Luz, más Luz

Alfredo Rodríguez Tébar

[Licht, mehr Licht, dicen que fueron las últimas palabras de J.W. v. Goethe en su lecho de muerte]

3 Y dijo Dios: Sea la luz; y fue la luz. / 4 Y vio Dios que la luz era buena; y separó Dios la luz de las tinieblas (del Génesis).

En mi anterior escrito, La Percepción de la Realidad, 2, del 1 de abril pasado, prometí una historia mínima de la luz y percepción visual, que ahora trataré de hilvanar.

La luz y la visión han sido objeto de reflexión y estudio desde el inicio del pensamiento humano. Muchos intuyeron que la luz fue lo primero que apareció al principio de los tiempos. Así lo hizo alguien a quien vengo citando con frecuencia, Robert Grosseteste (Figura 1), el profesor de Oxford, que llegó a ser obispo de Lincoln.  Escribió: «La luz física es la mejor, la más deleitable, la más hermosa de todas las entidades que existen. La luz es lo que constituye la perfección y la belleza de todas las formas físicas«; en su opúsculo De Luce explica cómo la luz fue un instrumento de Dios para crear el Universo, producto de una gran explosión que llenó todo el espacio concebible (una versión medieval del Big Bang). Leyendo a Grosseteste o a Hildegard von Bingen se da uno cuenta de que los tiempos medievales no fueron tan oscuros como nos dijeron, y que el Renacimiento que vino después despreció el medievo, mientras sobrevaloró el retorno a “la antigüedad clásica”, que dudo mereciera la pena en toda su dimensión.

Figura 1. Robertus Lincolnensis de Grosseteste, el obispo de Lincoln.

No estoy capacitado para tratar la luz desde un punto de vista de la Física ni tampoco desde un punto de vista de la Filosofía ni para decir más de lo que podéis encontrar en cualquier libro de texto de bachillerato. Solo sé un poquito de Fisiología y de la interacción de la luz con los seres vivos es de lo que voy a hablar, porque es la luz lo que nos ha inducido evolutivamente un sentido que nos permite interactuar con el mundo exterior; es el sentido de la vista (sin luz no se ve nada, claro).

Cualquier lugar de La Tierra puede ser iluminado la mitad del tiempo por el Sol; doce horas promediadas en un año. Los seres vivos, animales y vegetales aprovecharon la luz para vivir y crecer. Los primeros fueron las llamadas algas verdiazules que desarrollaron pigmentos (clorofilas) capaces de adquirir energía de la luz (fotosíntesis). La fotosíntesis es el verdadero punto de partida de la vida en su estado actual, el proceso biológico más importante; sin ella, la vida no existiría (bueno, hay bacterias capaces de vivir en ambientes reductores circunscritos, de los que sacan la energía, electrones, pero son una ínfima minoría entre los seres vivos). Somos hijos de la luz.

Los animales desarrollaron a partir de pigmentos unos sistemas fotosensibles que les permitieron interactuar con  el medio. A lo largo de la historia de la Filosofía y la Ciencia las explicaciones sobre la luz y la visión empezaron siendo variopintas y pintorescas. La cosa empezó por Empédocles de Acragas (Agrigento), el insigne filósofo de los cuatro elementos unidos por el amor y desunidos por el odio. El tío, una de las mentes más extravagantes de la Historia (se dice que acabó arrojándose al Etna) y de influencia tan perniciosa, concibió la visión como una emisión (extra-misión) de rayos de luz por parte de los ojos del que mira. «Pero, maestro ‒parece que le objetaron sus discípulos‒, si es así, ¿por qué no podemos ver de noche?». Empédocles quedó cortado, rascóse la cabeza y, finalmente, dio la explicación digna de su ingenio: «Es necesario que la luz que emiten nuestros ojos choque con la luz proveniente del Sol sobre la superficie de los objetos que finalmente vemos» «¡Ah, bueno! Así, sí» parece que exclamaron sus discípulos, del todo convencidos y como caídos de un guindo.

Creo que todo el mundo tiene el derecho de decir las tonterías que se le ocurran, pero lo que sí es lamentable es que las de Empédocles fueran creídas, aumentadas y propagadas por la gente de la Academia (Platón), como veremos después.

[Inciso: El cuento de los cuatro elementos de Empédocles fue convenientemente adaptado a la medicina por Galeno con su teoría de los cuatro humores. Escribí sobre este particular en Anti-Progreso, 2 (la Circulación de la Sangre, parte A) en esta web el pasado 29 de noviembre].

Como en tantas cosas, uno de los genios más grandes y más atacados que ha parido la Humanidad, Demócrito de Ábdera, se adelantó a su tiempo proponiendo una teoría corpuscular de la luz unos veinte siglos antes que Isaac Newton. Son los objetos los que reflejan la luz del Sol o del fuego, desprendiendo unos corpúsculos que llegan a nuestros ojos. Esta materia que emiten los objetos y excita el ojo fue llamada ειδωλα (éidola) por Demócrito. El razonamiento de este hombre era impecable: otro sentido como el tacto funciona porque la materia presiona y excita nuestra piel, pues de forma similar, la éidola, una materia emanada por los objetos que lucen, excita nuestros ojos. En esencia, Demócrito proponía la intra-misión: la luz era reflejada por los objetos y entraba en el ojo.

No solo no fue creído por los dictadores intelectuales de la Academia, sino que estos le desprestigiaron y sus libros fueron quemados en Atenas por orden de Platón. Este seguía la aberrante teoría de la extra-misión de Empédocles sobre la visión proponiendo, para poner su granito de arena, un “fuego visual” que proyectan nuestros ojos sobre los objetos, que entra en “coalescencia” con el fuego que emite el Sol u otras fuentes de luz sobre la superficie de las cosas que finalmente vemos (sus ideas extra-misivas fueron repetidamente expuestas en la República y en el Timeo; son fáciles de encontrar en internet).

Aristóteles no estuvo de acuerdo con su maestro (ignoro si Platón ya había fallecido y legado la dirección de la Academia a su sobrino Espeusipo, relegando a Aristóteles, quien tuvo que largarse a fundar su Liceo). Tampoco estuvo de acuerdo con Demócrito a quien criticaba que para la visión debiera haber un contacto físico entre el objeto a ver y el ojo, como si la visión fuera como el sentido del tacto (S.B. Briones en  http://asclepio.revistas.csic.es/index.php/asclepio/article/view/540/550). Escribió en De Anima el estagirita: “Demócrito y la mayoría de los filósofos naturalistas que hablan de la percepción incurren en un gran absurdo, pues reducen al tacto toda la percepción”. Se equivocaba; ciertamente, como en el tacto, debe haber algo material que dimane del estímulo externo sea para ver (corpúsculos de luz) u oír (comprensión del oído por ondas de aire de determinadas frecuencias). No obstante, tampoco siguió fielmente las ideas del fuego mágico ocular de su maestro; creía que en el acto de ver, el ojo se trasformaba con y como el objeto que veía; las cualidades del objeto ‒forma, tamaño, color‒ se transmiten, vía aire en este caso, al ojo y del ojo al alma. Excepto Demócrito, ningún otro filósofo dijo una sola palabra sobre la naturaleza de la luz o del “fuego visual”, pese a que algunos como Euclides, un “extra-misivo”, estableció la transmisión de la luz en línea recta y aportó valiosos datos geométricos sobre la refracción. Fue una pena que Aristóteles diera tantos rodeos por empecinarse en no aceptar las teorías de Demócrito. La animosidad de los atenienses contra la Filosofía materialista, el Atomismo, de Demócrito y la Escuela de Mileto ha sido uno de los mayores atentados al pensamiento y al progreso en toda nuestra Historia (os debo una explicación y os la voy a pagar)

La teoría del “Fuego visual” fue seguida por Galeno y, tal vez por Claudio Ptolomeo (se han perdido libros suyos donde seguramente hablaba de la luz y visión).

[Inciso: Es sorprendente conocer que buena parte de la gente normal cree hoy día en la extra-misión, o sea, que son los ojos los que emiten la luz que se proyecta sobre los objetos; parece que el 50% de los estudiantes de ‘college’ norteamericanos lo cree. Es posible que los antiguos vieran que a ciertos animales nocturnos les brillan los ojos en la oscuridad y dedujeran que todos los ojos emitían luz. A los gatos y otros felinos les brillan los ojos de noche porque entre las dos capas de la retina –la neuroretina y el epitelio pigmentado– tienen unos cristales reflectantes que reaprovechan la luz, reflejando los fotones que en primera instancia no excitaron los foto-receptores; es por lo que ven bien por la noche]

[Otro inciso: parece que Claudio Ptolomeo sí creía en la intramisión, pero encontraba difícil de explicar cómo podía el ojo calcular las distancias de los objetos, necesaria para distinguir objetos de distinto tamaño pero que pueden impresionar similarmente la retina si los más grandes están más lejos. Se inventó la idea de que los ojos emiten unos efluvios para calcular las distancias de los objetos]

Las ideas de Demócrito tuvieron menos seguidores, seguramente por la destrucción de sus obras. El atomismo fue seguido por Epicuro (s. IV-III a.C). y por el romano Lucrecio (s. I a.C.), pero no sentaron escuelas duraderas ni sus ideas sobre la visión trascendieron, lo que supuso un estancamiento de 1.500 años en el progreso de los pueblos occidentales.

Sin la menor duda, Abū ‘Alī al-Hasan ibn al-Hasan ibn al-Haytham, latinizado por Alhacén, ha sido uno de los genios más grandes que ha dado este mundo. No solo era genial, sino también pintoresco. Para escribir sobre Alhacén me he guiado, entre otros, por A. González-Cano http://arbor.revistas.csic.es/index.php/arbor/article/view/2065/2615).  Su vida estuvo salpicada de episodios excepcionales. Sobre todo cuando se fingió loco para escapar de la ira de al-Hakim, el califa fatimí de Egipto, a quien había asegurado que él podría construir una presa (en Asuán) para regular el flujo del Nilo. Resulta que cuando navegó Nilo arriba y vio la magnificencia de los templos de Karnak y Luxor, pensó que, si los antiguos egipcios no habían construido una presa sobre el Nilo, no era posible construirla. Durante su tiempo de “locura” recluido en su casa escribió libros de ciencia entre ellos Kitāb al-manāẓir o Tratado de Óptica, en siete volúmenes, escrito entre 1015 y 1030, quizá en 1021, hace ahora mil años. He leído en alguna parte que fue traducido al latín en Toledo, quizá por Gerardo de Cremona (el mismo que tradujo el Canon de Avicena) alrededor de 1180 (escribí sobre la Escuela de Traductores de Toledo en mi escrito Anti-Progreso, 2 (la Circulación de la Sangre, parte B) de 6 de diciembre, 2020). Si esto fuera cierto, habría sido conocido por Grosseteste y no parece que fue así. Debió traducirse después del 1250 con los títulos De Aspectibus y Perspectiva y fue entonces conocido y estudiado por Roger Bacon, discípulo de Grosseteste, quien hizo un resumen de todo el tratado, que llegó a ser muy leído y estudiado en las universidades europeas durante varios siglos.

Alhacén es considerado por muchos como el primer científico moderno e inventor del método científico. Fue un experimentalista consumado. Su producción es inmensa; aquí solo voy a mencionar brevemente tres temas que desarrolló sobre la luz y la visión y que tuvieron una gran influencia en un alto número de científicos y filósofos europeos de siglos posteriores.

i) La intra-misión y la naturaleza de la luz.

Al tiempo de Alhacén, la teoría de la extra-misión ganaba por goleada (parece mentira cuánto daño hicieron Empédocles, Platón y Euclides al estudio de la visión). Alhacén había estudiado cuanto texto griego se volcó al árabe en la Escuela de la Sabiduría de Bagdad (él había nacido en Basra/Basora en 965). No he podido encontrar si Alhacén conocía la Filosofía de Demócrito, pero el hecho fue que adoptó como cierta no solo la intra-misión, sino la naturaleza material (corpuscular) de la luz que se transmite en línea recta a una velocidad enorme, pero finita.

En la segunda mitad del s. XVII, Isaac Newton postuló la naturaleza corpuscular de la luz. En una de sus frecuentes y ácidas disputas con Robert Hooke argumentó que él, Newton, un hombre de pésimo carácter, veía más lejos por “estar subido sobre hombros de gigantes” (on shoulders of giants). La frase no era original suya pero sí refleja el hecho de que la ciencia se apoya sobre conocimientos previos de otros que precedieron. Sin duda Newton estaba pensando en los hombros de Demócrito y Alhacén.

[Inciso: las disputas sobre la naturaleza de la luz, si es una partícula o si es una onda (según postuló Huygens algunos años después de que Newton propusiera su teoría), llenaron el panorama científico europeo desde la segunda mitad del s. XVII hasta principios del s. XX. La Mecánica Cuántica solucionaría el problema. La luz es una partícula (fotón) con una onda asociada, una ondícula, como sintetizaría Louis, príncipe de De Broglie].

ii) La visión de los objetos.

Alhacén fue el primero en construir una camera obscura (estenopeica). Se dice que durante su confinamiento en una celda oscura, veía entrar la luz por un agujerito que proyectaba imágenes invertidas del exterior sobre la pared de enfrente. Sin conocer las lentes en profundidad y en particular el cristalino, intuyó que el ojo se portaba como una cámara oscura y las imágenes iluminadas del exterior se proyectaban sobre la parte posterior del globo ocular y que los nervios ópticos conducían la imágenes hasta el cerebro (Figura 2). Aun así no he podido encontrar datos ciertos de que Alhacén propusiera la formación de la imagen en la retina, sino más bien en el cristalino y en el humor vítreo. De cualquier forma, De Aspectibus fue bien conocido por Johannes Kepler, quien fue el que estableció el esquema definitivo de la trasmisión de la imagen en la retina y de ahí, vía nervio óptico, al cerebro.

Figura 2. Interpretación de al-Farisi sobre el esquema de la visión de Alhacén, un siglo después. Se pueden observar arriba los nervios ópticos y su entrecruzamiento (quiasma) antes de llegar al cerebro.

iii) La inferencia inconsciente.

En mis anteriores escritos sobre La Percepción de la Realidad 1-3 mencioné cómo la retina no era suficiente para trasmitirnos la complejidad de la realidad exterior. Conté algo de la historia de Hermann von Helmholtz quien intuyó la necesidad de una elaboración cerebral para completar el simple esqueleto de las sensaciones que percibía la retina. von Helmholtz a tal elaboración la llamó inferencia inconsciente (ahora llamada predictiva o estadística). El físico y fisiólogo brandemburgués conocía y había citado en otros contextos los trabajos de Alhacén, pero no quiso hacerlo o no advirtió que la inferencia perceptual había sido formulada por Alhacén nueve siglos antes.

Alhacén fue también consciente de la limitación de la retina percibiendo un mundo exterior y concibió que, en el cerebro, la sensación recibida se completaba con la memoria y las experiencias previas. No la llamó “inferencia”, sino juicio perceptivo. (Charles G. Gross, Ibn Al-Haytham on Eye and Brain, Vision and Perception en https://muslimheritage.com/ibn-haytham-eye-brain/).

Nota final

Hemos visto que los hombros de Demócrito y Alhacén eran muy sólidos y soportaron el peso de muchos autores; no solo de los mencionados (Bacon, Kepler, Newton…), sino de otros muchos físicos y filósofos europeos entre el s. XIII y el XIX.

Releyendo este escrito, lo veo algo peñazo. Prometo que mi próxima contribución, dedicada a la transición del arte medieval al renacentista, será más amena (y tendrá bellas figuras). Gracias por leerme.

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