Hágase la luz

La ONU declaró 2015 como el Año de la Luz, en conmemoración de los mil años de publicación de ‘El libro de la óptica’, obra en la que se desarrolló una de las ideas más importantes en la historia de la física. Primera entrega de un especial que explora desde la ciencia todos los aspectos de este elemento.

Movimiento de las estrellas durante la noche sobre el monte Etna, última morada de Empédocles. / Marcello Falco - Flickr

“Entonces Dios dijo: ‘Hágase la luz’, y hubo luz”. Génesis 1:3

Vivimos en un mundo inundado y definido por la luz. Durante el día, la luz de la estrella que llamamos Sol calienta e ilumina nuestro planeta iniciando el ciclo en el cual existen todas las formas de vida que conocemos. Durante la noche, el firmamento se cubre de puntos luminosos que no son más que la luz de millones de soles mucho más lejanos. La progresión del día y la noche marca para nosotros el paso del tiempo y es la esencia misma de lo que consideramos natural. Sin embargo, pese a la regularidad de los días y las noches, la luz fue durante mucho tiempo un misterio que asociamos a la divinidad, a todo aquello que está más allá de nuestra comprensión, pero constituye una parte esencial de lo que somos. Para nuestros antepasados, la luz era la creación, la luz era Dios, entender los misterios de la luz era revelar la esencia de Dios y de nuestra existencia.

Para los antiguos griegos, la percepción de la luz a través de la visión era una de las formas en que penetramos en el universo. Probablemente el primer pensador occidental que formuló una teoría sobre la luz basada en esta idea fue Empédocles, un filósofo griego que vivió en la actual isla de Sicilia en Italia hace más de 2.500 años. Para él, partículas en nuestros ojos se aproximaban a partículas de la misma naturaleza en los objetos, y el contacto entre las dos constituía la visión. Es decir, vemos a los objetos cuando la luz se transmite desde nuestros ojos hasta alcanzarlos como si nuestros ojos fuesen un faro que revela el mundo a nuestro alrededor.

Empédocles es conocido por su teoría de los cuatro elementos (fuego, aire, agua y tierra), que consideraba como los ingredientes fundamentales de todo lo que existe. Algunas historias no confirmadas cuentan que terminó sus días arrojándose a las llamas del volcán en la cima del monte Etna para alcanzar la inmortalidad. Si bien su cuerpo no pudo haber sobrevivido a esa prueba, sus ideas sobre la luz se inmortalizaron en el trabajo de Aristóteles, Euclides y otros filósofos y matemáticos que lo sucedieron.

La idea de que la luz se mueve desde los ojos en línea recta hasta alcanzar los objetos permite explicar por qué los objetos se ven más pequeños cuando se encuentran más lejos o por qué parecen cambiar de forma cuando se sumergen en agua. Esta idea también permite usar los movimientos de las estrellas como guías para la navegación, y fue así como se expandieron las rutas comerciales que llevaron la influencia de los griegos hasta los confines del mundo conocido. Pero pasarían aún muchos años para entender la relación entre la luz y la realidad que percibimos a través de nuestros ojos.

En el ocaso de la civilización griega, el mundo europeo entró en una época de crisis. Guerras e invasiones destruyeron ciudades, se quemaron bibliotecas y se disolvieron comunidades de filósofos que estudiaban la naturaleza. Gran parte del conocimiento que había sido acumulado durante siglos se perdió para siempre.

Hace unos 1.300 años, Sicilia y algunos otros lugares en las costas del mar Mediterráneo quedaron dentro del dominio del islam, que se expandía desde el Norte de África. Bajo el islam, el conocimiento de los griegos tuvo un destino más afortunado que en otros lugares de Europa y Asia. La mayoría de lo que sobrevivió de las antiguas teorías sobre la luz se transmitió hasta nuestros tiempos gracias a los pensadores musulmanes que durante siglos tradujeron, editaron y debatieron los hallazgos y las ideas de los filósofos griegos. Por esto, no es una sorpresa que las bases de nuestro conocimiento de la luz están en el trabajo de un estudioso musulmán nacido en la ciudad de Basra (en el actual país de Irak): Abu Ali al Hasan ibn al Haytham, más conocido con Alhazen.

Alhazen, como muchos otros científicos en la historia de la humanidad, tenía que financiar sus investigaciones manteniendo estrechos lazos con los gobernantes de su tiempo. Cuentan algunas historias que el califa de El Cairo, Al Hakim, le ordenó a Alhazen, ya conocido por su profundo conocimiento en geometría y matemáticas, diseñar un plan para controlar las inundaciones producidas por el río Nilo. Alhazen sabía que esa labor era imposible (es aún muy difícil con la tecnología de nuestros tiempos) y que el fracaso significaba la pena de muerte, por lo cual decidió fingir locura para escapar a la ira del gobernante. Sin embargo, su plan no funcionó como imaginaba y fue puesto en confinamiento bajo constante vigilancia durante 10 años. Fue solamente con la muerte del califa que Alhazen fue puesto en libertad, y luego de demostrar que no estaba loco desarrolló una de las ideas más importantes en la historia de la física.

Alhazen demostró que los rayos de luz no salen de los ojos sino que, por el contrario, la luz llega a nosotros de forma independiente a nuestros sentidos. Este descubrimiento contradice las ideas de los antiguos griegos, que después de más de mil años se habían convertido en un dogma irrefutable en otras partes del mundo. Para Alhazen, la luz es independiente de nuestros ojos, el mundo es independiente de la percepción y la visión es apenas una herramienta con la que podemos descubrir la realidad que existe más allá de nosotros mismos, una idea que antecede lo que muchos años después se conocería como el método científico. Alhazen describió la forma en que la luz puede rebotar en los objetos, estudió la fisiología del ojo y enunció los principios que preceden a las cámaras fotográficas modernas y otros instrumentos ópticos en su trabajo El libro de la óptica, el cual cumple mil años en 2015.

El libro de la óptica se difundió en el mundo occidental en múltiples traducciones que influenciaron a personajes como Leonardo Da Vinci, Galileo Galilei y René Descartes, para mencionar apenas unos pocos. Las ideas de Alhazen constituyen los pilares de nuestro descubrimiento de la luz y de nuestro entendimiento del mundo a través de la ciencia. Es en reconocimiento al aniversario de El libro de la óptica, y considerando la importancia de las tecnologías basada en la luz para la vida moderna, que las Naciones Unidas han declarado 2015 como el Año Internacional de la Luz. Con motivo de esta celebración, y en colaboración con El Espectador, presentaremos durante este año una serie de historias en las que la luz es protagonista, desde el descubrimiento de la radiación de fondo del Big Bang hasta las transmisiones vía satélite, desde el descubrimiento de los rayos X hasta las terapias de radiación para combatir el cáncer, desde la cámara oscura de Alhazen hasta el cine en 3D. 

* Ph.D. Investigador colombiano del Instituto de Astrofísica Espacial (Francia).

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