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15 de diciembre de 2017

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Un espejo en forma

03/09/2008

Las palabras pueden hablar mucho, pero decir poco. La reciente imagen del gran espejo primario del GTC completado dice mucho por sí sola. Por fin, el Universo ya tiene un espejo a su medida en el que mirarse. Pero no nos vamos a detener en la descripción de sus dimensiones, sino en su forma. Para conseguir un espejo de más de 10 metros de diámetro, fue necesario dividirlo en 36 segmentos hexagonales. ¿No les recuerda a algo?

En la naturaleza algunas formas son más frecuentes que otras. La esfera, por ejemplo, es la forma más probable y la más favorecida por la selección fundamental. Desde una burbuja hasta un planeta o una estrella, la esfera protege, rueda, aísla; es la forma más simétrica y estable, la menor superficie que encierra un volumen dado. La complejidad de un objeto coincide con la complejidad de su entorno. La forma nace generalmente de la necesidad. Cuando un objeto no se adapta a los caprichos de la realidad inmediata le ocurre lo mismo que a la bicicleta estática: acaba en el trastero. En cambio, cuanto más insistentemente se exhibe una forma, más certezas tenemos del alcance de su función.

En el caso de las esferas, su profusión es muy probable cuando hay pocas restricciones, cuando el espacio es homogéneo y no hay direcciones privilegiadas. En ambientes muy uniformes, como un Universo casi vacío y un planeta cubierto de agua, es lógico que sea la forma más frecuente. Sin embargo, cuando las cosas empiezan a complicarse, las formas cambian. Si constreñimos un conjunto de círculos o esferas, estos empezarán a competir entre sí por el espacio. Un círculo admite estar rodeado por seis círculos iguales en contacto con él pero, si la presión sigue aumentando, el espacio que queda entre los puntos de tangencia desaparece, dando como resultado un conjunto de hexágonos. Lo podemos comprobar apretando un puñado de pajitas de refrescos; al poco, en lugar de cilindros obtendremos prismas hexagonales.

Es decir, una superpoblación de círculos en competencia por el espacio plano genera hexágonos. El éxito de esta forma hace que los podamos encontrar en multitud de objetos: en una colmena de abejas, en el caparazón de una tortuga, en los ojos de los insectos… y, obviamente, en el espejo primario del GTC. Esta relación no es casual. En ingeniería es habitual recurrir, incluso de forma inconsciente, a la naturaleza como principal fuente de inspiración para encontrar soluciones sencillas a problemas que parecerían imposibles de superar.

Si bien buscar diferencias es bueno para entrenar la observación, encontrar parecidos es el mejor ejercicio para el entendimiento. Así, al igual que los ojos facetados de los insectos, compuesto por varios miles de lentes hexagonales o facetas, el GTC divide su espejo primario en 36 segmentos hexagonales. En ambos casos cada lente funciona como un píxel, fabricando una imagen de una sola mancha de luz. Gracias a este sistema de concentrar rayos de luz con lentes, el ojo de los artrópodos y los espejos de los telescopios consiguen incrementar su capacidad de visión. Para un insecto cuanto mejor se percibe el entorno más facilidades se tienen para encontrar comida y evitar ser cazado; para un telescopio, una mayor visibilidad equivale a poder observar objetos más tenues y distantes en el Universo y, por lo tanto, a una mayor comprensión del aparatoso mobiliario cósmico.

Al eliminar los huecos que los círculos no pueden ocupar, el hexágono es también una forma ideal para ahorrar espacio. Precisamente, como las celdas hexagonales de una colmena, el GTC no tiene espacio que perder y mucho material que ahorrar, pero con la diferencia de que no trata de guardar miel, sino de recolectar luz. Pero si existe una función en la naturaleza que el hexágono sepa hacer es la de pavimentar espacios, con especial éxito cuando se trata de superficies esféricas, como el caparazón de las tortugas o la corteza de una piña. Por ello, gracias al hexágono se ha conseguido que el espejo primario del GTC tenga una perfecta superficie hiperbólica cóncava que, como un recipiente abierto, recoge y concentra toda la luz y la envía al resto de los espejos, secundario y terciario, encargados de conducir la luz de las estrellas a los focos deseados para su estudio.

No es casualidad que Jorge Luis Borges dotara a su Biblioteca de Babel, donde se concentraba el conocimiento absoluto, de un número infinito de galerías hexagonales y que un espejo en el zaguán duplicara su apariencia. Hexágonos y espejos estaban condenados a encontrarse, como también coinciden y encajan las piezas de un puzle. El hexágono no sólo ha supuesto la mejor solución a la dificultad que suponía construir, manipular y trasladar enormes espejos de un solo bloque y a la vez ahorrar espacio, sino que, sumado a las excepcionales dimensiones del espejo primario del GTC, se ha revelado como la mejor geometría para reflejar el Universo.

Iván Jiménez Montalvo

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