fusiona unos 600 millones de toneladas de hidrógeno en helio. Unos pocos millones de toneladas de esa masa desaparecen cada segundo, convertidas en energía tal como describe la ecuación de Einstein, E = mc².

Esa energía escapa después con una lentitud asombrosa. En la zona radiativa, la luz se absorbe y se reemite incontables veces, zigzagueando tanto que el viaje puede durar miles de años. Más arriba, en la zona convectiva, el gas hierve como gachas en una olla: penachos calientes suben, se enfrían y vuelven a hundirse. Sus cimas aparecen en la superficie visible, la fotosfera, como un mosaico de gránulos, muchos tan anchos como un país pequeño, a unos 5.500 °C.

¿Sabías que…? El Sol es blanco, no amarillo. La atmósfera terrestre dispersa parte de la luz azul y por eso, desde el suelo, parece amarillento; los astronautas lo ven de un blanco deslumbrante.

La superficie está salpicada de manchas solares, zonas más frías y oscuras donde campos magnéticos enmarañados frenan el calor. Su número sube y baja en un ciclo de unos 11 años; el ciclo actual alcanzó su máximo hacia finales de 2024. Sobre la fotosfera se extiende la fina cromosfera y luego la corona, una tenue atmósfera exterior visible durante los eclipses totales. Curiosamente, la corona supera el millón de grados, mucho más que la superficie, y el porqué todavía se discute.

De la corona brota el viento solar, un flujo de partículas cargadas que barre todos los planetas. Las grandes erupciones alteran el campo magnético terrestre, provocan auroras y amenazan satélites y redes eléctricas. El evento Carrington de 1859 hizo saltar chispas de los cables del telégrafo. En diciembre de 2024, la sonda Parker Solar Probe de la NASA pasó a unos 6,1 millones de kilómetros de la superficie, más cerca que ninguna nave antes.

Dentro de unos cinco mil millones de años, al Sol se le acabará el hidrógeno del núcleo y se hinchará como gigante roja, engullendo probablemente a Mercurio y Venus. Hasta entonces seguirá haciendo lo que hace desde antes de que existiera la Tierra: alimentar casi toda la vida del planeta.

Los planetas

Hace unos 4.600 millones de años, un disco giratorio de gas y polvo rodeaba al Sol recién nacido. Los granos se pegaron formando guijarros, los guijarros formaron rocas y las rocas, planetesimales que chocaron y se fusionaron. Cerca del Sol hacía demasiado calor para el hielo, así que solo la roca y el metal podían reunirse, dando mundos pequeños. Más allá de un límite llamado línea de hielo, el hielo abundaba y los núcleos crecieron lo bastante como para atrapar enormes envolturas de gas.

El resultado son dos familias. Los cuatro planetas rocosos interiores son Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. Mercurio, el más pequeño y rápido, da la vuelta al Sol en 88 días. Venus es el planeta más caliente, con unos 465 °C, aunque Mercurio esté más cerca: su densa atmósfera de dióxido de carbono atrapa el calor en un efecto invernadero desbocado. Marte, de la mitad de ancho que la Tierra, tiene el volcán más alto conocido, el Olympus Mons, más del doble de alto que el Everest.

¿Sabías que…? En Venus un día dura más que un año: gira sobre sí mismo en 243 días terrestres, pero da la vuelta al Sol en unos 225.

Tras el cinturón de asteroides llegan los planetas gigantes. Júpiter tiene más del doble de masa que todos los demás planetas juntos, y su Gran Mancha Roja es una tormenta más ancha que la Tierra que lleva activa al menos dos siglos. Saturno, famoso por sus anillos de hielo de agua, es el planeta menos denso, más ligero que el mismo volumen de agua, y ostenta el récord de lunas conocidas, bastante más de doscientas. Ambos son gigantes gaseosos, compuestos sobre todo de hidrógeno y helio.

La pareja exterior, Urano y Neptuno, son gigantes helados, porque gran parte de su interior es agua, amoníaco y metano. Urano está tumbado de lado, quizá por una colisión antigua, de modo que cada polo recibe unos 42 años de luz continua seguidos de 42 de oscuridad. Neptuno se descubrió en 1846 con las matemáticas antes que con el telescopio: Urbain Le Verrier predijo su posición a partir de las irregularidades de la órbita de Urano, y Johann Galle lo encontró a menos de un grado de lo previsto.

Plutón se consideró el noveno planeta desde 1930 hasta 2006, cuando la Unión Astronómica Internacional decidió que un planeta debe además haber limpiado su órbita de otros cuerpos. Plutón comparte la suya con el cinturón de Kuiper, así que pasó a ser un planeta enano.

Las distancias cuesta imaginarlas. Si el Sol fuera del tamaño de una puerta, la Tierra sería un guisante a 200 metros, y Neptuno giraría a unos seis kilómetros. El Sistema Solar es abrumadoramente espacio vacío, con ocho brillantes excepciones.

La Luna

La Luna mide 3.474 kilómetros de diámetro, algo más de la cuarta parte que la Tierra, lo que la convierte en un satélite inusualmente grande para su planeta. Orbita a una distancia media de unos 384.400 kilómetros: cabrían unas treinta Tierras en fila en ese hueco. La mayoría de los científicos cree que se formó hace unos 4.500 millones de años en un gran impacto, cuando un cuerpo del tamaño de Marte, a menudo llamado Tea, chocó con la joven Tierra y lanzó un anillo de escombros fundidos que se reunió en una luna.

La Luna nos muestra siempre la misma cara porque gira exactamente una vez por cada órbita, un estado llamado acoplamiento de marea. A la cara oculta se la llama a menudo «cara oscura», pero es un mito: recibe la misma luz solar, solo que nunca mira hacia nosotros. Las fases se deben a que vemos distintas porciones de su mitad iluminada a medida que nos rodea, de luna nueva a llena y vuelta en unos 29,5 días.

Las manchas oscuras que forman la «cara» de la Luna son los mares, maria en latín. Galileo las vio con su telescopio en 1609, pero no contienen agua: son llanuras de lava endurecida de erupciones de hace más de tres mil millones de años. Las tierras altas, más claras, son aún más antiguas y están acribilladas de cráteres, conservados porque en la Luna no hay clima que los borre.

¿Sabías que…? El Sol es unas 400 veces más ancho que la Luna y está también unas 400 veces más lejos; por eso la Luna puede taparlo con tanta exactitud en un eclipse total.

La gravedad de la Luna levanta las mareas. Tira con más fuerza del lado de la Tierra que mira hacia ella y con menos del lado opuesto, estirando los océanos en dos abultamientos. Al girar la Tierra a través de ellos, la mayoría de las costas tienen dos pleamares cada 24 horas y 50 minutos, aproximadamente. Cuando el Sol y la Luna se alinean, en luna nueva y llena, sus fuerzas se suman en las mareas vivas.

Ese tirón actúa en ambos sentidos. Frena poco a poco la rotación de la Tierra, alargando el día, y aleja la Luna unos 3,8 centímetros al año, según se mide con láseres reflejados en espejos que dejaron los astronautas del Apolo. Doce hombres caminaron por la Luna entre 1969 y 1972 y trajeron 382 kilos de roca. En 2024, la sonda china Chang'e 6 trajo las primeras muestras de la cara oculta, y el hielo de agua de los cráteres polares en sombra perpetua ha convertido el polo sur en el objetivo de los próximos alunizajes tripulados. La Luna se aleja, pero muy despacio.

Los agujeros negros

Un agujero negro es una región del espacio donde la materia está tan concentrada que su gravedad no deja escapar nada, ni siquiera la luz. La frontera sin retorno es el horizonte de sucesos. Fuera de él, un objeto aún puede liberarse si va lo bastante rápido; dentro, todos los caminos llevan hacia el interior. En 1916, meses después de que Einstein publicara la relatividad general, el físico alemán Karl Schwarzschild calculó el tamaño de ese horizonte para cualquier masa.

Las cifras impresionan. Para convertir el Sol en un agujero negro habría que aplastarlo hasta una bola de unos seis kilómetros de diámetro. La Tierra tendría que reducirse al tamaño de una canica. La naturaleza lo consigue cuando muere una estrella muy masiva: agotado su combustible nuclear, nada sostiene su núcleo, que se desploma en un agujero negro estelar de unas pocas a unas decenas de masas solares. El primer candidato firme, Cygnus X-1, se identificó a principios de los años setenta por los rayos X del gas que cae en él.

En el centro de la mayoría de las grandes galaxias hay agujeros negros supermasivos, de millones a miles de millones de masas solares. El de la Vía Láctea, Sagitario A*, tiene unos cuatro millones. En 2019, el Event Horizon Telescope, una red de radiotelescopios repartidos por todo el planeta, publicó la primera imagen de la sombra de un agujero negro: el gigante de la galaxia M87, de unos 6.500 millones de masas solares.

¿Sabías que…? Si el Sol se sustituyera por un agujero negro de exactamente la misma masa, la Tierra seguiría orbitando igual que antes. Los agujeros negros no lo absorben todo como aspiradoras cósmicas.

El agujero negro en sí es invisible, pero su entorno no. El gas que cae en espiral forma un disco de acreción, calentado por fricción a millones de grados, y algunos agujeros negros disparan estrechos chorros de partículas casi a la velocidad de la luz. Los más brillantes, los cuásares, pueden eclipsar galaxias enteras. El 14 de septiembre de 2015, los detectores LIGO de Estados Unidos captaron ondas gravitacionales, ondulaciones del propio espacio, procedentes del choque de dos agujeros negros de unas 36 y 29 masas solares a unos 1.300 millones de años luz.

Caer en un agujero negro pequeño sería un mal trago: la atracción sobre los pies superaría tanto a la de la cabeza que quedarías estirado como un fideo, lo que los físicos llaman, sin inmutarse, espaguetificación. En 1974, Stephen Hawking demostró que los agujeros negros deberían perder energía lentamente, la llamada radiación de Hawking, aunque es demasiado débil para haberse detectado nunca. Ni siquiera la mayor victoria de la gravedad es quizá para siempre.

Cometas y asteroides

Cuando se formaron los planetas, hace 4.600 millones de años, no se aprovechó todo el material. Los restos siguen girando alrededor del Sol como asteroides y cometas, y como muchos apenas han cambiado desde entonces, son cápsulas del tiempo del nacimiento del Sistema Solar.

Los asteroides son cuerpos rocosos o metálicos, la mayoría en el cinturón principal, entre Marte y Júpiter, donde la gravedad de Júpiter les impidió reunirse en un planeta. El primero y mayor, Ceres, de unos 940 kilómetros, lo descubrió Giuseppe Piazzi en 1801 y hoy se clasifica como planeta enano. La ciencia ficción suele mostrar el cinturón como un campo atestado de rocas, pero es un mito. Sus objetos suelen estar a cientos de miles de kilómetros unos de otros, y las naves lo cruzan sin tener que esquivar nada.

Los cometas son cuerpos helados del Sistema Solar exterior, que el astrónomo Fred Whipple describió en 1950 como «bolas de nieve sucias». Su núcleo suele medir unos pocos kilómetros. Los cometas de periodo corto proceden sobre todo del cinturón de Kuiper, más allá de Neptuno; los de periodo largo caerían desde la nube de Oort, una enorme envoltura de cuerpos helados nunca observada directamente, quizá a un año luz del Sol o más. Al acercarse al Sol, el hielo se convierte en gas y forma una coma brillante y dos colas: una curva, de polvo, y otra recta y azulada, de gas ionizado. El cometa Halley vuelve cada 75 o 76 años; su próximo paso será en 2061.

¿Sabías que…? Las colas de un cometa apuntan siempre en dirección contraria al Sol, empujadas por la luz y el viento solar, así que un cometa que se aleja viaja con la cola por delante.

Un meteoro, o estrella fugaz, es un grano de polvo que arde en la atmósfera; si un fragmento llega al suelo, es un meteorito. Las Perseidas de cada agosto se producen cuando la Tierra atraviesa el polvo del cometa Swift-Tuttle. Los grandes impactos son raros pero decisivos. Hace unos 66 millones de años, un asteroide de unos 10 kilómetros golpeó Chicxulub, en la actual península de Yucatán, en México, y contribuyó al fin de la era de los dinosaurios.

Hoy los astrónomos vigilan decenas de miles de objetos cercanos a la Tierra. En 2022, la nave DART de la NASA embistió a propósito el pequeño asteroide Dimorfo y acortó su órbita unos 32 minutos: la primera prueba de defensa planetaria. Varias misiones se han posado en el cometa 67P (Rosetta, 2014) y han traído muestras de los asteroides Ryugu y Bennu, que contienen moléculas orgánicas, incluidos aminoácidos. Los escombros del Sistema Solar quizá también trajeron algunos ingredientes de la vida.

Los exoplanetas

Durante siglos nos preguntamos si otras estrellas tenían planetas. La respuesta no llegó hasta los años noventa. En 1992, Aleksander Wolszczan y Dale Frail hallaron planetas alrededor de un púlsar, el núcleo muerto de una estrella que estalló. En 1995, Michel Mayor y Didier Queloz descubrieron 51 Pegasi b, el primer planeta en torno a una estrella parecida al Sol, un trabajo que les valió el Nobel en 2019. Hoy los exoplanetas confirmados superan los 6.000, y los estudios estadísticos indican que la Vía Láctea tiene más planetas que estrellas.

Los exoplanetas son casi imposibles de ver directamente, porque sus estrellas los superan en brillo millones o miles de millones de veces. Casi siempre se detectan de forma indirecta. El método de tránsito busca la diminuta caída de brillo de una estrella cuando un planeta pasa por delante; el telescopio Kepler de la NASA (2009 a 2018) y su sucesor TESS han encontrado miles así. El método de la velocidad radial mide el bamboleo de una estrella cuando un planeta tira de ella, detectado como un leve cambio en el color de su luz. Más raros son la microlente gravitacional, en la que la gravedad de una estrella amplifica brevemente otra más lejana, y la imagen directa, que tapa la luz de la estrella para revelar el planeta junto a ella.

Los primeros hallazgos fueron una sorpresa. 51 Pegasi b es un júpiter caliente, un gigante gaseoso tan pegado a su estrella que su año dura poco más de cuatro días. No hay nada parecido en nuestro Sistema Solar, y su existencia demostró que los planetas pueden migrar lejos de donde se formaron.

¿Sabías que…? Los planetas más comunes encontrados hasta ahora, de tamaño intermedio entre la Tierra y Neptuno, no tienen ningún equivalente en nuestro propio Sistema Solar.

A los astrónomos les interesan sobre todo los planetas rocosos situados en la zona habitable de su estrella, la franja de órbitas donde el agua podría seguir líquida en la superficie. El exoplaneta conocido más cercano, Próxima Centauri b, descubierto en 2016, orbita en la zona habitable de la estrella más próxima al Sol, a unos 4,2 años luz. En 2017 se descubrió que el sistema TRAPPIST-1, a unos 40 años luz, tiene siete planetas del tamaño de la Tierra, varios de ellos quizá templados.

El siguiente paso es leer atmósferas. Durante un tránsito, un poco de luz estelar atraviesa el aire del planeta y los gases dejan sus huellas en el espectro. En 2022, el telescopio espacial James Webb detectó por primera vez con claridad dióxido de carbono en la atmósfera de un exoplaneta, el gigante gaseoso WASP-39b. Los anuncios de posibles indicios de vida han resultado, hasta ahora, discutidos. La pregunta de si estamos solos ha pasado de la filosofía al observatorio.

La exploración espacial

El espacio está sorprendentemente cerca. Según una convención muy extendida, empieza en la línea de Kármán, a 100 kilómetros de altura, una distancia que se recorrería en coche en una hora. Lo difícil no es la altura, sino la velocidad. Para mantenerse en órbita, una nave debe avanzar en horizontal a unos 7,8 kilómetros por segundo, tan deprisa que, mientras cae hacia la Tierra, el suelo curvo se aparta bajo ella. Escapar del todo de la gravedad terrestre exige 11,2 kilómetros por segundo.

Alcanzar esas velocidades requiere el cohete, que lanza masa hacia atrás a gran velocidad para impulsarse hacia delante, como describe la tercera ley de Newton. Como debe llevar todo su combustible, la mayor parte de su peso al despegar es propulsante, y va soltando etapas vacías mientras asciende. El maestro ruso Konstantín Tsiolkovski formuló sus matemáticas en 1903; Robert Goddard lanzó el primer cohete de combustible líquido en Massachusetts en 1926.

La era espacial comenzó el 4 de octubre de 1957, cuando la Unión Soviética lanzó el Sputnik 1, una esfera metálica del tamaño de una pelota de playa que emitía pitidos. El 12 de abril de 1961, Yuri Gagarin se convirtió en la primera persona en el espacio al dar una vuelta a la Tierra en 108 minutos, y en 1963 Valentina Tereshkova fue la primera mujer. La carrera culminó el 20 de julio de 1969, cuando Neil Armstrong y Buzz Aldrin, del Apolo 11, pisaron la Luna; en 1972 ya lo habían hecho doce astronautas.

¿Sabías que…? La Voyager 1, lanzada en 1977, es el objeto humano más lejano, a más de 24.000 millones de kilómetros, y aún envía señales débiles con más o menos la potencia de la bombilla de un frigorífico.

Desde entonces, sondas robóticas han visitado todos los planetas. Las Voyager recorrieron los planetas gigantes, y la Voyager 1 entró en el espacio interestelar en 2012. Los róveres Curiosity y Perseverance exploran Marte, y en 2015 New Horizons ofreció la primera visión cercana de Plutón. Los telescopios espaciales ven lo que la atmósfera oculta: el Hubble, lanzado en 1990, y el telescopio espacial James Webb, lanzado el día de Navidad de 2021, que observa desde 1,5 millones de kilómetros.

Hoy hay personas viviendo en órbita de forma permanente. La Estación Espacial Internacional, construida por Estados Unidos, Rusia, Europa, Japón y Canadá, está ocupada sin interrupción desde noviembre de 2000. Gira a unos 400 kilómetros de altura a unos 28.000 kilómetros por hora, así que su tripulación ve unos dieciséis amaneceres al día. China opera su propia estación, Tiangong.

Los costes han caído en picado desde 2015, cuando SpaceX hizo aterrizar por primera vez una primera etapa orbital para volver a usarla. Los cohetes reutilizables, miles de pequeños satélites y el programa Artemis de la NASA, que pretende devolver astronautas a la Luna, han abierto una nueva era. Aun así, la exploración sigue empezando igual: con una explosión controlada que apunta al cielo.

El interior de la Tierra

Si se cavara en línea recta hacia abajo, tras 6.371 kilómetros se llegaría al centro de la Tierra. Nadie se ha acercado siquiera. El agujero más profundo jamás perforado, el pozo superprofundo de Kola, en el Ártico ruso, se detuvo en 1989 a 12.262 metros, donde la roca, a unos 180 °C, se había vuelto demasiado caliente y blanda para la broca. Casi todo lo que se sabe del interior profundo procede de pruebas indirectas, sobre todo de los terremotos.

Cuando se produce un gran terremoto, sus ondas atraviesan todo el planeta y se curvan y rebotan allí donde cambia el material. En 1909, el sismólogo croata Andrija Mohorovičić advirtió que las ondas se aceleraban de golpe a unas decenas de kilómetros de profundidad: era la base de la corteza, un límite que hoy se llama Moho. Los sismólogos descubrieron también que un tipo de onda, la onda S, no atraviesa los líquidos y desaparece en el lado opuesto del planeta. La conclusión: parte del núcleo está fundida. En 1936, la sismóloga danesa Inge Lehmann detectó ecos débiles que revelaban una esfera sólida dentro del líquido.

El resultado es un planeta en capas, ordenadas más o menos por densidad, como un tarro con arena, agua y aceite que se deja reposar. La corteza es una piel fina y quebradiza: unos 7 kilómetros de grosor bajo los océanos y entre 30 y 70 kilómetros bajo los continentes. A escala de una manzana, sería más delgada que la piel. Debajo está el manto, que llega hasta unos 2.900 kilómetros de profundidad y ocupa cerca del 84 % del volumen de la Tierra. Es un mito muy extendido que el manto sea un mar de roca fundida. Es casi totalmente sólido, pero tan caliente que, a lo largo de millones de años, fluye como un caramelo muy duro y transporta lentamente el calor hacia arriba.

A 2.900 kilómetros, la roca da paso al núcleo externo, un océano agitado de hierro y níquel líquidos de unos 2.200 kilómetros de espesor. Al arremolinarse, este metal actúa como una dinamo gigante y genera el campo magnético que orienta las brújulas y protege al planeta del viento solar. En el centro mismo se encuentra el núcleo interno, una esfera de unos 1.220 kilómetros de radio, aproximadamente el 70 % del tamaño de la Luna. Se calcula que está a entre 5.000 y 6.000 °C, una temperatura comparable a la de la superficie del Sol, y aun así sigue sólido porque la presión allí supera en más de tres millones de veces la del nivel del mar.

¿Sabías que…? El pozo de Kola, que sigue siendo el agujero más profundo perforado por el ser humano, apenas recorrió el 0,2 % del camino hasta el centro de la Tierra.

El calor que mueve todo esto procede en parte de la formación del planeta, hace 4.500 millones de años, y en parte de la desintegración de elementos radiactivos como el uranio y el torio presentes en las rocas. Esa lenta fuga de calor interno impulsa a la vez la deriva de los continentes, los volcanes y el escudo magnético. El suelo parece quieto, pero descansa sobre un planeta muy vivo.

La tectónica de placas

Basta mirar un mapa del Atlántico para ver que las costas de Sudamérica y África encajan como los trozos de una hoja rota. En 1912, el meteorólogo alemán Alfred Wegener sostuvo que no era casualidad: los continentes habían estado unidos en un supercontinente al que llamó Pangea, y después se habían separado a la deriva. Señaló fósiles y capas de roca idénticos a ambos lados del océano. La mayoría de los geólogos lo rechazó, porque no podía explicar qué fuerza empujaría continentes enteros por el globo. Murió en el hielo de Groenlandia en 1930, décadas antes de que se le diera la razón.

La respuesta llegó del fondo del mar. Tras la Segunda Guerra Mundial, los barcos que cartografiaban el lecho oceánico descubrieron una cordillera que recorría el centro del Atlántico: la dorsal mesoatlántica. A principios de la década de 1960, el geólogo estadounidense Harry Hess propuso que en esas dorsales se forma nuevo fondo marino, y poco después se hallaron, a cada lado, franjas de roca magnetizadas en direcciones alternas, al ritmo de las inversiones del campo magnético terrestre. Las franjas eran simétricas a ambos lados de la dorsal: la prueba de que el fondo marino se expandía como dos cintas transportadoras.

La teoría moderna, la tectónica de placas, tomó forma a finales de la década de 1960. La capa exterior rígida de la Tierra, la corteza junto con la parte superior del manto, está fragmentada en una docena de grandes placas y muchas más pequeñas. Se desplazan sobre la roca más caliente y blanda del manto a entre 2 y 10 centímetros al año, más o menos lo que crecen las uñas. La acción ocurre en los bordes. En los límites divergentes, como la dorsal que parte Islandia, las placas se separan y el magma asciende para llenar el hueco. En los límites convergentes chocan. Cuando una placa oceánica densa se encuentra con otra, se hunde bajo ella mediante la subducción, excava fosas profundas como la de las Marianas y alimenta cadenas de volcanes. Cuando chocan dos continentes, ninguno se hunde con facilidad y la corteza se pliega hacia arriba. La colisión de la India con Asia, iniciada hace unos 50 millones de años, levantó el Himalaya y todavía lo sigue elevando. En los límites transformantes, como la falla de San Andrés en California, las placas se rozan de lado y acumulan tensiones que se liberan en terremotos.

¿Sabías que…? La cima del Everest está formada por caliza que se depositó en el fondo de un mar antiguo, y contiene fósiles de animales marinos.

Pangea no fue más que el último de varios supercontinentes. Se formó hace más de 300 millones de años y empezó a fragmentarse hace unos 200 millones, abriendo el Atlántico. El proceso no se ha detenido. El Atlántico sigue ensanchándose unos centímetros al año, mientras el Pacífico se encoge poco a poco. Los geólogos prevén que los continentes vuelvan a reunirse dentro de unos cientos de millones de años. El mapa colgado en la pared del aula es solo un fotograma de una película muy larga.

Los volcanes

Un volcán es una abertura en la corteza terrestre por la que escapan roca fundida, gases y ceniza desde el interior. La roca fundida, llamada magma bajo tierra y lava cuando llega a la superficie, se forma donde el manto se funde en parte. Como es más ligera que la roca sólida que la rodea, asciende y se acumula en una cámara magmática, a pocos kilómetros bajo la superficie. Cuando la presión es suficiente, se abre paso por un conducto central, la chimenea, y sale por una boca.

El estilo de una erupción depende sobre todo de lo viscoso que sea el magma y de cuánto gas contenga. El basalto, caliente y fluido, deja escapar el gas suavemente, de modo que los volcanes de Hawái vierten ríos de lava a unos 1.150 °C que construyen amplios volcanes en escudo de laderas suaves. El Mauna Loa es el mayor volcán activo de la Tierra por volumen. El magma espeso y rico en sílice atrapa el gas, como una botella de refresco agitada con el tapón puesto, hasta que estalla. Estas erupciones levantan conos empinados de capas de ceniza y lava llamados estratovolcanes, como el monte Fuji, el Vesubio o el monte Santa Helena. Los pequeños conos de ceniza, hechos de fragmentos sueltos, pueden crecer en cuestión de semanas.

Los peligros más mortíferos no suelen ser las coladas de lava, que en general avanzan lo bastante despacio como para alejarse a pie. Los flujos piroclásticos, avalanchas de gas ardiente, ceniza y roca, pueden bajar por las laderas a mucho más de 100 kilómetros por hora. Flujos así sepultaron Pompeya y Herculano en la erupción del Vesubio del año 79. Los lahares, o coladas de barro volcánico, las nubes de ceniza que dejan en tierra a los aviones y los gases tóxicos completan la lista. Las grandes erupciones pueden incluso enfriar todo el planeta al inyectar gases de azufre en lo alto de la estratosfera. Tras la erupción del Tambora, en Indonesia, en 1815, la más potente de la historia registrada, Europa y Norteamérica vivieron 1816 como «el año sin verano». El Pinatubo, en Filipinas, redujo la temperatura mundial en alrededor de medio grado después de 1991.

La mayoría de los volcanes se sitúa a lo largo de los límites de placas. Cerca de tres cuartas partes de los volcanes activos del mundo bordean el Cinturón de Fuego del Pacífico, donde las placas oceánicas se hunden y se funden. Otros, como los de Islandia, se alzan sobre dorsales. Unos pocos, como Hawái, surgen sobre puntos calientes, penachos de manto caliente que perforan el centro de una placa y forman una cadena de islas a medida que la placa se desliza sobre ellos. Unos 1.350 volcanes terrestres se consideran potencialmente activos, y muchos más se esconden bajo el mar.

¿Sabías que…? Medido desde su base en el fondo marino, el Mauna Kea de Hawái supera los 10.000 metros: es más alto que el Everest.

Los volcanes destruyen, pero también crean. Sus gases ayudaron a formar la atmósfera y los océanos primitivos, y su ceniza se convierte en algunos de los suelos más fértiles de la Tierra. El gas que más expulsan no es humo, sino vapor de agua. El planeta, literalmente, suelta vapor.

Los terremotos

Las rocas parecen rígidas, pero bajo una fuerza suficiente se doblan un poco, como un palo flexionado entre dos manos. A lo largo de una falla, una fractura donde se encuentran dos bloques de corteza, el movimiento de las placas tira de la roca, pero la fricción mantiene bloqueados ambos lados. La tensión se acumula durante décadas o siglos. Al final se supera la resistencia de la roca, la falla se desliza en segundos y la energía almacenada se libera en forma de vibraciones. Esta idea, llamada rebote elástico, la propuso el geólogo estadounidense Harry Fielding Reid tras estudiar el terremoto de San Francisco de 1906, cuando el terreno a ambos lados de la falla de San Andrés se desplazó hasta unos 6 metros.

El punto subterráneo donde comienza la ruptura es el foco, o hipocentro; el punto de la superficie situado justo encima es el epicentro. Desde el foco, la energía se propaga en ondas sísmicas. Las ondas P (primarias) comprimen y estiran la roca como un muelle y son las más rápidas, unos 6 kilómetros por segundo en la corteza. Las ondas S (secundarias) la sacuden de lado a lado y llegan después. Por último llegan las ondas superficiales, que ruedan por el suelo y suelen causar más daños. Midiendo el intervalo entre las ondas P y S en tres o más sismómetros, los científicos localizan dónde empezó un terremoto.

Hoy el tamaño de un terremoto se mide con la escala de magnitud de momento, que ha sustituido para los grandes sismos a la escala de Richter, creada en 1935. La escala es logarítmica: cada grado entero supone unas diez veces más movimiento del suelo y aproximadamente 32 veces más energía. Un terremoto de magnitud 7 libera unas mil veces la energía de uno de magnitud 5. Los pequeños temblores son constantes, con muchos miles detectados cada año, mientras que uno de magnitud 8 o superior ocurre de media una vez al año. El mayor registrado, de magnitud 9,5, sacudió Valdivia, en Chile, en 1960.

El temblor en sí rara vez mata; matan los edificios que se derrumban. Por eso las normas de construcción estrictas, las estructuras flexibles y los cimientos que aíslan el edificio del suelo salvan tantas vidas en países como Japón y Chile. Los terremotos submarinos traen otro peligro. Cuando una falla levanta el fondo marino, empuja el océano que tiene encima y provoca un tsunami. El terremoto de magnitud 9,1 del océano Índico de 2004 envió olas a través de todo un océano y mató a unas 230.000 personas en más de una docena de países.

¿Sabías que…? El terremoto de Tōhoku de 2011, de magnitud 9, desplazó parte de la isla principal de Japón unos 2,4 metros hacia el este y acortó el día terrestre en unas 1,8 millonésimas de segundo.

Pese a lo que a veces se afirma, nadie sabe aún predecir el momento y el lugar exactos de un terremoto. Los científicos sí pueden cartografiar las fallas, estimar la probabilidad de un sismo fuerte en las próximas décadas y, en algunos países, avisar unos segundos antes de que llegue la sacudida. Unos segundos bastan para detener un tren o refugiarse bajo una mesa.

Rocas y minerales

Toda roca es una mezcla de minerales, y todo mineral es un sólido natural con una composición química definida y una disposición interna ordenada de átomos, casi siempre un cristal. Se conocen unos 6.000 minerales, pero solo un puñado forma la mayor parte de la corteza. Los feldespatos constituyen aproximadamente la mitad, y el cuarzo, dióxido de silicio puro, está entre los más comunes del resto. El granito es en esencia feldespato, cuarzo y mica trabados entre sí, y las motas de una encimera de granito son esos tres minerales uno junto a otro.

Los minerales se identifican por su color, su brillo, su forma de romperse y, sobre todo, su dureza. En 1812, el mineralogista alemán Friedrich Mohs ordenó diez minerales según cuál rayaba a cuál, desde el blando talco, con un 1, hasta el diamante, con un 10. Una uña tiene una dureza de unos 2,5 y una navaja de acero, de unos 5,5. El diamante y el grafito, la materia gris y blanda de los lápices, son ambos carbono puro; solo cambia la disposición de sus átomos.

Los geólogos clasifican las rocas en tres familias según su origen. Las rocas ígneas cristalizan a partir de roca fundida. Enfriado despacio a gran profundidad, el magma forma cristales grandes y se convierte en granito; expulsado y enfriado de golpe en la superficie, da basalto de grano fino, la roca de los fondos oceánicos. Las rocas sedimentarias se forman a partir de fragmentos depositados en capas, normalmente bajo el agua, que con el tiempo se compactan y se cementan. La arena se convierte en arenisca, el barro en lutita, y las conchas y esqueletos de animales marinos en caliza. Son las rocas que guardan los fósiles. Las rocas metamórficas son rocas más antiguas transformadas por el calor y la presión sin llegar a fundirse. La lutita se convierte en pizarra; la caliza, en mármol, la piedra del Taj Mahal y del David de Miguel Ángel.

Ninguno de estos estados es permanente. El ciclo de las rocas los une en un bucle sin fin impulsado por dos motores: la energía del Sol en la superficie y el calor interno de la Tierra en las profundidades. El viento, la lluvia y el hielo desgastan las montañas hasta convertirlas en granos, los ríos los llevan al mar y el enterramiento los transforma en roca nueva. Los movimientos de las placas arrastran las rocas hacia el interior, donde se transforman en rocas metamórficas o se funden de nuevo en magma, y después las elevan otra vez para que vuelvan a erosionarse. El geólogo escocés James Hutton leyó este ciclo en los estratos inclinados de Siccar Point en 1788 y comprendió lo inmensamente antigua que debía de ser la Tierra.

¿Sabías que…? Los acantilados blancos de Dover son de creta, una caliza formada por los esqueletos de incontables algas microscópicas que vivieron en un mar cálido hace más de 66 millones de años.

El ciclo avanza despacio, a lo largo de millones de años, pero nunca termina. Los fragmentos más antiguos que se conocen de la Tierra, diminutos cristales de circón de las Jack Hills, en Australia Occidental, tienen unos 4.400 millones de años. Cada guijarro de una playa es un instante de una historia que comenzó mucho antes del primer ser vivo.

El ciclo del agua

La Tierra contiene unos 1.400 millones de kilómetros cúbicos de agua, y casi nada de ella es nueva. La misma agua lleva miles de millones de años circulando, pasando sin cesar del mar al cielo, a la tierra y a los seres vivos. Este bucle es el ciclo del agua, y su motor es el Sol.

El viaje suele empezar en el mar, que alberga cerca del 97 % de toda el agua de la Tierra. La luz del sol calienta la superficie y las moléculas de agua escapan al aire como vapor invisible: es la evaporación. La sal se queda atrás, y por eso la lluvia es dulce aunque la mayor parte proceda del océano. Las plantas añaden más vapor mediante la transpiración: toman agua del suelo y la liberan por diminutos poros de sus hojas. Un roble grande puede desprender cientos de litros en un caluroso día de verano.

El aire cálido y húmedo asciende y, al subir, se expande y se enfría. El aire frío retiene menos vapor, así que el exceso se condensa sobre partículas de polvo, sal o humo y forma las diminutas gotitas y cristales de hielo que componen las nubes. Una gotita de nube típica es tan pequeña que hace falta alrededor de un millón para formar una sola gota de lluvia. Cuando las gotas o los copos pesan lo suficiente para caer, se produce la precipitación: lluvia, nieve, aguanieve o granizo. Por término medio, una molécula de agua pasa solo unos nueve días en la atmósfera antes de volver a caer.

Lo que ocurre después depende de dónde caiga. Gran parte cae directamente en el mar. En tierra, una parte corre por la superficie como escorrentía y se reúne en arroyos y ríos que la devuelven al océano. Otra se filtra en el suelo por infiltración, llena los huecos del suelo y de las rocas y se convierte en agua subterránea, almacenada en capas de roca porosa llamadas acuíferos. Otra queda atrapada en glaciares y casquetes de hielo. El tiempo que pasa en cada depósito varía muchísimo: días o semanas en un río, unos miles de años en el océano profundo y cientos de miles de años en el hielo más antiguo de la Antártida.

¿Sabías que…? Las gotas de lluvia no tienen forma de lágrima. Las pequeñas son casi redondas y las grandes se aplanan hasta parecerse a la parte de arriba de un pan de hamburguesa.

Solo alrededor del 2,5 % del agua de la Tierra es dulce, y la mayor parte está congelada en casquetes y glaciares u oculta bajo tierra. Los lagos y ríos de los que dependemos contienen bastante menos del 1 % del total. El ciclo también reparte el calor por el planeta: la evaporación absorbe energía del mar y la condensación la libera en el aire, alimentando tormentas y huracanes. Como el agua es tan antigua y ha viajado tanto, un vaso de agua contiene casi con certeza moléculas que han pasado por nubes, glaciares y dinosaurios. Cada gota es una veterana.

Los océanos

Vista desde el espacio, la Tierra es un planeta azul. Los océanos cubren cerca del 71 % de su superficie y contienen alrededor del 97 % de su agua, con una profundidad media de unos 3.700 metros. Aunque se habla de cinco océanos, Pacífico, Atlántico, Índico, Austral y Ártico, forman un único océano mundial conectado. Solo el Pacífico es más grande que todas las tierras emergidas juntas.

El océano está dispuesto en pisos, como un edificio alto en el que se apagan las luces planta a planta. En la zona iluminada, los primeros 200 metros, hay luz suficiente para la fotosíntesis. Allí flota un sinfín de organismos del fitoplancton, algas microscópicas que forman la base de casi todas las cadenas alimentarias marinas y producen una gran parte del oxígeno del aire, que a menudo se calcula en torno a la mitad. Más abajo, en la zona de penumbra, hasta unos 1.000 metros, la luz se apaga en un azul tenue. Muchos animales producen allí su propia luz por bioluminiscencia, y cada noche multitudes suben hacia la superficie para alimentarse y vuelven a bajar al amanecer: la mayor migración diaria del planeta. Debajo está la zona oscura, negra y casi helada, después el abismo y, por último, la zona hadal de las fosas profundas.

El punto más hondo de todos es el abismo Challenger, en la fosa de las Marianas, en el Pacífico occidental, a casi 11.000 metros. El Everest podría hundirse en él y aún le sobrarían más de 2 kilómetros de agua por encima. Jacques Piccard y Don Walsh lo alcanzaron por primera vez en el batiscafo Trieste en 1960. Desde 2019, una serie de inmersiones ha llevado al abismo Challenger a más personas de las que han pisado nunca la Luna. Aun así, solo una parte modesta del fondo marino se ha cartografiado con detalle.

El océano es además el gran motor térmico del planeta. El agua almacena mucho más calor que el aire, y las corrientes lo reparten por todo el globo. Las corrientes superficiales como la corriente del Golfo, empujadas por los vientos, llevan agua tropical cálida hacia el nordeste a través del Atlántico y ayudan a que Europa occidental sea templada para su latitud. Más abajo, una circulación más lenta se debe a diferencias de temperatura y salinidad. Cerca de Groenlandia y de la Antártida, el agua fría y salada se vuelve densa y se hunde, y luego avanza por el fondo a través de los océanos del mundo. Esta cinta transportadora oceánica tarda alrededor de mil años en completar una vuelta.

¿Sabías que…? En el fondo del abismo Challenger, el agua ejerce una presión más de 1.000 veces superior a la del aire a nivel del mar.

El océano amortigua también los efectos del calentamiento. Ha absorbido cerca del 90 % del calor adicional retenido por los gases de efecto invernadero y aproximadamente una cuarta parte del dióxido de carbono emitido por la actividad humana. Esa ayuda tiene un precio: el agua más cálida y ácida blanquea los arrecifes de coral y empuja a las especies hacia los polos. El océano modela el tiempo, el aire y la comida de miles de millones de platos. Es el mayor espacio vital del planeta y sigue en gran parte sin explorar.

El tiempo atmosférico

El tiempo atmosférico es el estado del aire en un lugar y un momento concretos: su temperatura, su presión, el viento, las nubes y la humedad. Casi todo ocurre en la troposfera, la capa más baja de la atmósfera, que tiene unos 8 kilómetros de espesor sobre los polos y alrededor de 18 sobre el ecuador. Por encima, el aire es demasiado tenue y seco para que se formen la mayoría de las nubes, y por eso los aviones comerciales vuelan cerca de su límite superior, por encima de casi todas las turbulencias.

El motor es el calentamiento desigual del Sol. Las regiones tropicales reciben mucha más energía que los polos, y el aire calentado junto al suelo se dilata, se vuelve más ligero y asciende, dejando debajo una presión más baja. El aire más fresco y denso desciende y crea altas presiones. El aire fluye de las altas a las bajas presiones, y ese flujo es el viento. Como la Tierra gira, el aire en movimiento se desvía por el efecto Coriolis, hacia la derecha en el hemisferio norte y hacia la izquierda en el sur. En lugar de soplar en línea recta de las altas a las bajas presiones, los vientos giran en espiral alrededor de los centros de presión, en sentido contrario a las agujas del reloj en torno a las borrascas del hemisferio norte.

A escala global, esto produce tres grandes bucles de aire en cada hemisferio. En la célula de Hadley, el aire asciende cerca del ecuador, descarga fuertes lluvias sobre los trópicos y vuelve a bajar hacia los 30 grados norte y sur, donde el aire seco y descendente crea los grandes desiertos cálidos del mundo, entre ellos el Sahara. El aire que regresa hacia el ecuador a ras de superficie forma los constantes vientos alisios, que antaño impulsaban a los veleros a través del Atlántico. Entre los 30 y los 60 grados, aproximadamente, dominan los vientos del oeste, que llevan los sistemas meteorológicos de oeste a este; por eso el tiempo en Gran Bretaña suele llegar del Atlántico. Cerca de la parte alta de la troposfera, rápidos ríos de aire llamados corrientes en chorro guían las tormentas por su camino.

Donde se encuentran masas de aire frío y cálido se forman límites llamados frentes, un término acuñado por meteorólogos noruegos justo después de la Primera Guerra Mundial. El aire cálido y húmedo empujado hacia arriba se enfría, su vapor se condensa y llegan las nubes y la lluvia. Las bajas presiones, o borrascas, traen un tiempo variable, húmedo y ventoso; las altas presiones, un tiempo estable y despejado. Sobre los mares tropicales cálidos, la misma física puede formar huracanes, llamados también tifones o ciclones, tormentas de cientos de kilómetros de diámetro.

¿Sabías que…? Un rayo calienta el aire que lo rodea hasta unos 30.000 °C, alrededor de cinco veces más que la superficie del Sol.

La predicción meteorológica empezó en serio en el siglo XIX con el telégrafo, que permitía compartir las mediciones más deprisa de lo que avanzaban las tormentas. Hoy, los superordenadores dividen la atmósfera en millones de celdas y resuelven en cada una las leyes de la física, alimentados por satélites, globos sonda y estaciones en tierra. Un pronóstico a cinco días es ahora más o menos tan fiable como lo era uno a un día hacia 1980. Y el rayo sí cae dos veces en el mismo sitio: el Empire State Building recibe unos veinte impactos al año.

El clima

El tiempo es lo que ocurre hoy; el clima es el patrón del tiempo a lo largo de un periodo largo, normalmente un promedio de 30 años. Un día frío en julio dice poco del clima. Una serie de décadas cada vez más cálidas dice muchísimo. Un clima se define por sus medias y sus extremos: lo calurosos que son los veranos, lo lluviosos que son los inviernos, la frecuencia de las sequías o las tormentas.

El clima de la Tierra depende del equilibrio entre la energía que llega del Sol y el calor que se irradia de vuelta al espacio. Algunos gases de la atmósfera, sobre todo el vapor de agua, el dióxido de carbono y el metano, dejan pasar la luz solar pero absorben el calor saliente y devuelven parte hacia abajo. Este efecto invernadero es natural y vital: sin él, la temperatura media de la superficie terrestre sería de unos -18 °C en lugar de unos 15 °C. Los científicos lo entendieron hace mucho. En la década de 1820, el matemático francés Joseph Fourier sugirió que la atmósfera mantiene caliente el planeta. En la década de 1850, la científica estadounidense Eunice Foote y el físico irlandés John Tyndall demostraron que el dióxido de carbono y el vapor de agua absorben calor. En 1896, el químico sueco Svante Arrhenius calculó que quemar carbón podría acabar calentando el mundo.

El clima siempre ha cambiado de forma natural. Las lentas oscilaciones de la órbita terrestre, conocidas como ciclos de Milankovitch, han marcado el ritmo de una serie de glaciaciones durante los últimos millones de años. En el momento álgido de la última, hace unos 20.000 años, las capas de hielo cubrían gran parte de Norteamérica y del norte de Europa, y el nivel del mar estaba unos 120 metros más bajo que hoy. Las erupciones volcánicas, los cambios del Sol y el desplazamiento de los continentes también han influido a escalas de tiempo más largas.

Lo que hoy es distinto es la velocidad y la causa. Desde la Revolución Industrial, la quema de carbón, petróleo y gas y la tala de bosques han elevado la concentración de dióxido de carbono de unas 280 partes por millón a más de 420. El científico estadounidense Charles David Keeling empezó a medirla en el Mauna Loa, en Hawái, en 1958, y obtuvo la curva de Keeling, en ascenso constante. Las burbujas de aire atrapadas en el hielo antártico muestran que los niveles actuales son los más altos en al menos 800.000 años. La temperatura media mundial ha subido alrededor de 1,3 °C desde finales del siglo XIX, y 2024 fue el año más cálido registrado, el primer año natural con más de 1,5 °C por encima de los niveles preindustriales.

¿Sabías que…? En 1856, Eunice Foote llenó cilindros de vidrio con distintos gases, los puso al sol y descubrió que el que contenía dióxido de carbono era el que más se calentaba.

Los efectos ya se pueden medir: retroceso de los glaciares y del hielo marino ártico, un nivel del mar unos 20 centímetros más alto que en 1900 y olas de calor y lluvias torrenciales más frecuentes. Con el Acuerdo de París de 2015, casi todos los países se comprometieron a mantener el calentamiento muy por debajo de 2 °C y a intentar limitarlo a 1,5 °C. Cuánto más se caliente el mundo dependerá sobre todo de la rapidez con que caigan las emisiones. La física está clara; las decisiones, no.

Los biomas

Basta viajar del ecuador hacia cualquiera de los polos, o subir una montaña alta, para ver que el paisaje vivo cambia en un orden previsible: la selva húmeda da paso a la sabana, al desierto, al bosque, a las coníferas y, por último, al suelo desnudo y helado. Estas grandes comunidades de plantas y animales, moldeadas por el clima, se llaman biomas. El naturalista alemán Alexander von Humboldt fue uno de los primeros en ver el patrón. Al ascender el volcán Chimborazo, en Ecuador, en 1802, observó que la vegetación cambiaba con la altitud en franjas que reflejaban los cambios con la latitud, y más tarde las dibujó en un célebre corte de la montaña.

Dos factores pesan más que ningún otro: la temperatura y la lluvia. Si se representa una frente a otra, cada bioma ocupa su propia región del gráfico. Calor y humedad dan la selva tropical, que cubre solo alrededor del 6 % de la tierra firme pero se cree que alberga cerca de la mitad de las especies terrestres. La Amazonia es la mayor. Calor con una larga estación seca da la sabana, una pradera abierta salpicada de árboles, hogar de las grandes manadas de herbívoros de África. Donde la lluvia escasea más, bajo el aire descendente cerca de los 30 grados norte y sur, se extienden los desiertos cálidos, como el Sahara y el de Namib, cuyas plantas y animales sobreviven almacenando agua o escondiéndose del sol.

En las latitudes medias, una lluvia moderada sostiene el bosque templado, donde árboles de hoja ancha como el roble, el haya y el arce pierden las hojas en invierno. Los interiores más secos de los continentes se convierten en praderas templadas: las praderas de Norteamérica, las estepas de Eurasia y la pampa de Sudamérica, hoy grandes regiones cerealistas. Las tierras de veranos cálidos y secos e inviernos suaves y húmedos, en torno al Mediterráneo, en California y en partes de Australia, se cubren de un matorral duro y adaptado al fuego.

Más cerca de los polos se extiende la taiga, o bosque boreal, el mayor bioma terrestre. Forma un cinturón de piceas, pinos, abetos y alerces a través de Canadá, Escandinavia y Rusia, y resiste largos inviernos muy por debajo de cero. Más allá del límite de los árboles está la tundra, donde el subsuelo permanece congelado todo el año en forma de permafrost. Allí solo crecen musgos, líquenes, hierbas y arbustos enanos, durante un verano corto de luz casi constante.

¿Sabías que…? El mayor desierto de la Tierra no es el Sahara, sino la Antártida, que recibe tan poca nieve cada año que cuenta como desierto.

Los biomas no son fijos. Las montañas los comprimen en unos pocos kilómetros de altura, porque la temperatura baja unos 6,5 °C por cada 1.000 metros de ascenso. En los últimos milenios, cultivos, ciudades y pastos han sustituido gran parte de las praderas y bosques naturales. Y a medida que el clima se calienta, los biomas empiezan a desplazarse: los arbustos ya avanzan sobre la tundra ártica. El mapa de la vida lo dibuja el clima, y lo está volviendo a dibujar.

¿Qué es la vida?

Los biólogos llevan siglos discutiendo dónde termina lo vivo y dónde empieza lo inerte, y, sin embargo, todo el mundo reconoce la vida cuando la ve. Un gorrión está vivo; un guijarro, no. Los problemas empiezan en los márgenes, y esos márgenes están sorprendentemente concurridos.

Los libros de texto ofrecen una lista práctica de siete señales: movimiento, respiración, sensibilidad, crecimiento, reproducción, excreción y nutrición. Un ser vivo se mueve, aunque solo sea girando sus hojas hacia la luz. Libera la energía de los alimentos mediante la respiración, un proceso químico que tiene lugar en cada una de sus células. Percibe su entorno y responde a él. Crece, tiene descendencia, se deshace de los desechos y toma las materias primas con las que se construye y se alimenta.

La lista funciona bien para robles y nutrias, pero es más una descripción que una definición. El fuego crece, se alimenta, consume oxígeno y se propaga lanzando chispas, y nadie diría que una hoguera está viva. Una mula no puede reproducirse y, sin embargo, es un animal claramente vivo. Hay semillas que permanecen latentes durante siglos, sin hacer casi nada, y aun así germinan cuando las condiciones son favorables; una palmera datilera nacida en 2005 de una semilla de 2000 años hallada en Masada es el ejemplo más famoso.

Los virus son el caso más difícil. Un virus es una hebra de material genético envuelta en una cubierta de proteínas, mucho más pequeña que una bacteria. Fuera de una célula es inerte: no se alimenta, no respira ni crece. Dentro de una célula, secuestra su maquinaria y fabrica miles de copias de sí mismo. Muchos biólogos sitúan a los virus en la frontera de la vida, y la cuestión sigue abierta.

¿Sabías que…? El mimivirus gigante, hallado en 1992 en una torre de refrigeración de Bradford, era tan grande que al principio se confundió con una bacteria; no se reconoció como virus hasta 2003.

Una definición de trabajo que usan los astrobiólogos de la NASA va directa al grano: la vida es un sistema químico autosuficiente capaz de evolucionar. Pone el acento en dos rasgos profundos. Los seres vivos se mantienen aprovechando energía, y llevan instrucciones heredadas, escritas en ADN o ARN, que pueden cambiar de una generación a otra. Todo lo que en la Tierra está claramente vivo comparte el mismo código genético, señal de que todo desciende de un único antepasado común que vivió hace más de 3500 millones de años.

Al final, la vida es menos una cosa que un proceso: química que se copia a sí misma y sigue adelante.

Las células

En 1665, el científico inglés Robert Hooke observó al microscopio una fina lámina de corcho y vio hileras de diminutas cajitas vacías. Le recordaron las pequeñas habitaciones en las que dormían los monjes, así que las llamó células. Estaba mirando las paredes muertas de células vegetales, pero el nombre se quedó y pasó a designar el ladrillo básico de todo ser vivo.

Hacia 1839, los biólogos alemanes Matthias Schleiden y Theodor Schwann habían concluido que todas las plantas y todos los animales están hechos de células. En 1855, Rudolf Virchow añadió la pieza final: toda célula procede de otra célula. Juntas, estas ideas forman la teoría celular, uno de los cimientos de la biología moderna.

Las células siguen dos grandes diseños. Los procariotas, bacterias y arqueas, son pequeños y sencillos, con el ADN flotando suelto en su interior. Los eucariotas, las células de animales, plantas y hongos, suelen ser diez veces más anchos y están repletos de compartimentos llamados orgánulos. El núcleo guarda el ADN, el manual de instrucciones. Los ribosomas leen esas instrucciones y ensamblan proteínas. El retículo endoplasmático y el aparato de Golgi las pliegan, empaquetan y envían. Las mitocondrias, auténticas centrales eléctricas, liberan la energía del azúcar. Una fina membrana aceitosa envuelve el conjunto y controla lo que entra y lo que sale.

Las células vegetales añaden tres elementos propios: una pared rígida de celulosa, una gran vacuola llena de agua que las mantiene firmes y unos cloroplastos verdes que captan la luz del sol. Mitocondrias y cloroplastos tienen sus propios bucles de ADN, porque en otro tiempo fueron bacterias de vida libre. Hace entre 1500 y 2000 millones de años, una célula mayor se las tragó y ya nunca salieron, una idea defendida por la bióloga estadounidense Lynn Margulis en la década de 1960 y hoy ampliamente aceptada.

¿Sabías que…? Un glóbulo rojo humano no tiene núcleo: lo expulsa al madurar, lo que deja más espacio a la hemoglobina que transporta el oxígeno.

Algunos seres vivos son una sola célula; otros, inmensas cooperativas. Un cuerpo humano contiene unos 30 billones de células de unos 200 tipos, desde largas células nerviosas que recorren toda una pierna hasta las células planas de la piel, que se desprenden por millones cada día. Todas surgieron de un único óvulo fecundado que se dividió una y otra vez.

La mayoría de las células son demasiado pequeñas para verlas. Decenas de células humanas típicas cabrían en el punto final de esta frase.

La evolución

En 1831, un Charles Darwin de 22 años zarpó a bordo del HMS Beagle en un viaje alrededor del mundo que duraría casi cinco años. Recogió fósiles en Argentina, vivió terremotos en Chile y, en 1835, pasó cinco semanas en las islas Galápagos, donde los sinsontes y las tortugas variaban sutilmente de una isla a otra. De vuelta en Inglaterra, dedicó más de dos décadas a averiguar por qué.

Su respuesta fue la selección natural, y su lógica es sencilla. Los seres vivos producen más crías de las que pueden sobrevivir. Esas crías varían: unas son más rápidas, más oscuras, más altas o digieren mejor un alimento concreto. Gran parte de esa variación se hereda. Los individuos cuyos rasgos se ajustan a su entorno tienen más probabilidades de sobrevivir y reproducirse, de modo que esos rasgos se vuelven más comunes en la siguiente generación. Si esto se repite durante miles o millones de generaciones, las poblaciones cambian, a veces hasta formar especies totalmente nuevas.

Darwin no estaba solo. En 1858, el naturalista Alfred Russel Wallace, enfermo de fiebre en las islas de la actual Indonesia, llegó a la misma idea y se la envió a Darwin. Sus trabajos se presentaron juntos ese mismo año, y el libro de Darwin El origen de las especies apareció en 1859. Ninguno de los dos sabía cómo funcionaba la herencia. La respuesta se escondía en los experimentos con guisantes del monje Gregor Mendel, publicados en 1866 y casi ignorados hasta 1900. Hoy sabemos que los rasgos los portan los genes, y que la nueva variación surge de cambios aleatorios en el ADN llamados mutaciones.

La evolución puede observarse en directo. En la diminuta isla de Daphne Major, en las Galápagos, los biólogos Peter y Rosemary Grant midieron cada pinzón durante décadas. Durante una grave sequía en 1977, se agotaron las semillas pequeñas y blandas, y la mayoría de los pinzones terrestres medianos murieron. Los supervivientes solían tener picos más gruesos, lo bastante fuertes para partir las semillas duras que quedaban, y sus crías los heredaron. Las bacterias que se vuelven resistentes a los antibióticos son un ejemplo más rápido y más preocupante.

¿Sabías que…? La expresión «supervivencia del más apto» no la acuñó Darwin, sino el filósofo Herbert Spencer en 1864; Darwin la adoptó más tarde.

Un mito muy extendido dice que los humanos descienden de los chimpancés. En realidad, ambas especies descienden de un antepasado común que vivió hace unos seis o siete millones de años, y las dos han seguido evolucionando desde entonces. La evolución no tiene meta ni escalera de progreso; «más apto» significa simplemente mejor adaptado a las condiciones del momento.

Cada ser vivo actual es la punta de una línea ininterrumpida de supervivientes que se remonta miles de millones de años atrás.

El árbol de la vida

Los científicos han nombrado y descrito unos dos millones de especies, y cada año se suman entre 15 000 y 20 000 más. Las estimaciones del total real varían enormemente, pero un estudio muy citado de 2011 cifró solo las especies de plantas, animales y hongos en unos 8,7 millones. Para no perderse hace falta un sistema de archivo, y la biología tiene uno desde el siglo XVIII.

Su arquitecto fue el botánico sueco Carlos Linneo. En 1753 para las plantas y en 1758 para los animales, dio a cada especie un nombre latino de dos partes, un sistema llamado nomenclatura binomial. La primera parte es el género y la segunda la especie, de modo que el león es Panthera leo y su primo el tigre, Panthera tigris. Un nombre científico funciona en cualquier idioma, y por eso un biólogo en Japón y otro en Brasil pueden estar seguros de que hablan de la misma rana.

Linneo encajó sus nombres en una escalera de grupos cada vez mayores. En su forma moderna va así: dominio, reino, filo, clase, orden, familia, género y especie. El león pertenece al reino animal, al filo de los cordados, a la clase de los mamíferos, al orden de los carnívoros y a la familia de los félidos. Generaciones de estudiantes han memorizado la secuencia con trucos mnemotécnicos.

Linneo ordenaba los seres vivos por su aspecto. Desde Darwin, los biólogos intentan ordenarlos por su ascendencia, de modo que cada rama, o clado, contenga un antepasado y todos sus descendientes. La secuenciación del ADN ha transformado el panorama. En 1977, el microbiólogo estadounidense Carl Woese comparó secuencias genéticas de microbios y descubrió que algunos organismos unicelulares que parecían bacterias eran tan distintos de ellas como las bacterias lo son de los humanos. Los llamó arqueas y, en 1990, propuso que toda la vida se divide en tres grandes dominios: Bacteria, Archaea y Eukarya, este último con todos los animales, plantas y hongos.

¿Sabías que…? El espécimen de referencia oficial de nuestra propia especie, Homo sapiens, es el propio Linneo, elegido formalmente en 1959 porque él nunca designó uno.

El resultado no es una escalera, sino un árbol de la vida ramificado, con su raíz en un último antepasado común universal y sus ramitas en las especies que viven hoy. El ADN no deja de redibujar las ramas: los hongos resultan ser parientes más cercanos de los animales que de las plantas, y las ballenas pertenecen al mismo grupo que los hipopótamos.

Cada nombre del sistema es una hipótesis sobre una historia familiar, y puede cambiar cuando llegan nuevas pruebas.

Los microbios

En la década de 1670, un comerciante de paños neerlandés llamado Antonie van Leeuwenhoek, que tallaba diminutas lentes de vidrio en sus ratos libres en Delft, observó gotas de agua de lago y de lluvia y las encontró rebosantes de lo que llamó «animálculos». Había descubierto los microbios, seres vivos demasiado pequeños para verse a simple vista, y con ellos un mundo oculto que supera al visible en número y en peso.

Los microbios no son un grupo único, sino una categoría de tamaño. Las bacterias y las arqueas son células sueltas sin núcleo, de unas pocas milésimas de milímetro de largo. Los protistas, como las amebas y los paramecios, son células más grandes con núcleo. Muchos hongos, entre ellos las levaduras, también son microscópicos. Los virus son aún más pequeños, a menudo de alrededor de una diezmilésima de milímetro, y no son células en absoluto: solo se multiplican dentro de un huésped.

Durante casi toda la historia nadie relacionó a estas criaturas con las enfermedades. En la década de 1860, Louis Pasteur demostró que los microbios estropean los alimentos y el vino, y que calentarlos, lo que después se llamó pasteurización, los mata. En 1882, Robert Koch identificó la bacteria de la tuberculosis. En 1928, Alexander Fleming observó que un moho, Penicillium, había matado las bacterias que crecían en una placa de su laboratorio de Londres, una observación casual que condujo a la penicilina, el primer antibiótico de uso generalizado.

Pero la enfermedad es una parte mínima de la historia. Los microbios hicieron respirable el aire: las cianobacterias empezaron a liberar oxígeno a la atmósfera hace más de 2400 millones de años, y el plancton microscópico de los océanos sigue produciendo cerca de la mitad del oxígeno que se genera cada año en la Tierra. Las bacterias del suelo y de las raíces convierten el nitrógeno del aire en formas que las plantas pueden usar. Los microbios descomponen hojas y cuerpos muertos y devuelven sus nutrientes al suelo. También hacen subir el pan, convierten la leche en yogur y queso, y elaboran la cerveza y el vino.

¿Sabías que…? Las bacterias contienen unas 35 veces más carbono que todos los animales del mundo juntos, incluidos todos los humanos, ballenas y hormigas.

Un cuerpo humano alberga billones de microbios, sobre todo en el intestino, más o menos tantos como células propias. Esta comunidad, la microbiota, ayuda a digerir, entrena al sistema inmunitario y desplaza a los invasores dañinos. La idea popular de que hay diez células bacterianas por cada célula humana se ha revisado; la proporción se acerca más a una por una.

El mundo pertenece a los microbios. Los seres más grandes somos, en cierto sentido, visitantes.

Las plantas

Una hoja verde es una fábrica alimentada por el sol. Sin más ingredientes que la luz, el agua y un gas que supone menos de una vigésima parte del uno por ciento del aire, fabrica azúcar, y con él casi todas las comidas que se han hecho jamás en la Tierra. El proceso es la fotosíntesis, y lleva funcionando mucho más de dos mil millones de años.

Su química cabe en una línea: dióxido de carbono más agua, con la energía de la luz, se convierten en glucosa más oxígeno. El agua sube desde las raíces por unos conductos llamados xilema. El dióxido de carbono entra en la hoja por unos poros diminutos del envés, los estomas, que se abren y se cierran gracias a dos células oclusivas. Dentro de la hoja, las apretadas células en empalizada están repletas de cloroplastos con el pigmento verde, la clorofila. La clorofila absorbe con fuerza la luz roja y azul pero refleja la verde, y por eso las hojas se ven verdes. La energía captada rompe moléculas de agua, liberando oxígeno como subproducto, y se usa para fijar el carbono en azúcar. Otra red de conductos, el floema, lleva ese azúcar allí donde la planta lo necesita.

¿Sabías que…? En la década de 1640, Jan Baptist van Helmont cultivó un sauce en una maceta durante cinco años: el árbol ganó unos 74 kilos, mientras que la tierra solo perdió unos 57 gramos.

Van Helmont creyó que la masa adicional procedía del agua. En realidad, procedía sobre todo del aire. Un árbol es, en gran parte, dióxido de carbono solidificado por la luz del sol.

Se conocen unas 390 000 especies de plantas, y dominan el mundo vivo por su peso: acumulan aproximadamente cuatro quintas partes del carbono de todos los seres vivos de la Tierra. Los musgos y las hepáticas, las primeras plantas terrestres, carecen de conductos internos y se mantienen pequeños y húmedos. Los helechos y sus parientes desarrollaron xilema y floema y formaron bosques hace más de 300 millones de años, bosques cuyos restos enterrados se convirtieron en buena parte del carbón que se quemó en la Revolución Industrial. Después, las coníferas envolvieron sus semillas en cubiertas protectoras, y las plantas con flores, aparecidas hace unos 140 millones de años, reclutaron insectos, aves y murciélagos como mensajeros de su polen. Hoy son la inmensa mayoría de las especies vegetales.

Los récords son asombrosos. Una secuoya roja de California llamada Hyperion mide unos 116 metros, el árbol vivo más alto que se conoce. Un pino de conos erizados apodado Matusalén lleva creciendo más de 4800 años. La flor individual más grande, Rafflesia arnoldii, puede alcanzar un metro de diámetro y huele a carne podrida.

Cada respiración que se toma en tierra firme le debe algo a una hoja.

Los invertebrados

Si se elige una especie animal al azar, lo más probable con diferencia es que no tenga columna vertebral. Los invertebrados son alrededor del 97 % de todas las especies animales conocidas, desde esponjas y medusas hasta caracoles, arañas, cangrejos, gusanos y estrellas de mar. Los animales con columna, los vertebrados, son solo una rama, y bastante reciente, de esta multitud enorme.

El grupo se define por lo que le falta, así que reúne planes corporales asombrosamente distintos. Las esponjas, entre los linajes animales más antiguos, no tienen músculos, nervios ni órganos: el agua simplemente fluye por sus poros y sus células atrapan el alimento. Los cnidarios, medusas, anémonas y corales, tienen células urticantes y una sola abertura por la que entra la comida y salen los desechos. Diminutos pólipos de coral, construyendo esqueletos de caliza generación tras generación, han creado la Gran Barrera de Coral, que se extiende unos 2300 kilómetros frente al noreste de Australia.

Los moluscos incluyen caracoles, almejas y cefalópodos, el pulpo, el calamar y la sepia, que están entre los invertebrados más inteligentes. Un pulpo puede abrir tarros de rosca, colarse por cualquier hueco mayor que su pico y cambiar de color en una fracción de segundo. Los anélidos, los gusanos segmentados, incluyen la lombriz de tierra, que Charles Darwin admiraba tanto que su último libro, de 1881, trató sobre ella. Los equinodermos, estrellas y erizos de mar, tienen el cuerpo organizado de cinco en cinco.

Los que más éxito han tenido son los artrópodos: insectos, arañas, escorpiones, cangrejos, langostas, ciempiés y sus parientes. Llevan el esqueleto por fuera, un duro exoesqueleto articulado de quitina, y deben mudarlo para crecer. Solo los insectos suman alrededor de un millón de especies descritas, más que todos los demás animales juntos, y los escarabajos, unas 400 000 de ellas. El vuelo, que los insectos dominaron hace más de 300 millones de años, y la metamorfosis, de oruga a mariposa o de larva a escarabajo, ayudan a explicar su éxito.

¿Sabías que…? Un pulpo tiene tres corazones y sangre azul, teñida por una molécula a base de cobre, la hemocianina, que transporta bien el oxígeno en agua fría.

Hay invertebrados de todos los tamaños. Algunos ácaros son más pequeños que un punto. El calamar colosal, el invertebrado más pesado que se conoce, puede pesar unos 500 kilos y tiene los ojos más grandes del reino animal, del tamaño de un plato llano. Las patas del cangrejo araña japonés abarcan más de tres metros.

Las abejas polinizan los cultivos, las lombrices airean el suelo y el kril alimenta a las ballenas. Resulta que, sin columna vertebral, la vida hace funcionar el planeta.

Los vertebrados

Una ballena azul, un colibrí, una rana y un ser humano comparten un rasgo decisivo: la columna vertebral. Los vertebrados tienen un cráneo que protege el cerebro y una columna de huesos articulados, las vértebras, que resguarda la médula espinal. Ese esqueleto interno crece con el animal, a diferencia del exoesqueleto de un insecto, y ha permitido a los vertebrados convertirse en los animales más grandes que han existido.

Los primeros vertebrados eran pequeñas criaturas con aspecto de pez y sin mandíbulas que nadaban hace más de 500 millones de años; fósiles de Chengjiang, en China, como Haikouichthys, están entre los más antiguos. Las lampreas y los mixinos son hoy sus descendientes sin mandíbulas. Después llegaron las mandíbulas, articuladas a partir de los huesos que antes sostenían las branquias, y una explosión de peces depredadores. Los peces siguen siendo, con diferencia, el mayor grupo de vertebrados, con más de 35 000 especies, desde tiburones con esqueleto de cartílago hasta peces óseos como el bacalao, el salmón y el caballito de mar.

Hace unos 375 millones de años, algunos peces de aletas lobuladas empezaron a arrastrarse hacia aguas someras y tierra firme. Tiktaalik, descubierto en el Ártico canadiense en 2004, tenía las escamas y las branquias de un pez, pero también cuello y unas aletas robustas parecidas a muñecas. Sus parientes se convirtieron en los primeros animales de cuatro patas, los tetrápodos. Los anfibios, las ranas, tritones y salamandras actuales, aún ponen huevos blandos en el agua, y muchos respiran en parte a través de su piel húmeda.

El siguiente salto fue el huevo amniótico, con sus propias membranas impermeables y su reserva de alimento, que liberó a los animales de la orilla del agua hace más de 300 millones de años. Sus dueños se dividieron en dos grandes linajes. Uno dio lugar a los reptiles, lagartos, serpientes, tortugas y cocodrilos, y a los dinosaurios, cuya rama superviviente son las aves, unas 11 000 especies voladoras, emplumadas y de sangre caliente. El otro condujo a los mamíferos, que tienen pelo, alimentan a sus crías con leche y suman unas 6500 especies, desde la diminuta musarañita etrusca hasta la ballena azul, que con hasta 30 metros de largo es el animal más pesado que se conoce.

¿Sabías que…? El vertebrado más pequeño conocido es una rana de Papúa Nueva Guinea, Paedophryne amauensis, descrita en 2012: los adultos miden unos 7,7 milímetros.

La sangre caliente evolucionó dos veces, por separado, en las aves y en los mamíferos. Ambos queman alimento para mantener el cuerpo a una temperatura constante, lo que cuesta mucha energía pero les permite seguir activos de noche y con frío.

Los vertebrados son solo una pequeña parte de la vida animal y, sin embargo, en esa parte están los animales más rápidos, más grandes y más inteligentes de la Tierra.

Los dinosaurios

Durante unos 165 millones de años, los dinosaurios fueron los animales terrestres dominantes. Aparecieron hace unos 230 millones de años en el Triásico, prosperaron durante el Jurásico y el Cretácico y desaparecieron, en su mayoría, hace 66 millones de años. Juntos, estos tres periodos forman la era mesozoica, la edad de los reptiles.

Los primeros dinosaurios, como Eoraptor y Herrerasaurus, de Argentina, eran ágiles bípedos no mayores que un perro grande. Lo que los distinguía de otros reptiles era su postura: tenían las patas justo debajo del cuerpo, como pilares, en lugar de abiertas hacia los lados como las de un lagarto. Esa postura erguida los convertía en caminantes y corredores eficaces. Tras una extinción masiva a finales del Triásico, hace unos 201 millones de años, tomaron el relevo.

El Jurásico fue la era de los gigantes. Saurópodos de cuello largo como Brachiosaurus y Diplodocus ramoneaban coníferas y podían pesar tanto como varios elefantes. El posterior Argentinosaurus, del Cretácico, quizá alcanzó 35 metros y 70 toneladas o más. El Stegosaurus, con sus placas, y el depredador Allosaurus recorrían el actual oeste de Estados Unidos hace unos 150 millones de años. Por la misma época, en la actual Alemania, Archaeopteryx planeaba entre los árboles: mitad reptil, mitad ave.

Varias ideas populares necesitan corrección. Los pterosaurios, reptiles voladores, y los ictiosaurios y plesiosaurios, reptiles marinos, no eran dinosaurios, aunque vivieron junto a ellos. Velociraptor era del tamaño de un pavo y estaba cubierto de plumas. Y ningún ser humano vio jamás un dinosaurio no aviano vivo; nuestra especie apareció más de 65 millones de años después de su desaparición.

¿Sabías que…? Tyrannosaurus rex vivió más cerca en el tiempo de nosotros que del Stegosaurus: unos 82 millones de años separan a ambos dinosaurios, pero solo 66 millones separan al T. rex de hoy.

El final fue repentino. Hace unos 66 millones de años, un asteroide de unos 10 kilómetros de ancho impactó en lo que hoy es la península de Yucatán, en México, y dejó el cráter de Chicxulub, de unos 180 kilómetros de diámetro. Siguieron incendios, una lluvia de escombros y años de cielos oscurecidos, y desaparecieron cerca de tres cuartas partes de todas las especies. El anatomista inglés Richard Owen había acuñado el nombre Dinosauria, «lagartos terribles», en 1842, mucho antes de que nadie supiera cómo murieron.

Pero no se fueron todos. Las aves descienden de pequeños terópodos con plumas, el mismo grupo que el T. rex, y los científicos las consideran dinosaurios vivos. Con unas 11 000 especies, los dinosaurios siguen muy presentes entre nosotros.

Los ecosistemas

Un estanque, un bosque, un arrecife de coral y un tronco podrido son ecosistemas: comunidades de seres vivos unidas al suelo, el agua, el aire y la luz que las rodean. El botánico inglés Arthur Tansley acuñó la palabra en 1935 para expresar la idea de que los organismos y su entorno funcionan como un solo sistema, atravesado por un flujo de energía y por ciclos de materia.

Casi todos los ecosistemas funcionan con luz solar. Los productores, las plantas en tierra y las algas microscópicas en el agua, captan esa luz y la convierten en azúcar. Los consumidores primarios, los herbívoros, desde las orugas hasta las cebras, se comen a los productores. Los consumidores secundarios se comen a los herbívoros, y los superdepredadores, como águilas, tiburones y lobos, se comen a su vez a estos. Cada uno de estos niveles de alimentación es un nivel trófico, y una línea simple que los une, hierba, conejo, zorro, es una cadena alimentaria. En realidad, las líneas se cruzan y se ramifican en una enmarañada red trófica, porque la mayoría de los animales comen varias cosas y son comidos por varios otros.

En cada paso se pierde energía. Un animal quema casi todo lo que come en moverse, mantenerse caliente y seguir vivo, y buena parte de su alimento sale sin digerir. Como regla aproximada, solo alrededor de una décima parte de la energía de un nivel se convierte en masa corporal en el siguiente. Por eso las cadenas alimentarias rara vez tienen más de cuatro o cinco eslabones, por eso los grandes depredadores feroces siempre escasean y por eso un campo de trigo alimenta a muchas más personas que el mismo campo dedicado al ganado.

La materia, a diferencia de la energía, se recicla. Los descomponedores, hongos, bacterias, lombrices y escarabajos, degradan cuerpos muertos y desechos y devuelven el carbono, el nitrógeno y el fósforo al suelo y al aire, listos para volver a usarse.

¿Sabías que…? Cuando el ecólogo Robert Paine retiró las estrellas de mar de un tramo de costa rocosa del estado de Washington en la década de 1960, los mejillones se apoderaron de él y el número de especies se redujo más o menos a la mitad.

Paine llamó a estos animales especies clave: como la piedra central de un arco, si se retiran, la estructura se derrumba. Las nutrias marinas son otro ejemplo. Comen erizos de mar, que pastan las algas gigantes; donde las nutrias fueron exterminadas a lo largo de la costa del Pacífico, los erizos se multiplicaron y arrasaron bosques enteros de algas. Cuando se reintrodujeron los lobos grises en el Parque Nacional de Yellowstone en 1995, cambiaron la forma de pastar de los uapitíes, un efecto que los científicos siguen midiendo.

El equilibrio de la naturaleza es menos un equilibrio fijo que una negociación constante. Si se quita un solo hilo, toda la red se desplaza.

Construir un cuerpo

Todo cuerpo humano empieza siendo una sola célula, un óvulo fecundado de una décima de milímetro, apenas visible a simple vista. En la edad adulta, esa célula se ha convertido en unos 37 billones de células. Nada de ese crecimiento es casual. El cuerpo se construye por niveles, cada uno hecho a partir del anterior, igual que las letras forman palabras, las palabras frases y las frases un libro.

La célula es la unidad básica de la vida. Cada una tiene una membrana, un interior acuoso llamado citoplasma y, casi siempre, un núcleo que guarda una copia completa del ADN del cuerpo. Dentro trabajan diminutas piezas llamadas orgánulos: las mitocondrias liberan la energía de los alimentos y los ribosomas ensamblan proteínas. Los biólogos reconocen unos 200 tipos de células, y su forma se ajusta a su función. Un glóbulo rojo es un disco flexible de unos 8 micrómetros, pensado para colarse por los vasos más estrechos. Una neurona motora que va de la base de la columna al dedo gordo del pie puede medir un metro.

Las células del mismo tipo se agrupan en tejidos, y solo existen cuatro clases básicas. El tejido epitelial recubre superficies y tapiza conductos. El tejido conjuntivo, que incluye el hueso, la grasa, el cartílago e incluso la sangre, sostiene y une. El tejido muscular se contrae. El tejido nervioso transmite señales. Dos o más tejidos que trabajan juntos forman un órgano. El estómago, por ejemplo, tiene un revestimiento epitelial, paredes musculares que baten la comida, tejido conjuntivo que lo mantiene todo en su sitio y nervios que marcan el ritmo.

Los órganos colaboran en sistemas de órganos. Los anatomistas suelen contar once: esquelético, muscular, nervioso, endocrino, cardiovascular, linfático, respiratorio, digestivo, urinario, reproductor y tegumentario, este último formado por la piel, el pelo y las uñas. La piel es el órgano más grande de todos: unos dos metros cuadrados en un adulto. Ningún sistema trabaja solo. Respirar no sirve de nada sin sangre que transporte el oxígeno, y la sangre no sirve de nada sin un corazón que la impulse.

¿Cómo puede una sola célula producir tanta variedad? Todas heredan los mismos genes, pero cada una activa solo una selección. En el embrión temprano, las células madre aún pueden convertirse en muchas cosas; a medida que avanza el desarrollo, las señales químicas de las células vecinas las encaminan por sendas cada vez más estrechas, hasta que una célula queda destinada a ser piel, hígado o nervio. Se dice a menudo que el cuerpo renueva todas sus células cada siete años. Es un mito: el revestimiento del intestino se renueva en días, pero la mayoría de las neuronas de la corteza cerebral y las células del centro del cristalino duran toda la vida.

¿Sabías que…? La vieja idea de que las bacterias superan a las células humanas en una proporción de diez a uno es falsa; una estimación de 2016 situó la proporción en torno a uno a uno.

Treinta y siete billones de piezas, un solo dueño.

El esqueleto

El esqueleto adulto tiene 206 huesos, pero nadie nace con esa cifra. Un recién nacido tiene entre 270 y 300 piezas óseas, muchas todavía en parte cartilaginosas. Durante la infancia varias se fusionan: las placas del cráneo se sueldan, cinco vértebras forman el sacro y cada hueso de la cadera surge de tres. El crecimiento continúa en las placas de crecimiento, discos de cartílago cercanos a los extremos de los huesos largos, hasta que se osifican al final de la adolescencia o a principios de la veintena.

El esqueleto hace mucho más que mantener el cuerpo erguido. Protege: el cráneo envuelve el cerebro y las costillas resguardan el corazón y los pulmones. Sirve de anclaje a los músculos y les ofrece palancas. Almacena cerca del 99 % del calcio del organismo y lo libera a la sangre cuando hace falta. Y dentro de muchos huesos se encuentra la médula roja, un tejido blando que fabrica células sanguíneas, cientos de miles de millones al día.

Un corte de un hueso largo como el fémur, el hueso del muslo, revela una ingeniería ingeniosa. Lo envuelve una piel viva y resistente llamada periostio. Debajo está el hueso compacto, denso, formado por cilindros microscópicos llamados osteonas, cada una con un canal central para vasos sanguíneos y nervios. Hacia los extremos el hueso se vuelve esponjoso: un panal de trabéculas alineadas con las líneas de tensión, fuerte pero ligero. La caña hueca contiene médula, roja en los niños pequeños y sobre todo amarilla y grasa en los adultos.

El hueso está vivo y se reconstruye sin cesar. Los osteoblastos fabrican hueso nuevo, los osteoclastos disuelven el viejo y los osteocitos, atrapados en el mineral, detectan la tensión y dirigen la obra. Cada año se sustituye aproximadamente una décima parte del esqueleto adulto, así que el armazón entero se renueva en unos diez años. La carga es lo que dirige el proceso. Los astronautas en órbita pierden masa ósea porque su esqueleto deja de soportar peso, mientras que los tenistas profesionales tienen huesos claramente más gruesos en el brazo de la raqueta.

Los tamaños varían muchísimo. El fémur es el hueso más largo y más fuerte, alrededor de una cuarta parte de la estatura de una persona. El más pequeño es el estribo, en el oído medio, de unos tres milímetros. Más de la mitad de todos los huesos están en las manos y los pies: 54 en las dos manos y 52 en los dos pies, lo que ayuda a explicar su notable destreza.

¿Sabías que…? El hueso hioides, en la garganta, que sirve de anclaje a la lengua, es el único hueso del cuerpo que no forma articulación con ningún otro.

En un museo, un esqueleto parece seco e inmóvil; el de un cuerpo vivo es todo lo contrario.

Los músculos

Cada movimiento, desde un esprint hasta un parpadeo o un latido, lo produce un músculo. El cuerpo tiene más de 600 músculos esqueléticos con nombre, que juntos suelen suponer entre un tercio y dos quintos del peso corporal. Sin embargo, el músculo solo sabe hacer una cosa: contraerse. Puede tirar, pero nunca empujar, y por eso los músculos esqueléticos trabajan en parejas antagonistas. El bíceps dobla el codo; para estirarlo, el tríceps, en la parte posterior del brazo, tira en sentido contrario.

Hay tres tipos de tejido muscular. El músculo esquelético, unido a los huesos mediante cordones resistentes llamados tendones, obedece a la voluntad y se ve estriado al microscopio. El músculo cardiaco, que solo existe en el corazón, también es estriado, pero sus células ramificadas se contraen con ritmo sin ninguna orden consciente y resisten la fatiga de forma notable. El músculo liso recubre las paredes del intestino, los vasos sanguíneos, la vejiga y las vías respiratorias, y se contrae de forma lenta y automática.

El secreto de la contracción está en las estrías. Un músculo esquelético es un haz de células largas, las fibras, repletas de hilos llamados miofibrillas, que se dividen en unidades repetidas llamadas sarcómeros. Dentro de cada sarcómero, gruesos filamentos de la proteína miosina se intercalan con finos filamentos de actina. Cuando llega una señal nerviosa, se libera calcio dentro de la fibra y las cabezas de miosina agarran la actina, giran, la sueltan y vuelven a agarrarla, haciendo deslizar unos filamentos sobre otros. Es el modelo de los filamentos deslizantes, publicado en 1954 por dos equipos independientes en los que figuraban Andrew Huxley y Hugh Huxley, que no eran parientes. Cada tirón consume una molécula de ATP, la moneda energética de la célula.

No todas las fibras son iguales. Las fibras lentas se contraen de forma constante y resisten la fatiga, ideales para la postura y el maratón. Las rápidas se contraen con fuerza pero se cansan pronto, ideales para el esprint y el salto. La proporción es en parte heredada y en parte moldeada por el entrenamiento. El músculo también calienta el cuerpo: tiritar no es más que una contracción rápida cuyo único fin es producir calor.

El músculo más grande es el glúteo mayor, que mantiene el cuerpo erguido e impulsa la subida de escaleras. El más pequeño es el músculo del estribo, en el oído medio, de alrededor de un milímetro, que se tensa para proteger el oído de los ruidos fuertes. El dicho de que fruncir el ceño requiere más músculos que sonreír no tiene una base sólida; depende por completo del gesto.

¿Sabías que…? El rigor mortis, la rigidez tras la muerte, se produce porque el músculo necesita ATP para soltar su agarre; sin ATP nuevo, la miosina queda trabada a la actina.

Todo el repertorio del movimiento humano descansa en un diminuto tirón, repetido sin fin.

El corazón y la sangre

El corazón es una bomba muscular del tamaño de un puño cerrado, y nunca descansa. A unos 70 latidos por minuto, late alrededor de 100 000 veces al día y unos dos mil quinientos millones de veces a lo largo de una vida larga. En reposo mueve unos cinco litros de sangre por minuto, casi toda la sangre del cuerpo. Durante un ejercicio intenso, esa cifra puede multiplicarse por cuatro o por cinco.

En realidad, el corazón son dos bombas, una junto a otra, y la sangre recorre un circuito en forma de ocho. El lado derecho recibe la sangre usada del cuerpo y la envía a corta distancia, a los pulmones, donde suelta el dióxido de carbono y recoge oxígeno. El lado izquierdo recibe esa sangre recién oxigenada y la impulsa por la aorta hacia todos los demás tejidos. Cada lado tiene dos cavidades: una aurícula de pared fina que recoge la sangre y un potente ventrículo que la expulsa. Cuatro válvulas funcionan como puertas de un solo sentido, y su cierre produce el conocido «pum-pum». El médico inglés William Harvey demostró en 1628 que la sangre circula en un circuito cerrado, y derribó ideas vigentes desde la Antigüedad.

El latido arranca solo. Un grupo de células de la aurícula derecha, el nódulo sinusal, dispara un impulso eléctrico que recorre ambas aurículas, hace una breve pausa en una segunda estación de relevo y luego barre los ventrículos. Este marcapasos incorporado explica que un corazón pueda seguir latiendo un rato incluso fuera del cuerpo.

La red que alimenta es inmensa. Las arterias llevan la sangre a presión, las venas la devuelven con ayuda de válvulas y entre ambas están los capilares, tan estrechos que los glóbulos rojos pasan en fila india. La longitud total de los vasos de un adulto suele estimarse en unos 100 000 kilómetros, suficiente para dar más de dos vueltas a la Tierra.

Un adulto tiene unos cinco litros de sangre. Algo más de la mitad es plasma, un líquido de color pajizo que transporta sales, nutrientes, hormonas y desechos. Casi todo lo demás son glóbulos rojos, cargados de una proteína rica en hierro, la hemoglobina, que se une al oxígeno. Los glóbulos blancos y las plaquetas, que taponan las fugas, son solo una fracción mínima. Un glóbulo rojo vive unos 120 días, y la médula ósea los repone a un ritmo de unos dos millones por segundo. Las venas suelen dibujarse en azul, pero la sangre nunca es azul: siempre es roja, solo que más oscura cuando le falta oxígeno.

¿Sabías que…? En reposo, un glóbulo rojo tarda solo alrededor de un minuto en dar una vuelta completa al cuerpo.

Cada latido es una entrega, y el reparto nunca termina.

Los pulmones y la respiración

Un adulto en reposo respira entre 12 y 20 veces por minuto, lo que suma más de veinte mil respiraciones al día. Cada respiración tranquila mueve alrededor de medio litro de aire. El objetivo es un intercambio: entra oxígeno y sale dióxido de carbono. Todas las células necesitan oxígeno para liberar la energía de los alimentos, y todas producen dióxido de carbono como desecho, que acidifica la sangre si se acumula.

La respiración la impulsa sobre todo el diafragma, una lámina muscular en forma de cúpula situada bajo los pulmones. Al contraerse, se aplana y desciende, mientras los músculos intercostales elevan la caja torácica hacia arriba y hacia fuera. El tórax se expande, la presión interior baja y el aire entra a raudales. Espirar en reposo no exige ningún esfuerzo: los músculos se relajan y los pulmones, elásticos, se retraen como un globo que se suelta.

El aire baja por un árbol ramificado. Entra por la nariz, donde los pelos y el moco pegajoso atrapan el polvo y el aire se calienta y se humedece. Pasa por la laringe, donde nace la voz, y llega a la tráquea, un tubo mantenido abierto por anillos de cartílago en forma de C. La tráquea se divide en dos bronquios, uno para cada pulmón, que se ramifican una y otra vez, unas 23 veces en total, en bronquiolos cada vez más finos. Los dos pulmones no son iguales: el derecho tiene tres lóbulos y el izquierdo solo dos, para dejar sitio al corazón.

El árbol termina en racimos de diminutos sacos de aire llamados alvéolos, unos 480 millones en un adulto. Cada uno está envuelto en una malla de capilares. La barrera entre el aire y la sangre mide menos de una milésima de milímetro de grosor, así que el oxígeno simplemente se difunde hacia la sangre, donde lo atrapa la hemoglobina, mientras el dióxido de carbono se difunde en sentido contrario. Extendidos, los alvéolos cubrirían unos 70 metros cuadrados, muchas veces la superficie de la piel.

Mantener limpias superficies tan delicadas es un trabajo constante. Las células que recubren las vías respiratorias tienen pelillos microscópicos, los cilios, que baten en oleadas coordinadas y empujan una alfombra de moco y partículas atrapadas hacia la garganta, donde se traga. El humo del tabaco daña estos cilios, y esa es una de las razones de la tos del fumador: el cuerpo recurre a la tos para expulsar lo que los cilios ya no pueden.

¿Sabías que…? Las ganas de respirar las desencadena sobre todo el aumento del dióxido de carbono en la sangre, no la falta de oxígeno; por eso aguantar la respiración se vuelve insoportable mucho antes de que se agote el oxígeno.

Más de veinte mil respiraciones al día, y casi ninguna pensada.

La digestión

La digestión convierte una comida en algo que el cuerpo puede aprovechar de verdad: moléculas lo bastante pequeñas como para atravesar la pared del intestino y pasar a la sangre. Lo hace de dos maneras a la vez. La digestión mecánica desgarra y mezcla los alimentos en trozos más pequeños. La digestión química se basa en enzimas, catalizadores proteicos que cortan las moléculas grandes en pequeñas: las proteínas en aminoácidos, el almidón en azúcares y las grasas en ácidos grasos.

El trabajo empieza en la boca. Los dientes trituran, y la saliva, por lo general un litro o más al día, humedece los alimentos y empieza a descomponer el almidón con una enzima, la amilasa. Al tragar, una bola blanda de comida pasa al esófago, donde unas ondas de contracción muscular, el peristaltismo, la llevan al estómago en cuestión de segundos. El peristaltismo funciona incluso cabeza abajo, y por eso los astronautas pueden comer en órbita.

El estómago es una bolsa muscular que bate la comida con ácido clorhídrico, a un pH de entre 1,5 y 3,5, tan ácido como el zumo de limón o más. El ácido mata la mayoría de los microbios y ayuda a una enzima, la pepsina, a deshacer las proteínas. El estómago se protege con una gruesa capa de moco y renovando constantemente su revestimiento. Al cabo de unas horas, la comida se ha convertido en un líquido espeso llamado quimo, que pasa en pequeños chorros al intestino delgado.

El intestino delgado es donde ocurren la mayor parte de la digestión y casi toda la absorción. Mide unos seis o siete metros. La bilis del hígado rompe la grasa en gotitas y el jugo del páncreas aporta enzimas que terminan el trabajo. La pared interior está plegada y cubierta de vellosidades en forma de dedo, a su vez cubiertas de microvellosidades. Durante años se dijo que esto equivalía a la superficie de una pista de tenis; un estudio minucioso de 2014 halló más bien unos 30 metros cuadrados, más o menos media pista de bádminton. Aun así, impresiona.

Lo que queda pasa al intestino grueso, de alrededor de 1,5 metros, que recupera agua y sales. En él viven billones de bacterias, la microbiota intestinal, que fermentan la fibra que el cuerpo no puede digerir y producen algunas vitaminas, entre ellas la vitamina K. El viaje completo, de la boca a la salida, suele durar entre uno y tres días, y la mayor parte de ese tiempo transcurre en el intestino grueso.

¿Sabías que…? Buena parte de lo que se supo al principio sobre el estómago se debe a Alexis St Martin, un trampero herido de bala en 1822 cuya herida cicatrizó dejando una abertura al estómago, que el cirujano William Beaumont estudió durante años.

El tubo digestivo atraviesa el cuerpo, y solo lo que cruza su pared está de verdad dentro.

El cerebro

El cerebro humano pesa alrededor de 1,4 kilos, más o menos el 2 % del peso corporal, pero en reposo consume cerca de una quinta parte de la energía del organismo. Un cerebro vivo es blando, más parecido a una gelatina firme que a los especímenes gomosos de los frascos, endurecidos por los conservantes. Contiene unos 86 000 millones de neuronas, una cifra establecida en 2009 por la neurocientífica brasileña Suzana Herculano-Houzel, que disolvía cerebros hasta obtener una sopa de núcleos celulares que se podía contar. Sustituyó a la cifra redonda, repetida hasta la saciedad, de 100 000 millones.

Una neurona es una célula hecha para transmitir señales. Sus dendritas ramificadas reciben mensajes, el cuerpo celular los suma y, si el total supera un umbral, la neurona dispara un impulso eléctrico a lo largo de su axón. En los axones envueltos en mielina, una sustancia grasa, el impulso puede superar los 100 metros por segundo. Al final, la señal cruza un hueco diminuto, la sinapsis, en forma de una descarga de mensajeros químicos llamados neurotransmisores. Cada neurona puede conectarse con miles de otras, lo que da, según las estimaciones, unos cien billones de sinapsis.

El gran cerebro arrugado, o telencéfalo, se divide en dos hemisferios, izquierdo y derecho, unidos por un grueso puente de fibras, el cuerpo calloso. Cada hemisferio tiene cuatro lóbulos. El lóbulo frontal se encarga de planificar, decidir y mover el cuerpo; el lóbulo parietal procesa el tacto y el sentido del espacio; el lóbulo temporal se ocupa del oído, el lenguaje y la memoria; y el lóbulo occipital, en la parte posterior, está dedicado a la visión. Cada hemisferio controla sobre todo el lado opuesto del cuerpo.

Bajo la parte trasera del cerebro se encuentra el cerebelo, que afina el movimiento y el equilibrio. Ocupa solo una décima parte del volumen del encéfalo, pero alberga aproximadamente cuatro de cada cinco neuronas. El tronco del encéfalo conecta el encéfalo con la médula espinal y dirige lo esencial automático: la respiración, el ritmo cardiaco, el sueño y la vigilia.

Gran parte de este mapa se trazó primero a partir de lesiones. En 1848, un capataz del ferrocarril, Phineas Gage, sobrevivió a una barra de hierro que le atravesó el lóbulo frontal, y su cambio de conducta insinuó el papel de esa región. En 1861, el médico francés Paul Broca relacionó una zona del lóbulo frontal izquierdo con la producción del habla. Hoy los escáneres muestran directamente la actividad cerebral y confirman que la idea de que solo usamos el 10 % del cerebro es un mito: a lo largo del día, prácticamente todas las regiones están activas.

¿Sabías que…? El cerebro en sí no tiene receptores del dolor, y por eso algunas operaciones cerebrales se realizan con el paciente despierto y hablando.

El cerebro nunca deja de recablearse. Cada habilidad aprendida refuerza unas conexiones y poda otras, una propiedad llamada neuroplasticidad. El órgano que lee esta frase ya es un poco distinto por haberlo hecho.

Los sentidos

En la escuela se aprende que hay cinco sentidos: la vista, el oído, el tacto, el gusto y el olfato. La lista se remonta a Aristóteles y se queda muy corta. El cuerpo también percibe el equilibrio, la temperatura, el dolor, la posición de sus propias extremidades y el estado de sus órganos, desde una vejiga llena hasta un corazón desbocado. Muchos científicos cuentan al menos nueve sentidos, y algunos más de veinte, según cómo los dividan.

En el fondo, todos los sentidos funcionan igual. Unas células receptoras especializadas convierten una forma de energía, ya sea luz, ondas sonoras, presión o sustancias químicas, en señales nerviosas eléctricas, un proceso llamado transducción. El cerebro nunca recibe directamente la luz ni el sonido, solo impulsos codificados, y a partir de ellos construye la experiencia del mundo.

En el ojo, la córnea y el cristalino enfocan la luz sobre la retina, que alberga unos 120 millones de bastones, sensibles a la luz tenue, y unos 6 millones de conos, que captan el color. Tres tipos de conos, sintonizados con longitudes de onda largas, medias y cortas, se combinan para producir todos los colores que vemos. Donde el nervio óptico sale del ojo no hay ningún receptor: es el punto ciego, que el cerebro rellena con discreción.

En el oído, las ondas sonoras hacen vibrar el tímpano, y tres huesecillos diminutos, el martillo, el yunque y el estribo, transmiten la vibración al líquido de la cóclea. Allí, unas 15 000 células ciliadas responden a distintos tonos, desde unos 20 hasta unos 20 000 hercios en un adulto joven. Justo al lado, los canales semicirculares del oído interno detectan los giros y ayudan a mantener el equilibrio.

El olfato y el gusto son sentidos químicos. La nariz tiene unos 400 tipos de receptores olfativos, cuyas combinaciones permiten distinguir una cantidad enorme de olores. La lengua detecta cinco sabores básicos: dulce, ácido, salado, amargo y umami, el sabor sabroso identificado por el químico japonés Kikunae Ikeda en 1908. Gran parte de lo que llamamos sabor procede en realidad del olfato, y por eso la comida sabe insípida con la nariz tapada. El tacto depende de varios tipos de receptores de la piel, más densos en las yemas de los dedos y en los labios.

¿Sabías que…? El famoso «mapa de la lengua», con el dulce en la punta y el amargo al fondo, es un mito nacido de una mala lectura de un estudio alemán de 1901; cualquier zona con papilas gustativas detecta los cinco sabores.

El mundo nos llega en forma de electricidad, y el cerebro hace el resto.

El sistema inmunitario

Cada día, bacterias, virus, hongos y parásitos se acercan al cuerpo, y casi todos son rechazados sin que nadie se dé cuenta. El sistema inmunitario no es un órgano único, sino una fuerza de defensa repartida, hecha de células, proteínas y tejidos distribuidos por la sangre, la linfa, la médula ósea, el timo, el bazo y cientos de ganglios linfáticos. Actúa por capas, cada una más lenta pero más precisa que la anterior.

La primera capa es un conjunto de barreras. La piel es una muralla seca y resistente de células muertas. El moco de la nariz y de las vías respiratorias atrapa a los intrusos, las lágrimas y la saliva contienen lisozima, una enzima que revienta las bacterias, y el ácido del estómago destruye casi todo lo que se traga.

Lo que logra pasar se encuentra con la inmunidad innata, que responde en minutos u horas a las señales generales de infección. Los neutrófilos, los glóbulos blancos más abundantes, acuden al lugar y engullen bacterias. Los macrófagos, cuyo nombre significa «grandes comedores», devoran microbios y restos y dan la alarma con señales químicas llamadas citocinas. Las células asesinas naturales destruyen las células infectadas por virus. El calor, el enrojecimiento y la hinchazón de la inflamación son señales de esta respuesta, igual que la fiebre, que hace el cuerpo menos acogedor para muchos gérmenes.

La tercera capa, la inmunidad adaptativa, tarda días en ponerse en marcha, pero es muy específica. Las células dendríticas llevan fragmentos del invasor a los ganglios linfáticos y se los muestran a los linfocitos. Los linfocitos B producen anticuerpos, proteínas en forma de Y que se fijan a un objetivo concreto y lo marcan para su destrucción. Los linfocitos T colaboradores coordinan la campaña y los linfocitos T citotóxicos matan directamente las células infectadas. Después quedan células de memoria de larga vida, listas para responder mucho más rápido si el mismo invasor regresa.

Esa memoria es lo que aprovecha la vacunación. En 1796, el médico inglés Edward Jenner inoculó a un niño material de una pústula de viruela bovina y demostró que lo protegía de la viruela. En 1980, la Organización Mundial de la Salud declaró erradicada la viruela, la primera enfermedad humana eliminada así. El sistema también puede fallar. En las alergias ataca sustancias inofensivas como el polen, y en las enfermedades autoinmunes, como la diabetes de tipo 1, se vuelve contra los propios tejidos del cuerpo.

¿Sabías que…? Los linfocitos B deben su nombre a la bolsa de Fabricio, un órgano de las aves donde se identificaron por primera vez, y no a la médula ósea (bone marrow), aunque en los humanos sí maduran en la médula.

Un ejército sin cuartel general que, aun así, recuerda las batallas que ha ganado.

El ADN y los genes

Casi todas las células del cuerpo llevan un juego completo de instrucciones para construir y hacer funcionar a un ser humano. Esas instrucciones están escritas en el ADN, el ácido desoxirribonucleico, una molécula larga con forma de escalera retorcida: la famosa doble hélice. Su estructura la publicaron en 1953 James Watson y Francis Crick, en Cambridge, apoyándose en gran medida en imágenes de rayos X obtenidas en el laboratorio de Rosalind Franklin en el King's College de Londres, sobre todo la célebre Fotografía 51.

Los peldaños de la escalera llevan el código. Cada peldaño es un par de bases químicas, y solo hay cuatro: adenina, timina, citosina y guanina, que se escriben A, T, C y G. La A siempre se une a la T, y la C a la G. Como cada hebra dicta a su pareja, la célula puede abrir la hélice como una cremallera y construir dos copias idénticas; así se copia el ADN cada vez que una célula se divide.

El genoma humano, un juego completo de ADN, tiene unos 3100 millones de pares de bases. Estirado, el ADN de una sola célula mediría unos dos metros; sin embargo, enrollado en torno a proteínas y empaquetado en 46 cromosomas, 23 heredados de cada progenitor, cabe en un núcleo de unas pocas milésimas de milímetro. El Proyecto Genoma Humano publicó una secuencia prácticamente completa en 2003, y los últimos huecos, los más rebeldes, se cerraron en 2022.

Un gen es un tramo de ADN que contiene la receta de un producto, casi siempre una proteína. Los humanos tenemos unos 20 000 genes que codifican proteínas, muchos menos de lo que esperaban los biólogos, y juntos solo suponen entre el 1 y el 2 % del genoma. Para usar un gen, la célula primero lo copia en una molécula mensajera, el ARN, que viaja hasta un ribosoma. Allí el código se lee de tres en tres letras; cada triplete, o codón, indica uno de los 20 aminoácidos, que se encadenan para formar una proteína. Casi toda la vida en la Tierra usa el mismo código, desde las bacterias hasta las ballenas azules.

El resto del genoma se despachó en su día como «ADN basura». La etiqueta resultó demasiado simple: una parte regula cuándo se encienden y se apagan los genes y otra produce ARN útil, aunque buena parte quizá no tenga ninguna función conocida. Dos personas cualesquiera comparten cerca del 99,9 % de su secuencia de ADN. Las diferencias restantes, junto con el entorno, ayudan a moldear la estatura, el color de los ojos y el riesgo de muchas enfermedades. Los cambios en el código, las mutaciones, suelen ser inocuos, a veces dañinos y, a lo largo de periodos inmensos, la materia prima de la evolución.

¿Sabías que…? Impresa en letras, una sola copia del genoma humano llenaría unos mil libros de mil páginas cada uno.

Cuatro letras, tres mil millones de veces, y aparece una persona.

Los átomos

Todo sólido, todo líquido y todo gas, desde un grano de arena hasta el Sol, está hecho de átomos. Son de una pequeñez casi absurda. Un átomo típico mide alrededor de una diezmilmillonésima de metro, de modo que el punto final de esta frase tiene aproximadamente un millón de átomos de ancho. Un cuerpo humano contiene unos siete mil cuatrillones de ellos, y la mayoría de sus átomos más pesados se forjaron en el interior de estrellas mucho antes de que existiera la Tierra.

La idea es antigua. Hacia el año 400 a. C., los pensadores griegos Leucipo y Demócrito sostuvieron que la materia no puede dividirse indefinidamente y que debe acabar en diminutos granos indivisibles, a los que llamaron atomos, «indivisible». Fue una intuición filosófica hasta 1808, cuando el químico inglés John Dalton demostró que los elementos se combinan en proporciones fijas de números enteros, exactamente como si cada elemento estuviera formado por átomos idénticos con un peso característico.

Después, el átomo resultó divisible. En 1897, J. J. Thomson descubrió el electrón, una partícula casi dos mil veces más ligera que el átomo más ligero. En 1909, Hans Geiger y Ernest Marsden, que trabajaban para Ernest Rutherford en Mánchester, dispararon partículas alfa contra una lámina de oro más fina que una hoja de papel. La mayoría la atravesó, pero una fracción minúscula, aproximadamente una de cada ocho mil, rebotó con fuerza. En 1911 Rutherford concluyó que casi toda la masa del átomo se concentra en un núcleo diminuto, denso y con carga positiva. Su compañero sin carga, el neutrón, lo descubrió James Chadwick en 1932.

La imagen resultante es extraña. El núcleo, formado por protones y neutrones, es unas 100 000 veces más pequeño que el propio átomo. Si un átomo tuviera el tamaño de un estadio de fútbol, su núcleo sería un guisante en el punto central, y aun así contendría más del 99,9 % de la masa. Los electrones no giran alrededor del núcleo como planetas en miniatura, diga lo que diga el famoso logotipo. Ocupan orbitales difusos, nubes de probabilidad que indican dónde es probable encontrar cada electrón. Y los protones y neutrones tampoco son el final: cada uno está formado por tres partículas más pequeñas llamadas quarks.

¿Sabías que…? Los átomos son casi todo espacio vacío, pero una mano nunca se hunde en una mesa: los electrones de ambas se repelen, y esa repulsión eléctrica es lo que percibe el sentido del tacto.

El número de protones, el número atómico, determina el elemento: uno para el hidrógeno, seis para el carbono, setenta y nueve para el oro. El número de neutrones puede variar, lo que da distintos isótopos de un mismo elemento, mientras que los electrones exteriores se ocupan de toda la química. Noventa y tantos tipos de átomos, reordenados sin fin, forman cada roca, cada río y cada ser vivo.

La tabla periódica

En 1869, el químico ruso Dmitri Mendeléiev anotó los 63 elementos conocidos entonces, con sus pesos atómicos y propiedades, y los fue reordenando hasta que apareció un patrón. Los elementos parecidos se repetían a intervalos regulares, como notas que vuelven una octava más arriba. El resultado fue la tabla periódica, la página más útil de la química y probablemente el gráfico más reconocible de toda la ciencia.

La audacia de Mendeléiev estaba en los huecos. Donde no encajaba ningún elemento conocido, dejaba un espacio vacío y predecía qué lo ocuparía algún día. Describió con detalle un «eka-aluminio», incluida su densidad; el galio, descubierto en Francia en 1875, coincidía casi por completo. El escandio llegó en 1879 y el germanio en 1886. Una tabla capaz de anunciar sustancias que nadie había visto no era un simple archivador. Era una teoría, y había superado la prueba.

La tabla moderna ordena los elementos por número atómico, la cantidad de protones del núcleo, un principio que el joven físico británico Henry Moseley estableció en 1913 con ayuda de los rayos X. Sus siete filas son los periodos; sus dieciocho columnas, los grupos. Los elementos de un mismo grupo tienen electrones exteriores dispuestos de forma similar y por eso se comportan de manera parecida. El grupo 1, los metales alcalinos, es tan reactivo que el sodio corre chisporroteando sobre el agua y el cesio estalla en ella. El grupo 18, los gases nobles, apenas reacciona, y por eso el helio es seguro en un globo y el argón protege el metal caliente al soldar.

La tabla se divide también en cuatro bloques, llamados s, p, d y f según el tipo de orbital que se está llenando. El bloque f, el de los lantánidos y actínidos, suele imprimirse aparte, debajo, solo para que la tabla quepa en una página; colocada en su sitio, la tabla tendría 32 columnas. Los metales ocupan la izquierda y el centro, los no metales la esquina superior derecha, y entre ellos se extiende una escalera de metaloides como el silicio y el germanio.

Hoy la tabla reúne 118 elementos confirmados. Unos noventa existen de forma natural en la Tierra; el resto se ha fabricado en reactores y aceleradores de partículas, a menudo unos pocos átomos cada vez, y algunos duran solo fracciones de segundo. Los cuatro nombres más recientes, nihonio, moscovio, teneso y oganesón, se aprobaron en 2016 y completaron la séptima fila.

¿Sabías que…? El galio, el elemento que predijo Mendeléiev, se funde a unos 30 °C: un trozo se derrite en una mano caliente, y una cucharilla fundida con él se ablanda y se dobla en una taza de té caliente.

Toda sustancia que alguien haya tocado jamás, de la sal al acero, está construida a partir de esta única hoja de casillas.

Los estados de la materia

El hielo, el agua y el vapor son la misma sustancia, H₂O, en tres estados de la materia distintos. Lo que los separa no son las moléculas en sí, sino la rapidez con que se mueven y la fuerza con que se sujetan unas a otras. El calor es, en el fondo, el temblor de las partículas, y añadirlo o quitarlo cambia el carácter de la multitud.

En un sólido, las partículas están fijas y vibran en torno a posiciones estables, como espectadores en asientos numerados. Muchos sólidos, como la sal, los metales y el hielo, forman redes cristalinas ordenadas; otros, como el vidrio, quedan congelados en un revoltijo desordenado. En contra de una leyenda muy extendida, las vidrieras antiguas no son más gruesas por abajo porque el vidrio haya fluido durante siglos. A temperatura ambiente el vidrio es prácticamente rígido, y los cristales desiguales se deben a la forma en que se fabricaban.

Al calentar un sólido hasta su punto de fusión, sus partículas ganan energía suficiente para deslizarse unas sobre otras. Un líquido conserva su volumen pero adopta la forma del recipiente. Si se calienta más, hasta su punto de ebullición, las partículas escapan por completo y forman un gas, que vuela libre y ocupa todo el espacio disponible. El vapor a 100 °C ocupa unas 1700 veces el volumen del agua de la que procede, y por eso pudo mover las máquinas de la Revolución Industrial.

Estos cambios absorben o liberan energía sin cambiar la temperatura, una cantidad oculta llamada calor latente. Una olla de agua hirviendo se mantiene a 100 °C por fuerte que sea el fuego, porque la energía extra se emplea en separar las moléculas. La presión también importa. En la cima del Everest, donde el aire es tenue, el agua hierve a solo unos 70 °C, demasiado poco para un buen té. Algunas sustancias se saltan una etapa: el dióxido de carbono sólido, el hielo seco, pasa directamente a gas a −78,5 °C, un proceso llamado sublimación.

Si se calienta un gas a muchos miles de grados, los electrones se separan de sus átomos y se forma plasma, una sopa luminosa de partículas cargadas. Es raro en la Tierra, presente en los rayos, los letreros de neón y las auroras, pero es el estado más común de la materia visible del universo, porque las estrellas están hechas de él. En el extremo opuesto, en 1995 unos físicos enfriaron una nube de átomos de rubidio hasta rozar el cero absoluto y crearon un condensado de Bose-Einstein, en el que miles de átomos se comportan como un solo objeto cuántico.

¿Sabías que…? El agua es poco común porque se dilata al congelarse. El hielo es alrededor de un 9 % menos denso que el agua líquida, así que flota, y los lagos se congelan de arriba abajo, protegiendo a los peces que viven debajo.

Las mismas moléculas, con más o menos energía, pueden ser un glaciar, un río o una nube.

Las reacciones químicas

Una reacción química es una reorganización. Los enlaces entre átomos se rompen, los átomos se reagrupan y se forman enlaces nuevos, que dan lugar a sustancias con propiedades totalmente distintas. El sodio, un metal blando que arde al tocar el agua, y el cloro, un gas verde venenoso, se combinan para formar la sal de mesa. Por el camino no se crea ni se destruye ningún átomo. Simplemente se redistribuyen, como letras que forman palabras nuevas.

Ese principio, la conservación de la masa, lo dejó asentado el químico francés Antoine Lavoisier, que lo pesaba todo antes y después de las reacciones en recipientes cerrados y expuso sus conclusiones en 1789. Demostró que la combustión es una combinación con el oxígeno, y no la huida de una misteriosa sustancia llamada flogisto, y ayudó a crear el sistema de nombres químicos que todavía se usa.

Quemar gas natural es un ejemplo de manual. Una molécula de metano, CH₄, se encuentra con dos moléculas de oxígeno, O₂. Sus enlaces se rompen y los átomos se reordenan en una molécula de dióxido de carbono y dos de agua. Si se cuentan los átomos a cada lado, coinciden exactamente: un carbono, cuatro hidrógenos, cuatro oxígenos. Lo que cambia es la energía. Los enlaces nuevos son más estables que los viejos, así que el excedente escapa como calor y luz. Las reacciones que desprenden energía son exotérmicas; las que la absorben, como la fotosíntesis que almacena la luz en azúcar, son endotérmicas.

Incluso una reacción que libera energía suele necesitar un empujón para empezar. Un fogón de gas no se enciende sin chispa, porque antes hay que tensar los enlaces existentes hasta el punto de ruptura. Ese obstáculo es la energía de activación. La temperatura ayuda: las moléculas más calientes chocan con más fuerza y más a menudo, y por eso la comida dura más en la nevera. Un catalizador rebaja el obstáculo ofreciendo un camino más fácil, y sale intacto al final. El catalizador de un coche usa metales del grupo del platino para limpiar los gases de escape, y el cuerpo humano funciona gracias a miles de catalizadores naturales llamados enzimas, algunas de las cuales aceleran las reacciones millones de veces o más.

Algunas reacciones han cambiado la historia. El proceso Haber-Bosch, desarrollado en Alemania entre 1909 y 1913, combina el nitrógeno del aire con hidrógeno para fabricar amoníaco para fertilizantes. Se calcula que los alimentos cultivados gracias a él sostienen a cerca de la mitad de la población mundial. La oxidación, la digestión, el horneado y el amarillear del papel viejo también son reacciones, solo que a velocidades muy distintas.

¿Sabías que…? Antoine Lavoisier, a menudo llamado padre de la química moderna, fue guillotinado en 1794 durante la Revolución francesa, condenado no por su ciencia sino por su carrera como recaudador de impuestos.

La química nunca crea materia nueva; solo enseña a los viejos átomos a formar nuevas parejas.

Las fuerzas y el movimiento

Durante unos dos mil años, los europeos cultos siguieron a Aristóteles en la creencia de que un objeto en movimiento necesita un empuje constante para seguir avanzando y se detiene por naturaleza cuando el empuje cesa. La vida diaria parece darle la razón: el carro se para cuando se para el caballo. El fallo era invisible. El rozamiento y la resistencia del aire también son fuerzas, que frenan todo en silencio.

Galileo Galilei lo vio claro a principios del siglo XVII, haciendo rodar bolas de bronce por rampas suaves e imaginando un suelo perfectamente liso e infinito por el que una bola rodaría para siempre. Isaac Newton convirtió esa intuición en un sistema. En 1687 publicó los Principia Mathematica, y en su centro están tres leyes del movimiento que aún guían el diseño de puentes, coches y naves espaciales.

La primera ley dice que un objeto permanece en reposo, o sigue en línea recta a velocidad constante, mientras ninguna fuerza actúe sobre él. Esa terquedad se llama inercia. Explica por qué los pasajeros se van hacia delante cuando un autobús frena en seco: sus cuerpos simplemente siguen avanzando. El cinturón de seguridad aporta la fuerza que los detiene sin peligro. En el espacio profundo, donde casi nada la frena, la sonda Voyager 1, lanzada en 1977, lleva décadas avanzando sin necesitar sus motores para moverse.

La segunda ley relaciona fuerza, masa y aceleración: la fuerza es igual a la masa por la aceleración, F = ma. Si se empuja un carro de supermercado vacío, sale disparado; si se empuja con la misma fuerza uno lleno, apenas se mueve. La unidad de fuerza se llama newton en su honor. Un newton equivale aproximadamente al peso de una manzana pequeña, curiosa coincidencia dada la famosa anécdota.

La tercera ley establece que las fuerzas siempre van por parejas: a toda acción le corresponde una reacción igual y opuesta. Cuando un nadador se impulsa en la pared de la piscina, la pared lo empuja a él y lo lanza deslizándose. Un cohete no necesita aire en el que apoyarse. Expulsa gas caliente hacia atrás, y el gas empuja el cohete hacia delante, por eso los cohetes funcionan perfectamente en el vacío del espacio. Hasta estar de pie implica la tercera ley: el suelo empuja los pies hacia arriba exactamente con la misma fuerza con que el cuerpo lo presiona.

¿Sabías que…? Las leyes de Newton fueron lo bastante precisas para llevar a los astronautas del Apolo a la Luna y traerlos de vuelta en 1969. A esas velocidades, las correcciones de la relatividad de Einstein eran demasiado pequeñas para importar.

Cada viaje, de un simple paso a un alunizaje, son tres reglas breves aplicadas una y otra vez.

La gravedad

La gravedad es, con diferencia, la más débil de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, y sin embargo es la que construye el universo. Un pequeño imán de nevera sujeta una hoja de papel contra la atracción de un planeta entero. Pero la gravedad tiene dos grandes ventajas: alcanza cualquier distancia y solo atrae. Si se acumula suficiente masa, siempre gana, y reúne gas en estrellas, estrellas en galaxias y galaxias en enormes cúmulos.

Isaac Newton la describió en 1687 con su ley de la gravitación universal: toda masa atrae a toda otra masa con una fuerza que crece con las masas y disminuye con el cuadrado de la distancia que las separa. Si se duplica la distancia, la atracción baja a una cuarta parte. Una manzana que caía sí le hizo pensar, según contó él mismo al final de su vida, pero nada indica que le diera en la cabeza. Su verdadero salto fue ver que la fuerza que tira de la manzana también mantiene a la Luna en su órbita. La Luna cae sin cesar hacia la Tierra; simplemente se mueve de lado lo bastante deprisa como para no alcanzarla nunca.

La intensidad de la gravedad, la constante G, es tan pequeña que no se midió hasta 1798, cuando Henry Cavendish usó una delicada balanza de torsión y pesadas esferas de plomo en un anexo de su casa de Londres. Su experimento equivalió a pesar la Tierra: unos seis cuatrillones de kilogramos.

Un error común es creer que los astronautas flotan porque en el espacio no hay gravedad. En la Estación Espacial Internacional, a unos 400 kilómetros de altura, la gravedad conserva todavía cerca del 90 % de su intensidad en superficie. Los astronautas no pesan porque ellos y su estación caen juntos alrededor del planeta, sin fin, igual que la Luna de Newton.

En 1915, Albert Einstein ofreció una visión más profunda. En su relatividad general, la masa y la energía curvan el tejido del espacio-tiempo, y los objetos siguen los caminos más rectos posibles a través de esa geometría curvada. La teoría explicó una lenta deriva de la órbita de Mercurio que desconcertaba a los astrónomos, y predijo que la luz de las estrellas se desviaría al pasar junto al Sol, algo confirmado durante el eclipse total de 1919. También implicaba agujeros negros y ondulaciones del espacio-tiempo llamadas ondas gravitacionales.

¿Sabías que…? Las ondas gravitacionales se detectaron por primera vez el 14 de septiembre de 2015, procedentes de dos agujeros negros que se fusionaron hace más de mil millones de años. Al pasar, la onda cambió la longitud de los brazos de cuatro kilómetros de LIGO en unas milésimas del ancho de un protón.

La gravedad también levanta las mareas y mantiene la atmósfera pegada a la Tierra. Es la más débil de las fuerzas, y aquella de la que nada escapa.

La energía

La energía es la capacidad de hacer que ocurran cosas: mover, calentar, iluminar o cambiar algo. Adopta muchas formas, desde el movimiento de un ciclista, la energía cinética, hasta la altura de un martillo levantado, la energía potencial, pasando por los enlaces químicos de una tostada y los núcleos del interior de los átomos. Su propiedad más importante es una sencilla regla contable: el total nunca cambia.

Es la ley de conservación de la energía, también llamada primer principio de la termodinámica. La energía no puede crearse ni destruirse, solo trasladarse o transformarse. El cervecero y físico inglés James Prescott Joule lo demostró en la década de 1840 con una pesa que, al caer, hacía girar unas paletas dentro de un depósito de agua y la calentaba una fracción de grado cuidadosamente medida. El trabajo mecánico se había convertido en calor, con un tipo de cambio fijo. La unidad de energía, el julio, lo honra: es más o menos la energía necesaria para levantar una manzana un metro.

Si se sigue la energía a lo largo de un día, la cadena es larga. La fusión nuclear del Sol convierte masa en energía, unos cuatro millones de toneladas por segundo, tal como describe el E = mc² de Einstein. La luz llega a un campo de trigo, donde la fotosíntesis la guarda en enlaces químicos. Una rebanada de pan la entrega a los músculos, que la convierten en movimiento, y en cada paso parte se escapa como calor. Las etiquetas de los alimentos la cuentan en kilocalorías; una kilocaloría son 4184 julios.

Si la energía nunca se pierde, ¿por qué se agotan las pilas y los motores necesitan combustible? Porque cada transformación deja la energía más dispersa y menos útil, casi siempre en forma de un calor tibio. Es el segundo principio de la termodinámica: en un sistema aislado, el desorden, o entropía, tiende a aumentar. Por eso ninguna máquina de movimiento perpetuo ha funcionado nunca, y por eso una taza que cae se rompe pero jamás se recompone sola.

Lo concentrada que esté la energía importa muchísimo. La gasolina almacena unos 46 megajulios por kilogramo, diez veces más que el TNT. Una buena batería de iones de litio guarda solo alrededor de un megajulio por kilogramo, y por eso los coches eléctricos necesitan baterías pesadas. El combustible nuclear juega en otra liga: la fisión de un kilogramo de uranio-235 libera millones de veces más energía que quemar un kilogramo de carbón.

¿Sabías que…? A igualdad de peso, una tableta de chocolate contiene unas cinco veces más energía que el TNT. El explosivo es peligroso no porque almacene más, sino porque la libera toda en unas millonésimas de segundo.

En 1918, la matemática Emmy Noether demostró que la conservación de la energía se deriva de una verdad más profunda: las leyes de la física no cambian con el tiempo. El universo lleva cuentas honradas porque sus reglas nunca varían.

Electricidad y magnetismo

Durante la mayor parte de la historia, la electricidad y el magnetismo parecieron curiosidades sin relación. El ámbar frotado atraía plumas; la magnetita atraía el hierro. En 1600, el médico inglés William Gilbert publicó De Magnete, donde sostenía que la propia Tierra se comporta como un imán gigante, y que por eso las agujas de las brújulas señalan el norte. Aun así, nadie sospechaba que la chispa y la brújula estuvieran emparentadas.

La electricidad es el comportamiento de la carga eléctrica. Los electrones tienen carga negativa y los protones positiva; las cargas iguales se repelen y las opuestas se atraen. Un flujo de carga es una corriente eléctrica, que se mide en amperios y la impulsa un voltaje, que se mide en voltios. En 1800, el físico italiano Alessandro Volta construyó la primera pila, un montón de discos de cinc y cobre separados por tela empapada en salmuera, y dio a los científicos por primera vez una corriente constante.

En 1820, el físico danés Hans Christian Ørsted observó que un cable por el que pasaba corriente desviaba una brújula cercana. La carga en movimiento crea un campo magnético. En 1831, Michael Faraday mostró lo contrario: mover un imán cerca de una bobina de cable hace circular una corriente. Es la inducción electromagnética, y alimenta el mundo moderno. Casi todas las centrales, ya quemen gas, dividan átomos o las mueva el viento o el agua, hacen girar bobinas junto a imanes para generar electricidad. Los motores eléctricos hacen el mismo truco al revés y convierten la corriente en movimiento.

El físico escocés James Clerk Maxwell reunió todo esto en unas pocas ecuaciones, publicadas en la década de 1860. Mostraban que un campo eléctrico variable crea un campo magnético y viceversa, de modo que ambos pueden sostenerse mutuamente como una onda viajera. Maxwell calculó la velocidad de esa onda y vio que coincidía con la velocidad medida de la luz. La luz, concluyó, es una onda electromagnética. Heinrich Hertz produjo ondas de radio en su laboratorio en 1887, le dio la razón y abrió el camino a la radio, la televisión y las redes inalámbricas.

Los efectos eléctricos y magnéticos son dos aspectos de una sola fuerza electromagnética, que además mantiene unidos los átomos y gobierna toda la química. El campo magnético de la Tierra nace del hierro fundido que se arremolina en su núcleo externo, y protege al planeta de buena parte del viento solar. Ese campo ha invertido sus polos norte y sur muchas veces; la última inversión completa ocurrió hace unos 780 000 años.

¿Sabías que…? En un cable doméstico, los electrones avanzan a la deriva a solo una fracción de milímetro por segundo. La luz se enciende al instante porque la señal eléctrica recorre el cable a una buena parte de la velocidad de la luz.

Cada bombilla encendida, cada llamada telefónica y cada brújula de barco descansan sobre una sola fuerza con dos caras.

La luz y el sonido

Casi todo lo que sabemos del mundo nos llega como uno de dos tipos de onda. La luz es una onda electromagnética, una ondulación de campos eléctricos y magnéticos que no necesita ningún medio y cruza el espacio vacío a 299 792 kilómetros por segundo. El sonido es una onda mecánica, una sucesión viajera de compresiones y expansiones en el aire, el agua o la roca. Sin materia que lo transporte no hay sonido en absoluto, y por eso las explosiones reales en el espacio son silenciosas, digan lo que digan las películas.

La luz visible es una franja estrecha del espectro electromagnético, con longitudes de onda que van de unos 380 nanómetros para el violeta a unos 700 para el rojo. Más allá del rojo están el infrarrojo, las microondas y las ondas de radio, algunas más largas que un campo de fútbol; más allá del violeta vienen el ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma, mucho más cortos que el ancho de un átomo. En la década de 1660, Isaac Newton hizo pasar la luz del Sol por un prisma de vidrio y mostró que la luz blanca es una mezcla de todos los colores del arcoíris. Hacia 1801, Thomas Young hizo pasar luz por dos rendijas estrechas y vio bandas claras y oscuras, una prueba sólida de que la luz se comporta como una onda.

La luz es tan rápida que podría dar unas siete vueltas y media a la Tierra en un segundo, y aun así la luz del Sol tarda unos ocho minutos y veinte segundos en llegarnos. Al pasar del aire al agua o al vidrio, se frena y cambia de dirección, una desviación llamada refracción que hace posibles las lentes, las gafas y los arcoíris.

El sonido es casi un millón de veces más lento. En el aire a 20 °C viaja a unos 343 metros por segundo; en el agua, a unos 1480; en el acero, a unos 5900. Esa diferencia explica la conocida regla de las tormentas: si se cuentan los segundos entre el relámpago y el trueno, cada tres segundos equivalen a un kilómetro más o menos. El tono de un sonido depende de su frecuencia. Un oído humano joven percibe entre unas 20 y 20 000 vibraciones por segundo, o hercios, un margen que se estrecha con la edad. Murciélagos y delfines usan ultrasonidos más agudos para orientarse por el eco, y los médicos los emplean para observar a los bebés antes de nacer.

La intensidad se mide en decibelios, una escala logarítmica en la que cada aumento de diez significa diez veces más intensidad sonora. Una biblioteca tranquila ronda los 40 decibelios, un martillo neumático los 100, y la exposición prolongada a más de unos 85 puede dañar el oído.

¿Sabías que…? La luz que sale de la superficie del Sol tarda solo minutos en llegar, pero la energía que transporta se liberó en el núcleo muchos miles de años antes, y pasó casi todo ese tiempo abriéndose paso lentamente hacia fuera.

La luz y el sonido son los mensajeros de los sentidos: una cruza el cosmos en silencio; el otro necesita el aire para hablar.

Relatividad y cuántica

Hacia 1900, la física parecía casi terminada. La mecánica de Newton describía el movimiento, las ecuaciones de Maxwell describían la luz y solo quedaban unos cuantos cabos sueltos. En menos de treinta años, esos cabos se deshicieron en dos revoluciones, la relatividad y la mecánica cuántica, que gobiernan lo muy rápido y lo muy pequeño y siguen siendo los dos cimientos de la física moderna.

En 1905, Albert Einstein, entonces un empleado de 26 años de la oficina de patentes de Berna, publicó su relatividad especial. Se basa en dos ideas: las leyes de la física son las mismas para todo el que se mueve a velocidad constante, y la velocidad de la luz es la misma para todos los observadores, vayan a la velocidad que vayan. Las consecuencias son asombrosas. Los relojes en movimiento atrasan, los objetos en movimiento se acortan en la dirección del desplazamiento y nada que tenga masa puede alcanzar la velocidad de la luz. La masa y la energía resultan intercambiables, según E = mc². Estos efectos son reales: unas partículas llamadas muones, creadas por los rayos cósmicos en lo alto de la atmósfera, sobreviven lo suficiente para llegar al suelo solo porque sus relojes van más despacio. La relatividad general de 1915 incorporó la gravedad, y con ella el descubrimiento de que los relojes marchan algo más deprisa a gran altura que en la superficie de la Tierra.

La teoría cuántica nació en 1900, cuando Max Planck vio que solo podía explicar el resplandor de los cuerpos calientes si suponía que la energía viene en paquetes diminutos, los cuantos. En 1905, Einstein propuso que la propia luz está hecha de esos paquetes, llamados después fotones, trabajo por el que recibió el Premio Nobel. A finales de la década de 1920, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Niels Bohr y otros habían construido la mecánica cuántica, en la que las partículas se comportan como ondas, pueden existir en una superposición de estados y tienen propiedades realmente indefinidas hasta que se miden. El principio de incertidumbre de Heisenberg, de 1927, afirma que nunca pueden conocerse con exactitud a la vez la posición y el momento de una partícula.

Por extraña que sea, la mecánica cuántica es una de las teorías mejor comprobadas de la ciencia, y está en todas partes. Los transistores de cada chip, los láseres, las luces LED y los escáneres de resonancia magnética dependen de ella. También la luz del Sol: los protones de su núcleo rara vez tienen energía suficiente para fusionarse, y solo lo logran mediante el efecto túnel cuántico, atravesando la barrera que debería mantenerlos separados.

¿Sabías que…? La navegación por satélite necesita las dos teorías de Einstein. Los relojes de los satélites GPS adelantan unas 38 millonésimas de segundo al día respecto a los del suelo, y sin corrección el error de posición crecería unos diez kilómetros diarios.

La gran tarea pendiente es unir ambas. La relatividad general describe lo grande y lo liso, la teoría cuántica lo pequeño y lo granulado, y en el interior de los agujeros negros o en el Big Bang se contradicen. Una teoría de la gravedad cuántica sigue siendo el premio más codiciado de la física, un siglo después de que empezaran las dos revoluciones.

Las máquinas simples

Mucho antes de los motores, la gente movía lo inamovible solo con geometría ingeniosa. Los antiguos griegos conocían varios dispositivos que cambian la intensidad o la dirección de una fuerza, y los sabios del Renacimiento fijaron una lista de seis máquinas simples: la palanca, la rueda y el eje, la polea, el plano inclinado, la cuña y el tornillo. Casi cualquier mecanismo, del abrelatas a la grúa, es una combinación de ellas.

El secreto es un intercambio. Una máquina simple nunca crea energía: cambia fuerza por distancia. Si se baja 50 centímetros el mango largo de una palanqueta, su punta corta sube solo 5, pero empuja con unas diez veces más fuerza. Los ingenieros llaman a esta proporción ventaja mecánica. El trabajo, fuerza por distancia, es el mismo en ambos extremos, menos lo que roba el rozamiento.

La palanca es el ejemplo más puro: basta una barra rígida y un pivote, el punto de apoyo. Los físicos distinguen tres clases según lo que queda en medio. El balancín o los alicates tienen el apoyo entre el esfuerzo y la carga. La carretilla pone la carga en medio, de modo que un jardinero levanta un buen peso. Las pinzas y la caña de pescar ponen el esfuerzo en medio, sacrificando fuerza para ganar velocidad y alcance. Arquímedes, que formuló la ley de la palanca en el siglo III a. C., habría presumido de que, con una palanca lo bastante larga y un lugar donde apoyarse, movería la Tierra.

¿Sabías que…? Tu antebrazo es una palanca de tercera clase. El bíceps se une a pocos centímetros del codo, así que debe tirar con varias veces el peso de lo que sostiene la mano.

Las demás máquinas son palancas y rampas disfrazadas. La rueda y el eje forman una palanca que gira sin fin: un volante grande permite a unas manos pequeñas girar un eje duro. La polea cambia la dirección del tirón, y un aparejo de varias poleas reparte la carga entre varios tramos de cuerda. El plano inclinado hace subir una carga poco a poco, y así se elevaban las piedras de los monumentos antiguos. La cuña son dos rampas espalda con espalda; cada hacha y cada cuchillo es una. El tornillo es una rampa enrollada en un cilindro, que convierte un giro en un empuje poderoso.

A Arquímedes se le atribuye un tornillo que eleva el agua, y sus descendientes aún drenan campos y mueven grano. Las máquinas simples son el alfabeto de la ingeniería, y nunca han pasado de moda.

La rueda

La rueda parece tan evidente que sorprende lo tarde que llegó. La humanidad cultivaba, tejía, navegaba y fundía cobre desde hacía milenios antes de que alguien pusiera una carga sobre discos rodantes. Las primeras ruedas aparecen hacia el 3500 a. C., y no servían para viajar: en Mesopotamia, los alfareros modelaban el barro sobre una pesada plataforma giratoria, el torno de alfarero.

Lo difícil nunca fue el círculo, sino el eje. Una rueda solo funciona si un eje liso y redondo encaja en un agujero redondo, lo bastante ajustado para no bailar y lo bastante holgado para girar. Hacía falta una talla precisa y, a ser posible, herramientas de metal. La recompensa fue enorme, porque el rozamiento de rodadura es mucho menor que el de deslizamiento. Un trineo cargado arrastra toda su base por el suelo; una rueda solo toca el camino en una franja estrecha y se despega de ella al girar.

Los vehículos con ruedas se extendieron con notable rapidez entre el 3500 y el 3000 a. C., y los arqueólogos aún discuten dónde nacieron: hay rastros tempranos en Mesopotamia, en las estepas al norte del mar Negro y en Europa central. Las primeras eran discos macizos de tablones unidos con clavijas, pesados y lentos, tirados por bueyes. Hacia el 2000 a. C., los constructores de carros de las estepas al este de los Urales dieron con la rueda de radios: más ligera, más elástica y lo bastante rápida para cambiar la guerra en toda Eurasia.

¿Sabías que…? La rueda de madera más antigua hallada, sacada de los pantanos de Liubliana, en Eslovenia, tiene unos 5150 años, y su eje se conservó junto a ella.

La rueda no era inevitable. En América, los artesanos mesoamericanos hacían figurillas con ruedas, pero nunca las usaron para el transporte. Sin caballos ni bueyes que tiraran de carros, y con terrenos escarpados o boscosos, los rodillos, las canoas y los porteadores resultaban más útiles. Inventar depende tanto de las circunstancias como del ingenio.

Los siglos siguientes perfeccionaron la idea. Las llantas de hierro encajadas en caliente sobre la madera hicieron duraderas las ruedas de carro. Los rodamientos de bolas, esbozados por Leonardo da Vinci y perfeccionados en el siglo XIX, dejan girar los ejes casi sin rozamiento. En 1888, John Boyd Dunlop, veterinario de Belfast, puso neumáticos de goma llenos de aire en el triciclo de su hijo, y el neumático pronto llevó bicicletas y luego coches. Mientras tanto, la rueda se había convertido en engranaje, noria, turbina, mecanismo de reloj y disco duro.

Hoy el mundo rueda sobre más de mil millones de coches, y todos dependen de aquella antigua alianza entre cubo y eje. El círculo era fácil. Lo que cambió la historia fue el agujero del centro.

La imprenta

Antes de la imprenta, cada libro de Europa se copiaba a mano. Un escriba podía pasar muchos meses con una sola Biblia, así que los libros eran escasos, caros y en su mayoría estaban guardados en monasterios, universidades y bibliotecas de los ricos. Hacia 1440, en la ciudad alemana de Maguncia, un orfebre llamado Johannes Gutenberg empezó a trabajar en un sistema que cambiaría todo eso en una sola vida.

Gutenberg no inventó la impresión. Los impresores chinos tallaban páginas enteras en bloques de madera hace más de mil años, y hacia 1040 un artesano llamado Bi Sheng creó tipos móviles de arcilla cocida. En el siglo XIII los coreanos ya fundían tipos de metal. Pero la escritura china necesita miles de caracteres, lo que hacía muy laboriosos los tipos móviles. El alfabeto latino, con un par de docenas de letras y algunos signos, era ideal.

¿Sabías que…? El libro más antiguo conservado impreso con tipos móviles de metal es el texto budista coreano Jikji, de 1377, unos 78 años anterior a la Biblia de Gutenberg.

El genio de Gutenberg fue unir varias piezas en un sistema que funcionaba. Un molde manual permitía fundir rápido letras idénticas con una aleación de plomo, estaño y antimonio, que se fundía con facilidad y quedaba dura. Una tinta grasa, más parecida al barniz que a las tintas acuosas de los escribas, se adhería al metal. Y una prensa de husillo, adaptada de las prensas de uva y aceituna, apretaba el papel de manera uniforme sobre los tipos entintados. El cajista componía las líneas, las sujetaba en un marco, entintaba, prensaba y repetía; después, los tipos se separaban para volver a usarlos.

Su gran obra, la Biblia de Gutenberg, se terminó hacia 1455. Se imprimieron unos 180 ejemplares y sobreviven unos 49, algunos en vitela y otros en papel. Luego la técnica se propagó como la pólvora. En 1500 había imprentas en más de 200 ciudades europeas, que ya habían producido millones de libros.

Las consecuencias fueron enormes. Los textos se unificaron, y los eruditos de toda Europa podían citar la misma página de la misma edición. Cuando Martín Lutero desafió a la Iglesia en 1517, sus argumentos impresos recorrieron Alemania en semanas e impulsaron la Reforma. Mapas, diagramas y tablas impresos alimentaron la Revolución científica, y los libros más baratos hicieron que aprender a leer valiera la pena para la gente común. Después llegaron los periódicos, los panfletos y, con el tiempo, las novelas.

Muchos historiadores sitúan la imprenta junto a la escritura entre los grandes giros de la comunicación humana. Hizo que las ideas fueran baratas de copiar y difíciles de destruir. Cuando el saber pudo multiplicarse, ya no pudo contenerse.

La máquina de vapor

El vapor es más antiguo de lo que parece. En el siglo I, Herón de Alejandría describió la eolípila, una esfera hueca que giraba al escapar chorros de vapor por boquillas curvas. Era una curiosidad, no una máquina. La verdadera fuerza del vapor esperó a un problema acuciante: en Gran Bretaña, el agua que inundaba las minas de carbón y estaño.

En 1712, el ferretero Thomas Newcomen instaló cerca de Dudley, en las Midlands inglesas, una máquina para bombear agua de una mina. Usaba vapor apenas por encima de la presión normal. El vapor llenaba un gran cilindro bajo un pistón; un chorro de agua fría lo condensaba, dejando un vacío parcial, y el peso de la atmósfera empujaba el pistón hacia abajo. Un gran balancín de madera oscilaba como un columpio y accionaba una bomba en el fondo del pozo. Era lenta y devoraba carbón, pero funcionaba, y se construyeron cientos.

El gran avance llegó de un fabricante de instrumentos de Glasgow que reparaba una maqueta de máquina de Newcomen en 1765. James Watt vio que calentar y enfriar el mismo cilindro en cada carrera desperdiciaba casi todo el combustible. Su respuesta fue un condensador separado: el vapor pasaba a una segunda cámara siempre fría, y el cilindro podía seguir caliente. Las máquinas de Watt gastaban alrededor de una cuarta parte del carbón. Con su socio Matthew Boulton añadió después el movimiento rotatorio, el doble efecto y un regulador de bolas que controlaba la velocidad automáticamente.

¿Sabías que…? Watt popularizó el término caballo de vapor para vender sus máquinas comparándolas con los caballos que sustituían, y la unidad de potencia, el vatio, lleva su nombre.

El movimiento rotatorio sacó el vapor de las minas. Las máquinas movían ahora la maquinaria de las fábricas de algodón, que ya no tenían que estar junto a ríos rápidos. Richard Trevithick construyó máquinas de alta presión tan compactas que podían moverse solas, y en 1804 su locomotora arrastró hierro por una vía en Gales del Sur. La Rocket de George y Robert Stephenson ganó las pruebas de Rainhill en 1829, y los ferrocarriles pronto cruzaron Gran Bretaña y luego el mundo. Los barcos de vapor atravesaron océanos sin depender del viento.

Juntas, estas máquinas impulsaron la Revolución industrial: las ciudades crecieron, los productos se abarataron y el humo del carbón oscureció el cielo. Quemar carbón a esa escala inició también el largo aumento del dióxido de carbono atmosférico que hoy impulsa el cambio climático.

El vapor no ha desaparecido. La turbina de vapor de Charles Parsons, de 1884, sustituyó los pistones por álabes giratorios, y las turbinas de vapor aún generan una gran parte de la electricidad mundial en centrales de carbón, gas y nucleares. El aliento de la tetera sigue moviendo el mundo.

La energía eléctrica

Durante casi toda la historia, la electricidad fue un truco de salón: una chispa del ámbar frotado, una descarga de una botella de Leyden. Convertirla en un suministro fiable exigió una cadena de descubrimientos. En 1800, Alessandro Volta apiló discos de zinc y cobre separados por cartón empapado en salmuera y construyó la primera pila, que dio a los científicos una corriente constante.

La clave de la producción a gran escala llegó en 1831, cuando Michael Faraday descubrió que mover un imán cerca de una bobina de hilo hace circular corriente por ella. Es la inducción electromagnética, y casi toda la electricidad se genera todavía así. Basta hacer girar un imán dentro de unas bobinas, o bobinas dentro de un imán. El giro puede venir del vapor, de un salto de agua, del viento o de un motor diésel; una central es, en el fondo, una máquina para hacer girar algo.

La luz dio a la electricidad su primer mercado de masas. Joseph Swan en Inglaterra y Thomas Edison en Estados Unidos desarrollaron bombillas incandescentes prácticas hacia 1879 y 1880, y el genio de Edison estuvo tanto en el sistema como en la bombilla: generadores, cables, contadores e interruptores. Su central de Pearl Street abrió en Nueva York en 1882 y suministraba corriente continua al sur de Manhattan. La creencia de que Edison inventó la bombilla de la nada es un mito: decenas de inventores lo habían intentado antes.

¿Sabías que…? Uno de los primeros suministros públicos de electricidad del mundo iluminó en 1881 las calles de Godalming, en Surrey, gracias a una rueda hidráulica en el río Wey.

La corriente continua tenía un defecto: no podía viajar lejos sin grandes pérdidas. La corriente alterna, defendida por Nikola Tesla y George Westinghouse, podía pasar por un transformador hasta alcanzar una tensión muy alta. A alta tensión, la misma potencia circula con una corriente menor, que desperdicia mucha menos energía calentando los cables. Tras la dura «guerra de las corrientes» de finales de la década de 1880 y la de 1890, ganó la alterna. La red nacional británica se construyó a finales de los años veinte y principios de los treinta.

La red moderna es un ejercicio de equilibrio a escala continental. Los generadores giran sincronizados, a 50 ciclos por segundo en Europa y 60 en Norteamérica. Las torres de alta tensión llevan la corriente a cientos de miles de voltios; las subestaciones la reducen; un último transformador entrega 230 voltios a los hogares. La oferta debe igualar a la demanda cada segundo, por eso los operadores vigilan los picos cuando millones de hervidores se encienden a la vez.

La electricidad cambió la forma del día. Las fábricas pudieron trabajar de noche, las neveras conservaron los alimentos y los ascensores hicieron posibles los rascacielos. Ahora los parques eólicos y solares se suman a la red, y el reto es almacenar su energía. Tras un simple interruptor se esconde una de las máquinas más grandes jamás construidas.

El vuelo

Durante milenios, volar fue cosa de pájaros y mitos. Los primeros humanos que dejaron el suelo no lo hicieron con alas, sino bajo una bolsa de aire caliente. El 21 de noviembre de 1783, en París, Jean-François Pilâtre de Rozier y el marqués de Arlandes sobrevolaron los tejados en un globo construido por los hermanos Montgolfier, papeleros de Annonay. El aire caliente es menos denso que el frío, así que la envoltura flotaba como un corcho en el agua.

Los globos van adonde los lleva el viento. El vuelo controlado con alas necesitaba una teoría, y el baronet inglés sir George Cayley la aportó hacia 1799. Dividió el problema en cuatro fuerzas: sustentación y peso, empuje y resistencia. Un ala fija daría la sustentación y un motor aparte, el empuje. En 1853, uno de sus planeadores llevó a un cochero reacio sobre un valle de Yorkshire. En la década de 1890, Otto Lilienthal realizó unos 2000 vuelos planeados en Alemania y publicó datos que inspiraron a dos fabricantes de bicicletas de Ohio.

El 17 de diciembre de 1903, en Kill Devil Hills, cerca de Kitty Hawk, en Carolina del Norte, Orville Wright voló el Flyer durante 12 segundos y unos 37 metros. El verdadero avance de los hermanos Wright fue el control. Construyeron un túnel de viento, tallaron hélices eficientes e inventaron el alabeo de las alas, una torsión para inclinarse y girar, antepasada de los alerones de todos los aviones actuales.

¿Sabías que…? El primer vuelo de los Wright recorrió unos 37 metros, menos que la envergadura de un Boeing 747.

Un ala genera sustentación desviando el aire hacia abajo. Su forma curvada y su ligera inclinación, el ángulo de ataque, aceleran el aire por encima y bajan allí la presión; al empujar el aire hacia abajo, el ala es empujada hacia arriba. La explicación escolar de que el aire de arriba debe «alcanzar» al de abajo es un mito: en realidad llega al borde de salida mucho antes.

El progreso posterior fue asombroso. En una docena de años, los aviones combatían en la Primera Guerra Mundial. En 1919, John Alcock y Arthur Brown cruzaron el Atlántico sin escalas. Frank Whittle en Gran Bretaña y Hans von Ohain en Alemania desarrollaron por separado el motor a reacción, y un reactor alemán voló por primera vez en 1939. En 1952, el de Havilland Comet inauguró el primer servicio comercial a reacción, y en 1970 el Boeing 747 puso los viajes en avión de fuselaje ancho al alcance de millones.

Hoy despegan unos 100 000 vuelos comerciales al día, y los aviones de pasajeros están entre los medios de transporte más seguros. Solo sesenta y seis años separan el Flyer de los Wright del primer vuelo del jumbo. Pocas tecnologías han subido tan alto, tan deprisa.

La medicina

Durante casi toda la historia, los médicos lucharon contra enfermedades que no podían ver. Se culpaba al aire viciado, los miasmas, o a desequilibrios de los humores del cuerpo. La cirugía era una apuesta desesperada, y la infección mataba a menudo a pacientes cuya operación había salido bien. En poco más de un siglo, un puñado de descubrimientos transformó la medicina más que los dos mil años anteriores.

El primero llegó del campo. Las ordeñadoras que contraían la leve viruela bovina parecían librarse de la viruela, una de las enfermedades más mortíferas de la historia. En 1796, el médico de Gloucestershire Edward Jenner introdujo material de una pústula de viruela bovina en el brazo de James Phipps, de ocho años, y demostró después que el niño resistía la viruela. La palabra vacuna viene del latín vacca, vaca. Una vacuna entrena al sistema inmunitario con un doble inofensivo, para que reconozca deprisa al invasor real.

Después llegó la teoría de los gérmenes: la idea de que muchas enfermedades las causan organismos microscópicos. En la década de 1840, Ignaz Semmelweis redujo las muertes en una maternidad de Viena obligando a los médicos a lavarse las manos. En 1854, John Snow vinculó un brote de cólera en Londres a una sola fuente de agua en Broad Street. En la década de 1860, Louis Pasteur demostró que los microbios causan la fermentación y la putrefacción, y Joseph Lister usó ácido fénico para mantener limpias las heridas quirúrgicas, con un fuerte descenso de las muertes. Robert Koch identificó luego las bacterias del carbunco, la tuberculosis y el cólera.

Los antibióticos llegaron casi por accidente. En 1928, Alexander Fleming volvió de vacaciones y vio que un moho, Penicillium, había matado las bacterias de una de sus placas. Convertir la observación en un fármaco llevó más de una década, hasta que Howard Florey, Ernst Chain y su equipo de Oxford purificaron la penicilina a principios de los años cuarenta, a tiempo de salvar incontables vidas en la Segunda Guerra Mundial. Los antibióticos atacan estructuras que tienen las bacterias y no las células humanas, como su resistente pared celular.

¿Sabías que…? La viruela es la única enfermedad humana erradicada. La Organización Mundial de la Salud la declaró desaparecida en 1980, tras una campaña mundial de vacunación.

Junto con el agua limpia, el saneamiento y una mejor alimentación, estos avances ayudaron a más que duplicar la esperanza de vida media en poco más de un siglo. Las enfermedades infantiles que llenaban los cementerios se volvieron raras allí donde se vacunaba. Las vacunas modernas se diseñan a velocidad récord: durante la pandemia de covid-19, las vacunas de ARN mensajero pasaron de la secuencia genética a la aprobación en menos de un año.

La batalla no ha terminado. Las bacterias evolucionan, y el abuso de antibióticos ha creado cepas resistentes que ignoran fármacos antes fiables. La gran lección de la medicina es que los enemigos más pequeños exigen la ciencia más paciente.

Los ordenadores

Un ordenador es una máquina que sigue instrucciones, y lo asombroso es que esas instrucciones se pueden cambiar. Un telar o una calculadora hacen un único trabajo; un ordenador puede convertirse en procesador de textos, simulador de vuelo o modelo meteorológico con solo cargar otro programa.

La idea es más antigua que la electrónica. En la década de 1830, el matemático inglés Charles Babbage diseñó la máquina analítica, un ordenador de engranajes de latón con un almacén de memoria, un «molino» de cálculo e instrucciones en tarjetas perforadas tomadas del telar de Jacquard. Nunca se terminó. Aun así, en 1843 Ada Lovelace publicó unas notas sobre ella que incluían un método para calcular los números de Bernoulli, a menudo considerado el primer programa informático, y previó que una máquina así podría manejar algún día música y símbolos además de números.

En 1936, Alan Turing describió una máquina imaginaria que lee y escribe símbolos en una cinta, y demostró que una sola de ellas podía, en principio, imitar a cualquier otra. Esta máquina universal es el corazón teórico de todo ordenador. La Segunda Guerra Mundial hizo urgente la teoría. En Bletchley Park, el Colossus de los descifradores, en servicio desde 1944, fue el primer ordenador digital electrónico programable. En Estados Unidos, el ENIAC, terminado en 1945, llenaba una gran sala, pesaba unas 30 toneladas y usaba unas 18 000 válvulas de vacío.

Por dentro, todo ordenador digital funciona en binario: todo se reduce a unos y ceros, encendido y apagado. Diminutos interruptores forman puertas lógicas que realizan operaciones como Y, O y NO; las puertas forman circuitos que suman números y los guardan; y miles de millones de circuitos forman un procesador. El transistor, inventado en los Laboratorios Bell en 1947, sustituyó las válvulas frágiles y calientes por una lámina de semiconductor. El circuito integrado, hacia 1958, reunió muchos transistores en un chip, y en 1971 el microprocesador Intel 4004 tenía unos 2300.

¿Sabías que…? Los ingenieros ya llamaban «bugs» a los fallos mucho antes de 1947, cuando se encontró una polilla en el ordenador Harvard Mark II y se pegó en su cuaderno de registro.

Gordon Moore observó en 1965 que el número de transistores de un chip se duplicaba a un ritmo constante, cada dos años aproximadamente según su estimación revisada de 1975. La tendencia se mantuvo durante décadas. Los chips más avanzados llevan hoy decenas de miles de millones de transistores, demasiado pequeños para verlos con un microscopio corriente, y un teléfono supera a los superordenadores de principios de los noventa.

Los ordenadores están en coches, lavadoras y bolsillos, y gestionan casi todo el dinero, el correo y los mapas del mundo. Por debajo de todo, una multitud inmensa de interruptores sigue saltando entre el cero y el uno.

Internet

Internet no es una sola cosa, sino una red de redes: decenas de miles de sistemas independientes, de universidades, empresas y gobiernos, que han acordado hablar el mismo idioma. Nadie la enciende y nadie la controla en solitario.

Sus raíces están en la Guerra Fría. En los años sesenta, Paul Baran en Estados Unidos y Donald Davies en Gran Bretaña propusieron por separado la conmutación de paquetes. En lugar de mantener abierta una línea, como en una llamada telefónica, el mensaje se trocea en pequeños fragmentos, que Davies llamó paquetes, cada uno con su destino. Los paquetes pueden viajar por rutas distintas y se reensamblan al final, así que la red sobrevive si falla un enlace. El 29 de octubre de 1969, ARPANET, financiada por Estados Unidos, envió su primer mensaje, de la Universidad de California en Los Ángeles a Stanford. El operador quería escribir LOGIN; el sistema se colgó tras dos letras.

¿Sabías que…? El primer mensaje enviado por ARPANET fue «LO», porque el ordenador receptor se colgó antes de que llegara el resto de LOGIN.

Redes distintas necesitaban una lengua común. En 1974, Vint Cerf y Bob Kahn describieron lo que sería TCP/IP, las reglas para dirigir los paquetes y asegurar que lleguen todos. ARPANET lo adoptó el 1 de enero de 1983, fecha que a menudo se considera el cumpleaños de internet. Cada dispositivo conectado tiene una dirección IP, un número que funciona como una dirección postal, y el sistema de nombres de dominio traduce nombres fáciles a esos números.

Internet y la World Wide Web no son lo mismo. En 1989, en el CERN, cerca de Ginebra, el científico británico Tim Berners-Lee propuso un sistema de páginas enlazadas, y en 1991 ya funcionaba el primer sitio web. La web funciona sobre internet, igual que el correo electrónico, las videollamadas y los juegos en línea. El CERN liberó gratis el software de la web, lo que ayudó a su expansión explosiva.

Físicamente, internet es sorprendentemente sólida. Los datos viajan como pulsos de luz por fibras de vidrio, y la inmensa mayoría del tráfico intercontinental cruza el fondo del mar en cables más o menos tan gruesos como una manguera de jardín. Los routers se pasan cada paquete de red en red, a menudo con una docena de saltos o más en una fracción de segundo. Enormes centros de datos almacenan y sirven páginas, vídeos y mensajes.

A mediados de la década de 2020, unas dos terceras partes de la humanidad estaban conectadas, unos cinco mil quinientos millones de personas. Internet ha transformado las compras, las noticias, la amistad, el trabajo y la política, y ha traído nuevos problemas, de la desinformación al cibercrimen. Empezó con un ordenador colgado y dos letras. Hoy transporta buena parte de todo lo que las personas se dicen.

La inteligencia artificial

La mayor parte del software sigue reglas escritas por un programador. La inteligencia artificial intenta que las máquinas hagan cosas que parecen requerir inteligencia: reconocer caras, traducir idiomas, jugar, responder preguntas. Su forma moderna más potente, el aprendizaje automático, no le da las reglas al ordenador. Le muestra ejemplos y deja que descubra las reglas por sí mismo.

La pregunta es antigua. En 1950, Alan Turing se preguntó si las máquinas podían pensar y propuso un «juego de imitación», hoy llamado test de Turing, en el que un juez conversa por escrito con un humano y una máquina ocultos. El término inteligencia artificial lo acuñó John McCarthy para un taller en el Dartmouth College en 1956, cuyos organizadores esperaban resolver problemas clave en un verano. No fue así. A los primeros éxitos siguieron largas y decepcionantes pausas conocidas como inviernos de la IA.

La idea que acabó imponiéndose se inspira, de lejos, en el cerebro. Una red neuronal artificial son capas de unidades simples conectadas por números ajustables llamados pesos. Los datos entran por un extremo, cada unidad suma sus entradas y transmite una señal, y por el otro sale una respuesta. Durante el entrenamiento, la respuesta de la red se compara con la correcta, y un método llamado retropropagación ajusta ligeramente cada peso para reducir el error. Al repetirlo con millones de ejemplos, la red se afina sola.

Durante décadas, las redes eran demasiado pequeñas y los datos, escasos. Después, los chips gráficos baratos, creados para los videojuegos, y la enorme reserva de imágenes y textos de internet lo cambiaron todo. En 2012, una red profunda llamada AlexNet ganó un concurso de reconocimiento de imágenes por amplio margen. En 2016, AlphaGo, de DeepMind, venció al campeón Lee Sedol al go, un juego que se creía demasiado sutil para las máquinas. En 2017, investigadores de Google publicaron la arquitectura transformer, que impulsa los grandes modelos de lenguaje actuales, entrenados para predecir la palabra siguiente en inmensas bibliotecas de texto. ChatGPT, lanzado a finales de 2022, los llevó a cientos de millones de personas.

¿Sabías que…? En 2024, los premios Nobel de Física y de Química reconocieron trabajos de IA, entre ellos a pioneros de las redes neuronales y la predicción de estructuras de proteínas de AlphaFold.

Estos sistemas son impresionantes, pero extraños. Un modelo de lenguaje puede escribir un soneto o arreglar un programa y, sin embargo, afirmar falsedades con total aplomo, porque predice texto verosímil en lugar de comprobar hechos. Los sesgos, el empleo, los derechos de autor, el consumo de energía y la seguridad se debaten hoy en gobiernos de todo el mundo.

Todos los inventos anteriores de esta parte ampliaban los músculos o los sentidos humanos. La IA es el primero que aspira a ampliar el propio pensamiento. Cómo se use lo decidirán las personas, no las máquinas.

Los orígenes humanos

Toda persona viva hoy pertenece a un árbol genealógico cuyas raíces están en África. Hace entre seis y siete millones de años, el linaje que daría lugar a los humanos se separó del que llevó a los chimpancés y, durante casi todo el tiempo transcurrido desde entonces, nuestros antepasados y sus numerosos primos vivieron solo en ese continente. Fósiles como Sahelanthropus, hallado en Chad y de unos siete millones de años de antigüedad, marcan los primeros pasos inciertos.

Caminar erguidos llegó mucho antes que los cerebros grandes. En 1974, en la región de Afar, en Etiopía, un equipo dirigido por Donald Johanson encontró a Lucy, una Australopithecus afarensis de 3,2 millones de años que medía alrededor de 1,1 metros, con un cerebro no mayor que el de un chimpancé y una pelvis hecha para andar. En Laetoli, Tanzania, unas huellas impresas en ceniza volcánica húmeda hace unos 3,6 millones de años muestran la misma zancada.

El género Homo apareció hace unos 2,8 millones de años y con él llegaron las herramientas de piedra, cerebros mayores y viajes más largos. Homo erectus, alto y de piernas largas, fue el primer viajero conocido: hace unos 1,8 millones de años ya había alcanzado Dmanisi, en Georgia, y más tarde Java y China. Le siguieron otras especies humanas, entre ellas los neandertales, robustos y adaptados al frío, de Europa y Asia occidental, y los misteriosos denisovanos, conocidos sobre todo por su ADN.

Nuestra propia especie, Homo sapiens, surgió en África. Los fósiles más antiguos hallados hasta ahora, en Jebel Irhoud (Marruecos), tienen unos 300 000 años. Pequeños grupos se aventuraron en Oriente Próximo más de una vez, pero la gran dispersión que pobló el resto del planeta comenzó hace unos 60 000 a 50 000 años. Los humanos modernos llegaron a Australia hace al menos 50 000 años, lo que exigía cruzar mar abierto; a Europa, hace unos 45 000 años; y a América, por un puente de tierra situado donde hoy está el estrecho de Bering, hace al menos 15 000 años y quizá antes.

¿Sabías que…? La mayoría de las personas cuyos antepasados vivieron fuera de África llevan entre un 1 y un 2 % de ADN neandertal, un recuerdo genético de encuentros ocurridos hace unos 50 000 años.

Esos encuentros muestran que la historia no es una escalera ordenada, sino un arbusto enmarañado. Varias especies humanas compartieron la Tierra a la vez, se encontraron y a veces tuvieron hijos en común. Hace unos 40 000 años los neandertales habían desaparecido, y también los denisovanos se desvanecieron, dejando a Homo sapiens como el último humano en pie. Como nuestra especie pasó la mayor parte de su historia en África, las poblaciones africanas actuales tienen más variedad genética que el resto del mundo junto.

Cada mapa, cada ciudad y cada lengua de este libro son obra de los descendientes de aquellos pocos miles de caminantes.

Los primeros agricultores

Durante cerca del 95 % de su historia, Homo sapiens vivió de la caza, la pesca y la recolección. Después, hace unos 12 000 años, en varias partes del mundo la gente empezó a hacer algo radical: en lugar de buscar el alimento, comenzó a cultivarlo. Este cambio, llamado revolución neolítica o agrícola, se desarrolló a lo largo de miles de años, pero transformó la vida humana más que nada de lo anterior.

Empezó en el Creciente Fértil, un arco de colinas y valles fluviales que va del Levante al sureste de Turquía y hasta los montes Zagros, en Irán. Allí, hacia el 9500 a. C., se empezó a cultivar trigo y cebada silvestres, junto con lentejas, guisantes, garbanzos y lino. Al resembrar las semillas de las plantas cuyas espigas no se desgranaban solas, los agricultores criaron sin saberlo cultivos que esperaban a la cosecha. En un milenio aproximadamente se domesticaron ovejas y cabras, y el ganado vacuno se crió a partir del enorme uro salvaje.

El Creciente Fértil no fue el único. La agricultura se inventó de forma independiente en al menos media docena de lugares: el arroz en el Yangtsé y el mijo en el norte de China, el taro y el plátano en las tierras altas de Nueva Guinea, la calabaza y luego el maíz en México, la papa en los Andes y el sorgo en el Sahel africano. El maíz es una proeza de selección: su antepasado silvestre, el teosinte, tiene mazorcas más pequeñas que un dedo meñique y granos encerrados en cápsulas duras como la piedra.

¿Sabías que…? Göbekli Tepe, en Turquía, un conjunto de pilares de piedra tallados de hasta unos 5 metros de altura, fue levantado hacia el 9500 a. C. por gente que todavía no practicaba la agricultura.

Un alimento que se podía almacenar permitía quedarse en un sitio. Las aldeas se convirtieron en poblados. Jericó tenía una muralla y una torre de piedra hacia el 8000 a. C., y Çatalhöyük, en Anatolia, desde alrededor del 7100 a. C., apiñaba a varios miles de personas en casas de adobe tan juntas que se entraba por agujeros en el techo. Llegaron la cerámica, el tejido, los graneros y la propiedad privada, y con los excedentes, los especialistas, los jefes y, con el tiempo, los reyes.

El trato tenía un lado oscuro. Los primeros agricultores solían trabajar más horas que los recolectores, comían una dieta menos variada y eran más bajos; sus esqueletos muestran más caries y más señales de hambre. Vivir cerca de los animales y unos de otros generó enfermedades nuevas, y la riqueza almacenada atraía a los saqueadores. Aun así, la agricultura alimentaba a muchas más personas por kilómetro cuadrado, y la población no dejó de crecer. Un mundo de quizá unos pocos millones de recolectores se convirtió, en diez mil años, en un mundo de cientos de millones.

Cada hogaza, cada cuenco de arroz y cada tortilla que se comen hoy son herencia de aquellos primeros campos.

Mesopotamia

El nombre Mesopotamia significa en griego «entre ríos», y esos ríos eran el Tigris y el Éufrates, que atraviesan el actual Irak. En la llanura del sur apenas llovía, pero los ríos traían el deshielo de las montañas de Turquía, y los campesinos que excavaban canales para repartir esa agua obtenían cosechas asombrosas de cebada. El grano sobrante alimentaba a gente que no cultivaba, y a partir del 4000 a. C., aproximadamente, crecieron aquí las primeras ciudades verdaderas del mundo.

La mayor era Uruk. Hacia el 3000 a. C. pudo albergar 40 000 personas o más tras unas murallas de unos 9 kilómetros, lo que la convertía probablemente en la mayor ciudad de la Tierra. Sus templos administraban tierras, trabajadores, rebaños y almacenes, y llevar la cuenta de todo ello produjo el invento más importante de la región. Hacia el 3300-3200 a. C., los escribas empezaron a imprimir marcas en tablillas de arcilla húmeda con una caña cortada. Al principio eran dibujos de ovejas, grano y jarras, pero con los siglos los signos se convirtieron en trazos en forma de cuña: la escritura cuneiforme, del latín «cuña». La escritura nació como contabilidad y creció hasta abarcar cartas, leyes, himnos y el Poema de Gilgamesh.

Sumer era un mosaico de ciudades-estado rivales, entre ellas Ur, Lagash y Kish, cada una con su dios protector. Hacia el 2334 a. C., Sargón de Acad las conquistó y creó lo que a menudo se llama el primer imperio. Más tarde, el rey Ur-Nammu levantó el gran zigurat de Ur, una montaña escalonada de adobe coronada por un santuario al dios lunar Nanna. Hacia el 1754 a. C., Hammurabi de Babilonia hizo grabar 282 leyes en una estela de basalto de más de dos metros, hoy en el Louvre. Las penas dependían del rango social: el «ojo por ojo» regía entre iguales, pero herir a un hombre común solía costar solo una multa.

¿Sabías que…? Los 60 minutos de una hora y los 360 grados de un círculo proceden de la costumbre mesopotámica de contar en base 60.

Los mesopotámicos dieron al mundo mucho más. Estuvieron entre los primeros en usar la rueda, hacia el 3500 a. C., observaron las estrellas, resolvieron problemas que hoy llamaríamos algebraicos y redactaron contratos, recibos y préstamos. Su éxito tuvo un coste oculto: siglos de riego dejaron sal en el suelo, y en el sur el trigo cedió paso a la cebada, más resistente, a medida que caían los rendimientos.

Los imperios se sucedieron, asirios, babilonios y persas entre ellos, hasta que Alejandro Magno tomó Babilonia en el 331 a. C. La escritura cuneiforme cayó en desuso hacia el siglo I d. C. y permaneció ilegible durante casi 1800 años, hasta que los estudiosos la descifraron en la década de 1850.

La historia, en el sentido más literal, empieza aquí: con los primeros registros escritos.

El antiguo Egipto

El antiguo Egipto fue, como dijo el historiador griego Heródoto, un don del río. El Nilo, de unos 6650 kilómetros, corre hacia el norte a través de un desierto donde casi nunca llueve. Cada verano, las lluvias monzónicas de las tierras altas de Etiopía hinchaban el Nilo Azul y, a partir de julio aproximadamente, el río se desbordaba en Egipto y dejaba una capa de rico limo negro. Los egipcios llamaban a su país Kemet, la tierra negra, y al desierto que lo rodeaba Deshret, la tierra roja. La frontera entre la vida y la esterilidad podía ser un solo paso.

La crecida marcaba el calendario. El año tenía tres estaciones de cuatro meses: Ajet, la inundación; Peret, cuando bajaban las aguas y se sembraba; y Shemu, la cosecha y las aguas bajas. La reaparición de la estrella Sirio al amanecer, justo antes de la crecida, señalaba el año nuevo. Los funcionarios medían la altura del río en nilómetros, escaleras y pozos de piedra con marcas, porque la altura de la crecida anunciaba la cosecha, y la cosecha fijaba los impuestos.

Hacia el 3100 a. C., el Alto y el Bajo Egipto se unieron bajo un solo rey, llamado tradicionalmente Narmer. Durante casi 3000 años, a lo largo de unas 30 dinastías agrupadas en los Imperios Antiguo, Medio y Nuevo, el faraón gobernó como un rey-dios que mantenía maat, el orden del universo. El Imperio Antiguo construyó las pirámides. La Gran Pirámide de Keops en Guiza, terminada hacia el 2560 a. C., alcanzaba unos 146 metros y fue la construcción humana más alta de la Tierra durante casi 4000 años. Contra la imagen popular, no la levantaron esclavos, sino cuadrillas organizadas de trabajadores, que recibían alojamiento, pan y cerveza, y eran enterrados en tumbas junto a la obra.

¿Sabías que…? Cleopatra VII vivió más cerca en el tiempo de la llegada del ser humano a la Luna que de la construcción de la Gran Pirámide.

La vida cotidiana era más rica de lo que sugieren las tumbas. Los campesinos cultivaban trigo almidonero, cebada y lino; los escribas escribían con cálamos de junco sobre papiro, un papel hecho con la planta que crecía en las orillas; y los jeroglíficos, con unos 700 signos de uso común, cubrían los muros de los templos. Mucho después de que la escritura cayera en el olvido, la piedra de Rosetta, grabada en el 196 a. C. con un mismo decreto en jeroglíficos, en demótico y en griego, permitió a Jean-François Champollion descifrarla en 1822.

Gobernantes del Imperio Nuevo como Hatshepsut, Akenatón, Tutankamón y Ramsés II construyeron templos en Karnak y Luxor y tumbas en el Valle de los Reyes. Más tarde gobernaron Egipto nubios, persas y griegos, y cuando Cleopatra murió en el 30 a. C. se convirtió en provincia de Roma.

Durante tres mil años, un solo río sostuvo una de las civilizaciones más longevas de la historia.

La antigua Grecia

La antigua Grecia nunca fue un solo país. Era un mosaico de más de mil ciudades-estado, cada una llamada polis, repartidas por valles rocosos del continente, islas del Egeo y colonias desde Hispania hasta el mar Negro. Compartían lengua, dioses y poemas épicos como la Ilíada de Homero, pero luchaban constantemente entre sí. De ese mundo pendenciero salieron ideas que todavía moldean nuestra forma de gobernar, de pensar y de jugar.

El experimento más famoso tuvo lugar en Atenas. Hacia el 508 a. C., el reformador Clístenes reorganizó a los ciudadanos en diez tribus y dio el poder al demos, el pueblo: de ahí democracia, «poder del pueblo». Todo ciudadano varón adulto podía hablar y votar en la Asamblea, que se reunía en una colina llamada Pnyx unas cuarenta veces al año para decidir sobre la guerra, la paz y las leyes. Un Consejo de 500, cincuenta hombres por tribu, preparaba sus asuntos. La mayoría de los cargos, y los grandes jurados de los tribunales, se elegían por sorteo, porque los atenienses creían que las elecciones favorecían a los ricos y famosos. Solo se elegía por votación a los diez estrategos. Cada año, los ciudadanos podían además votar el destierro por diez años de un político demasiado poderoso, escribiendo su nombre en un trozo de cerámica, un ostrakon: de ahí la palabra ostracismo.

Era una democracia con un electorado reducido. Las mujeres, los esclavos y los extranjeros residentes no votaban, de modo que solo participaba una minoría de quienes vivían en Atenas. Aun así, era notablemente directa: los ciudadanos no elegían representantes para que decidieran por ellos, sino que decidían ellos mismos.

¿Sabías que…? Los atenienses sorteaban a los jurados con un kleroterion, una losa de piedra con ranuras para las fichas con los nombres, en la que bolas blancas y negras que caían por un tubo elegían al azar filas enteras.

La Atenas del siglo V a. C. fue también escenario de una explosión del pensamiento. Sócrates lo cuestionó todo hasta ser condenado a muerte en el 399 a. C.; su discípulo Platón fundó la Academia; y el discípulo de Platón, Aristóteles, escribió sobre lógica, biología, política y poesía, y después fue preceptor del joven Alejandro Magno. Otros pensadores griegos, de Tales a Demócrito, que imaginó la materia hecha de diminutos átomos, intentaron explicar la naturaleza sin los dioses. Historiadores, dramaturgos y arquitectos nos dejaron el Partenón, la tragedia, la comedia y la propia palabra «historia».

Los Juegos Olímpicos, celebrados por primera vez según la tradición en el 776 a. C. en Olimpia en honor de Zeus, reunían cada cuatro años a ciudades rivales bajo una tregua sagrada. La prueba más antigua era una carrera de un estadio, unos 192 metros, y los atletas competían desnudos. Los Juegos duraron más de mil años antes de desaparecer hacia el 393 d. C., y se recuperaron en Atenas en 1896.

Pequeñas, discutidoras y a menudo en guerra, las ciudades griegas lograron inventar buena parte de la caja de herramientas de la civilización occidental.

La antigua Roma

Según la leyenda, Roma fue fundada en el 753 a. C. por Rómulo, un gemelo amamantado por una loba. En realidad nació como un grupo de aldeas en las colinas junto al río Tíber, gobernadas por reyes hasta el 509 a. C., cuando los romanos expulsaron al último y fundaron una república. El poder se repartió para que nadie pudiera retenerlo mucho tiempo: dos cónsules elegidos cada año, un Senado de aristócratas y asambleas de ciudadanos. La expresión latina res publica, «la cosa pública», dio al mundo una palabra.

La República creció mediante guerras y alianzas. En el 264 a. C. dominaba la mayor parte de Italia, y en tres guerras púnicas contra Cartago, la gran potencia naval del norte de África, sobrevivió a la invasión de Aníbal, que cruzó los Alpes con elefantes en el 218 a. C., y acabó destruyendo Cartago en el 146 a. C. La conquista trajo esclavos, botín y provincias, pero también generales ambiciosos con ejércitos más leales a ellos que a Roma. En el 49 a. C., Julio César cruzó el Rubicón con sus legiones, ganó una guerra civil y fue nombrado dictador; unos senadores lo apuñalaron en los idus de marzo del 44 a. C.

César nunca fue emperador. Ese título corresponde a su sobrino nieto y heredero Octavio, que derrotó a Marco Antonio y Cleopatra y en el 27 a. C. adoptó el nombre de Augusto. Mantuvo las formas de la República mientras ejercía el poder real, e inauguró dos siglos de relativa calma conocidos como Pax Romana. Bajo Trajano, en el 117 d. C., el imperio alcanzó su máxima extensión, unos 5 millones de kilómetros cuadrados desde el norte de Britania hasta el golfo Pérsico, con quizá 60 millones de habitantes. La propia ciudad de Roma tenía alrededor de un millón.

¿Sabías que…? La cúpula del Panteón de Roma, terminada hacia el 125 d. C., sigue siendo la mayor cúpula de hormigón sin armar del mundo.

Lo que mantenía unido el imperio era la ingeniería, el derecho y el latín. Unos 80 000 kilómetros de calzadas pavimentadas llevaban ejércitos, funcionarios y mercaderes; los acueductos abastecían fuentes y termas públicas; y el hormigón romano, hecho con ceniza volcánica, podía fraguar incluso bajo el mar. El derecho romano moldeó los códigos de buena parte de Europa, y el latín fue la lengua madre del francés, el español, el italiano, el portugués y el rumano.

El imperio resultó demasiado grande para gobernarlo desde un solo lugar. Diocleciano repartió su gobierno entre Oriente y Occidente en la década de 280, y Constantino, el primer emperador cristiano, fundó una nueva capital en Constantinopla en el 330. En el 476, un general germánico depuso al último emperador de Occidente, un adolescente llamado Rómulo Augústulo. La mitad oriental, que los historiadores llaman Imperio bizantino, duró hasta que los turcos otomanos tomaron Constantinopla en 1453.

Roma cayó, pero sus calzadas, sus leyes, su alfabeto y su calendario nunca han dejado del todo de funcionar.

La antigua China

La civilización china creció a orillas de dos grandes ríos, el río Amarillo en el norte y el Yangtsé en el sur, y es una de las pocas del mundo cuya lengua y escritura forman un hilo ininterrumpido de más de 3000 años. Su historia se cuenta tradicionalmente como una procesión de dinastías, familias gobernantes que ascendían, reinaban y caían.

La primera dinastía confirmada por la arqueología es la Shang, hacia el 1600-1046 a. C. Sus reyes consultaban a los antepasados: los adivinos calentaban omóplatos de buey y caparazones de tortuga hasta que se agrietaban, y luego grababan en el hueso la pregunta y la respuesta. Estos huesos oraculares, de alrededor del 1250 a. C. en adelante, contienen la escritura china más antigua conocida, y muchos de sus caracteres son antepasados reconocibles de los actuales. Los Zhou, que derrocaron a los Shang, justificaron su conquista con el Mandato del Cielo: el Cielo concedía el derecho a gobernar a una dinastía justa y se lo retiraba a una malvada. Inundaciones, hambrunas y rebeliones podían interpretarse como señales de que el mandato se había perdido.

Cuando el poder de los Zhou se desmoronó, China se dividió en estados rivales. En esa época convulsa, Confucio (551-479 a. C.) enseñó que el orden nace de la virtud, del respeto dentro de la familia y de gobernantes que dan buen ejemplo. Luego, en el 221 a. C., el rey de Qin venció a sus rivales y se proclamó Qin Shi Huang, el Primer Emperador. Unificó la escritura, la moneda, los pesos e incluso la anchura de los ejes de los carros, y fue enterrado junto a un ejército de unos 8000 soldados de terracota de tamaño natural, descubierto por unos campesinos que cavaban un pozo en 1974.

La dinastía Han (206 a. C.-220 d. C.) dio nombre al principal grupo étnico de China. Gobernó mediante funcionarios instruidos, abrió el comercio con Asia central por lo que llegarían a ser las rutas de la seda y vio cómo el funcionario de la corte Cai Lun perfeccionaba el papel hacia el 105 d. C. Dinastías posteriores, como los Tang, los Song y los Ming, trajeron la imprenta xilográfica, la pólvora y la brújula magnética.

¿Sabías que…? La Gran Muralla no se ve a simple vista desde la Luna: es muy larga, pero solo mide unos pocos metros de ancho y tiene casi el mismo color que el terreno que la rodea.

La Gran Muralla son en realidad muchas murallas. Qin Shi Huang unió antiguas defensas de tierra apisonada, los Han las prolongaron hacia el oeste, y la muralla de ladrillo y piedra que ve hoy la mayoría de los visitantes la construyeron los Ming entre los siglos XIV y XVII. Un estudio chino publicado en 2012 midió el conjunto de murallas conocidas y sus ramales en unos 21 000 kilómetros. Las torres de vigilancia se veían unas a otras, de modo que el humo de día y el fuego de noche llevaban la alarma a lo largo de la frontera mucho más rápido que un caballo.

Las dinastías iban y venían, pero la idea de una sola China, escrita en una sola escritura, las sobrevivió a todas.

La antigua India

En la década de 1920, unos arqueólogos que excavaban en el valle del Indo, en el actual Pakistán, sacaron a la luz algo que nadie esperaba: ciudades enteras, planificadas y construidas con ladrillo cocido, más antiguas que todo lo conocido entonces en el sur de Asia. La civilización del Indo, o harappa, floreció aproximadamente entre el 2600 y el 1900 a. C., y sus más de mil yacimientos conocidos abarcan una superficie mayor que el antiguo Egipto y Mesopotamia juntos.

Sus dos ciudades más conocidas, Harappa y Mohenjo-Daro, se trazaron con una disciplina notable. Las calles principales iban más o menos de norte a sur y de este a oeste, dividiendo la ciudad baja en manzanas. Las casas se construían con ladrillos de las mismas proporciones, 1:2:4, de un extremo a otro de la civilización. Muchas viviendas tenían pozo propio, zona de baño y letrinas, y las aguas residuales iban a desagües de ladrillo cubiertos bajo las calles, con aberturas para limpiarlos. Sobre la ciudadela elevada de Mohenjo-Daro estaba el Gran Baño, un estanque de unos 12 metros de largo, impermeabilizado con ladrillo ajustado y betún, que probablemente se usaba para baños rituales.

Los mercaderes del Indo usaban pesas de piedra normalizadas y comerciaban hasta Mesopotamia, adonde sus productos llegaban por mar. Marcaban sus mercancías con pequeños sellos cuadrados tallados con animales, entre ellos una bestia mítica de un solo cuerno, y breves líneas de signos. Esa escritura del Indo sigue sin descifrarse, en parte porque nunca se han hallado textos largos ni una inscripción bilingüe. Llama la atención que los arqueólogos no hayan encontrado grandes tumbas reales y apenas rastros de guerra. Hacia el 1900 a. C., al cambiar el curso de los ríos y debilitarse el monzón, las grandes ciudades se fueron abandonando.

¿Sabías que…? Mohenjo-Daro, una ciudad de quizá 40 000 habitantes, tenía desagües bajo sus calles más de cuatro mil años antes de que muchas ciudades europeas construyeran alcantarillas.

Siglos después, la llanura del Ganges se convirtió en el nuevo corazón de la India. Allí se compusieron los Vedas, las escrituras hindúes más antiguas, y hacia el siglo V a. C. enseñó Siddhartha Gautama, el Buda. Hacia el 321 a. C., Chandragupta Maurya tomó el poder y fundó el Imperio maurya, que en su apogeo abarcaba la mayor parte del subcontinente y se gobernaba desde la gran ciudad de Pataliputra, cerca de la actual Patna.

Su nieto Ashoka conquistó Kalinga, en la costa oriental, hacia el 261 a. C., en una guerra que, según su propio relato, mató o desarraigó a cientos de miles de personas. Horrorizado, se volvió hacia el budismo y hacia un gobierno basado en el dhamma, la ley moral. Sus edictos, grabados en rocas y en columnas de piedra pulida por todo el imperio, pedían tolerancia, bondad con los animales y respeto a todas las creencias. El capitel de los leones de su columna de Sarnath es hoy el emblema nacional de la India, y su rueda de 24 radios ocupa el centro de la bandera india.

De los desagües cubiertos a los edictos grabados, la antigua India dejó pruebas tempranas de ciudades pensadas para la salud pública y de un gobernante que se sometió a un código moral.

Las antiguas Américas

Cuando los europeos llegaron en 1492, América albergaba decenas de millones de personas y civilizaciones surgidas con total independencia de las de África, Europa y Asia. Habían domesticado el maíz, el frijol, la calabaza y la papa, construido ciudades y pirámides, y desarrollado escritura, matemáticas y astronomía, todo ello sin herramientas de hierro ni carros con ruedas, y sin grandes animales que montar o que tiraran de un arado.

Los mayas del sur de México y Centroamérica construyeron ciudades-estado en la selva tropical durante unos dos mil años. En su apogeo clásico, hacia el 250-900 d. C., ciudades como Tikal, Calakmul, Palenque y Copán levantaron pirámides y palacios de piedra caliza, y los reyes registraban sus reinados en monumentos de piedra tallada llamados estelas. La escritura maya, que combina signos de palabra y sílabas, es el sistema de escritura más completo de la América antigua, y hoy se puede leer en su mayor parte. Los astrónomos mayas seguían a Venus y predecían eclipses, y su calendario de Cuenta Larga utilizaba un signo para el cero. En 2018, un escaneo láser aéreo reveló decenas de miles de estructuras desconocidas ocultas bajo la selva del norte de Guatemala.

¿Sabías que…? Los mayas nunca desaparecieron: hoy unos seis millones de personas hablan lenguas mayas, y el cambio de ciclo de la Cuenta Larga en 2012 marcaba un nuevo ciclo, no el fin del mundo.

Los aztecas, o mexicas, fundaron Tenochtitlan en 1325 en una isla del lago de Texcoco. Alimentaban la ciudad con chinampas, campos elevados hechos con lodo del lago, y la unían a la orilla mediante calzadas. En 1519 pudo albergar unas 200 000 personas, más que casi cualquier ciudad de Europa, y el Templo Mayor, en su centro, tenía dos santuarios gemelos dedicados al dios de la guerra Huitzilopochtli y al dios de la lluvia Tláloc. Los aztecas gobernaban mediante el tributo y el miedo, y cuando llegó Hernán Cortés, decenas de miles de pueblos sometidos y resentidos se unieron a él. Tenochtitlan cayó en 1521, devastada sobre todo por la viruela.

En los Andes, los incas construyeron el mayor imperio de América, al que llamaban Tawantinsuyu, «las cuatro partes juntas». Desde alrededor de 1438, bajo Pachacútec, se expandieron desde su capital, Cuzco, a lo largo de unos 4000 kilómetros de montañas, gobernando quizá a 10 millones de personas. Una red de caminos de unos 40 000 kilómetros, con puentes colgantes de cuerda y corredores de relevos, mantenía unido el imperio. Sin escritura tal como la entendemos, los funcionarios incas llevaban las cuentas en el quipu, haces de cuerdas de colores anudadas. Machu Picchu, construido hacia 1450 como finca real, pasó del todo inadvertido para los españoles. Debilitado por la guerra civil y las epidemias, el imperio se derrumbó después de que Francisco Pizarro capturara al emperador Atahualpa en Cajamarca en 1532.

La conquista acabó con estos imperios, pero no con sus pueblos, cuyas lenguas, alimentos y saberes están entretejidos en el mundo moderno.

Las rutas de la seda

Las rutas de la seda nunca fueron un solo camino, y la seda era solo una de las muchas cosas que viajaban por ellas. Hasta el nombre es moderno: el geógrafo alemán Ferdinand von Richthofen acuñó el término Seidenstraße en 1877. Describe una red cambiante de pistas de caravanas, vados y rutas marítimas que, durante unos 1500 años, unió China con la India, Persia, Arabia, África y Europa.

Las rutas terrestres tomaron forma en el siglo II a. C. En el 138 a. C., el emperador Han Wudi envió hacia el oeste a un emisario, Zhang Qian, en busca de aliados contra los nómadas xiongnu. Fue capturado y retenido unos diez años, pero volvió con noticias de reinos ricos y de los magníficos caballos del valle de Ferganá. Los Han extendieron su poder hacia el oeste por el corredor de Hexi hasta el oasis de Dunhuang, donde las rutas se dividían para rodear por el norte y por el sur el temible desierto de Taklamakán, se reunían en Kashgar y luego cruzaban las montañas del Pamir.

Más allá estaba Asia central, donde Samarcanda y Bujará se enriquecieron. Durante siglos, los grandes intermediarios fueron los sogdianos, mercaderes cuya lengua se convirtió en idioma común de las rutas. Caravanas de camellos bactrianos de dos jorobas, capaces de cargar unos 200 kilos y de pasar días sin beber, iban de oasis en oasis y descansaban en posadas amuralladas llamadas caravasares. Muy pocas personas recorrían los más de 6000 kilómetros que separan Chang'an del Mediterráneo; las mercancías pasaban de mano en mano y su precio subía con cada intercambio.

¿Sabías que…? A comienzos del siglo I d. C., el Senado romano prohibió a los hombres vestir seda, que los moralistas condenaban como decadente y como una sangría del oro del imperio.

Hacia el oeste iban la seda, la laca, el papel y, más tarde, la porcelana. Hacia el este llegaban caballos, vidrio, plata, lana, uvas y vino. Más importante aún era lo que no se podía pesar. El budismo pasó de la India a China por estas rutas, dejando templos excavados en la roca como las cuevas de Mogao, en Dunhuang. También viajaron el islam, el cristianismo y el maniqueísmo, así como las matemáticas, la música, la medicina y el arte de fabricar papel, que llegó al mundo islámico en el siglo VIII. Y los gérmenes: la peste negra, que mató quizá a un tercio de los europeos a finales de la década de 1340, probablemente avanzó hacia el oeste por las rutas comerciales.

Las rutas florecieron sobre todo bajo imperios fuertes: los Han y Roma, la China Tang y el califato abasí y, en el siglo XIII, los mongoles, cuyo vasto dominio permitió a Marco Polo viajar a China y volver. Cuando los barcos aprendieron a cruzar los océanos, las rutas marítimas fueron asumiendo buena parte del comercio.

Mucho antes de que nadie hablara de globalización, las rutas de la seda ya habían cosido entre sí el Viejo Mundo.

El mundo medieval

La Edad Media se extiende aproximadamente desde la caída del Imperio romano de Occidente, en 476, hasta alrededor de 1500. Autores posteriores la llamaron época oscura, un lúgubre paréntesis entre la gloria de Roma y el Renacimiento. Quienes la vivieron la veían de otro modo. En esos mil años, Europa levantó sus catedrales, fundó sus primeras universidades en Bolonia, París y Oxford, e inventó el reloj mecánico.

La sociedad descansaba sobre la tierra. Con el feudalismo, el rey concedía fincas a los grandes señores a cambio de lealtad y soldados. Los señores cedían a su vez tierras a caballeros obligados a prestar servicio militar, y abajo del todo trabajaban los campesinos. Muchos eran siervos, atados al señorío de su amo: cultivaban sus campos además de sus propias parcelas y no podían marcharse sin permiso. Más que una pirámide ordenada era una maraña de promesas, pero el principio se mantenía: la tierra bajaba y el servicio subía.

El poder necesitaba murallas. Tras la conquista normanda de Inglaterra en 1066, los seguidores de Guillermo el Conquistador levantaron a toda prisa castillos de mota, una torre de madera sobre un montículo de tierra que dominaba un patio cercado. En un siglo, muchos se convirtieron en torres del homenaje de piedra. A finales del siglo XIII, los castillos de Eduardo I en Gales, como Beaumaris y Harlech, tenían anillos concéntricos de murallas: el atacante que superaba uno se topaba con otro.

La Iglesia era el otro gran poder. Los monasterios que seguían la Regla de san Benito, escrita hacia 530, repartían el día entre oración, trabajo y estudio. En sus escritorios, los monjes copiaban textos a mano sobre pergamino y preservaban el saber latino; una Biblia grande podía requerir las pieles de cientos de animales. Los monasterios también gestionaban hospitales, escuelas, granjas y cervecerías.

¿Sabías que…? Las personas cultas de la Edad Media sabían que la Tierra es redonda. La idea de que creían en una Tierra plana es un mito difundido en el siglo XIX.

Después llegó la catástrofe. La peste negra alcanzó Europa en 1347, probablemente a bordo de barcos procedentes del mar Negro. La bacteria Yersinia pestis, transmitida por pulgas, mató a entre un tercio y la mitad de los europeos en unos cuatro años. Los campos quedaron sin cultivar y escaseó la mano de obra, así que los supervivientes exigieron mejores salarios. Cuando los gobernantes intentaron congelarlos, estalló la ira, como en la revuelta campesina inglesa de 1381. Los viejos lazos de la servidumbre se fueron aflojando. La peste que vació las aldeas ayudó también a acabar con el mundo feudal.

La Edad de Oro islámica

En 762, el califa abasí al-Mansur fundó una nueva capital a orillas del Tigris. Bagdad se trazó como un gran círculo y en pocas décadas fue una de las mayores ciudades del mundo, cruce comercial entre China, la India, Persia y el Mediterráneo. Aproximadamente entre los siglos VIII y XIII, sabios de todo el mundo islámico la convirtieron en un centro del saber sin igual.

Su símbolo era la Casa de la Sabiduría, la Bayt al-Hikma, una biblioteca real que floreció con los califas Harún al-Rashid y su hijo al-Mamún, que reinó de 813 a 833. Impulsó un enorme movimiento de traducción. Las obras de Aristóteles, Euclides, Ptolomeo y el médico Galeno se vertieron al árabe, a menudo a través del siríaco, junto con historias persas y matemáticas indias. El mejor traductor, Hunayn ibn Ishaq, era cristiano: estudiosos de varias religiones trabajaban codo con codo.

Un material nuevo lo hizo posible. La fabricación de papel llegó de China al mundo islámico en el siglo VIII, y Bagdad tenía un molino papelero en la década de 790. El papel era mucho más barato que el pergamino, de modo que los libros se multiplicaron y los mercados de libreros llenaron las calles.

La traducción pronto se transformó en invención. Hacia 820, al-Juarismi escribió un libro sobre la resolución de ecuaciones cuyo título nos dio la palabra álgebra, de al-yabr, «restauración». Su propio nombre, latinizado, se convirtió en la palabra algoritmo. También ayudó a difundir los números decimales indios, con su cero, que Europa llamó después números arábigos. En El Cairo, Ibn al-Haytham (h. 965-1040) puso a prueba sus ideas sobre la luz con experimentos minuciosos y demostró que vemos porque la luz entra en el ojo, no porque el ojo emita rayos. En Persia, Ibn Sina, el Avicena de los europeos, terminó su Canon de medicina en 1025; se enseñó en las universidades europeas durante unos quinientos años.

¿Sabías que…? Muchas estrellas brillantes aún llevan nombres árabes, entre ellas Aldebarán, Altair, Deneb y Betelgeuse.

El saber viajó hacia el oeste a través de la España musulmana. La biblioteca de Córdoba era famosa en toda Europa, y después de que los cristianos tomaran Toledo en 1085, los estudiosos de la ciudad tradujeron libros árabes al latín, alimentando las universidades medievales y, más tarde, el Renacimiento.

La Edad de Oro no terminó de golpe, pero una fecha destaca. En 1258, los ejércitos mongoles saquearon Bagdad y destruyeron sus bibliotecas; los cronistas escribieron que el Tigris bajó negro de tinta. Para entonces, sus ideas ya habían recorrido el mundo.

El Renacimiento

Renacimiento significa «volver a nacer». La idea surgió entre eruditos italianos de los siglos XIV y XV convencidos de que el saber de la antigua Grecia y Roma se había perdido y debía revivirse. El poeta Petrarca rebuscaba en las bibliotecas de los monasterios textos latinos olvidados, y sus seguidores, los humanistas, estudiaban gramática, historia, poesía y ética: materias sobre la vida humana y no solo sobre Dios.

El movimiento arraigó en Florencia, rica ciudad de banqueros y comerciantes de lana. La familia Médici, banqueros del papa, gastaba a manos llenas en arte y erudición, y los gremios rivales competían por decorar las iglesias. Hacia 1415, el arquitecto Filippo Brunelleschi demostró la perspectiva lineal, un método geométrico para dar profundidad a una imagen plana, con líneas que convergen en un punto de fuga. Después coronó la catedral de Florencia con una cúpula construida sin el habitual andamiaje de madera por debajo, terminada en 1436. Sigue siendo la mayor cúpula de ladrillo del mundo.

Los artistas se volvieron célebres. Leonardo da Vinci (1452-1519) pintó la Mona Lisa, comenzada hacia 1503, y llenó cuadernos de estudios sobre anatomía, el vuelo y el agua, escritos en escritura especular. Miguel Ángel esculpió su David de mármol, de más de cinco metros de altura, entre 1501 y 1504, y luego pintó el techo de la Capilla Sixtina de 1508 a 1512. La leyenda dice que lo hizo tumbado boca arriba; en realidad pintaba de pie sobre un andamio, mirando hacia arriba con el cuello torcido. La escuela de Atenas de Rafael reunió a los grandes filósofos de la Antigüedad en una sala imaginaria.

¿Sabías que…? El David de Miguel Ángel se talló en un alto bloque de mármol que otros escultores habían empezado y abandonado décadas antes.

Una máquina difundió estas ideas más deprisa que cualquier artista. Hacia 1450, en Maguncia, Johannes Gutenberg desarrolló la imprenta de tipos móviles metálicos, y su Biblia apareció hacia 1455. En 1500 ya funcionaban imprentas en más de doscientas ciudades europeas y se habían impreso millones de libros. Los estudiosos podían comparar ejemplares idénticos, y las ideas nuevas ya no se dejaban contener con facilidad.

El Renacimiento llegó también al norte. Jan van Eyck perfeccionó en Flandes la pintura al óleo, Alberto Durero convirtió en Alemania el grabado en un arte mayor y el erudito Erasmo editó textos clásicos y cristianos para un público lector cada vez mayor. La palabra Renacimiento para toda la época no se popularizó hasta el siglo XIX, pero sus contemporáneos intuían algo nuevo. Aquella época enseñó a Europa a mirar el mundo con ojos nuevos y a dibujarlo en profundidad.