Revista Ciencias

Darwin y Wilson argumentan a favor de la inferioridad de la mujer

En la primera parte, publicada en el número 10 de esta revista, se inició la discusión del papel asignado a la mujer en cuanto a su posición humana y los diversos conceptos biológicos asociado a ésta. En esta segunda entrega pretendemos analizar lo dicho por algunos biólogos respecto a la condición social de los sexos. Más que haber hecho una selección a priori de los autores, fuimos buscando a quienes han abordado este tema a partir del terreno biológico.   

CARACTERIZACION DE LOS SEXOS EN LA ESPECIE HUMANA SEGUNA CHARLES DARWIN    

Con Darwin la biología adquiere su expresión plena cuando en el siglo XIX desarrolló la teoría de la evolución que planteaba un nuevo enfoque totalizante acerca de los problemas de los organismos vivientes.    

El carácter revolucionario de la obra de Darwin, como señala Prenant,¹ es hacer de la biología una ciencia completamente digna de este nombre, La revolución biológica puede resumirse casi con el nombre de Darwin. El darwinismo afirma que el mundo vivo es resultado de la evolución, la cual se realiza por medios puramente materiales y que la especie humana es uno de sus productos; en consecuencia su origen es puramente material. Con Darwin la concepción de la especie humana cambia de manera radical; a partir de él dejaba de creerse en la creación divina. Debido a esto, las objeciones más fuertes a la teoría fueron presentadas por la Iglesia. Finalmente, las ideas de Darwin —en principio revolucionarias— terminaron por sustituir a las ideas teológicas. Ahora se explicarían las jerarquías en base a la lucha por la existencia.   

A partir de los planteamientos hechos por Darwin en su teoría evolutiva, se impulsa a la valoración de la “naturaleza humana” y con ello se intenta dar una explicación de las leyes que rigen la sociedad humana en base a su condición biológica. Los autores a los que nos referimos, tienen esta misma pretensión; no podrían explicarse sin hacer referencia a los postulados de Darwin.    

En la primera parte de El origen del hombre y la selección en relación al sexo, Darwin expone su teoría acerca de la ascendencia de éste; en la segunda explica lo que es la selección sexual y dedica un capítulo a la descripción de lo que él llama características sexuales secundarias como resultado de la acción de las selecciones natural y sexual.   

Para Darwin la selección sexual “depende de las ventajas que unos individuos tienen sobre otros del mismo sexo y especie desde el solo punto de vista de la reproducción”;² esto significa que si un carácter hace a ciertos individuos más atrayentes para el sexo opuesto, o bien si un carácter dado aumenta la eficacia competitiva con respecto a individuos del mismo sexo, entonces será favorecido por la selección sexual. Ahora bien, como los distintos caracteres de la eficacia biológica pueden no estar correlacionados, entonces la selección sexual actuará favoreciendo un balance general de ventajas y desventajas.    

Darwin afirmaba que debido a que las “pasiones” del macho en su mayoría se presentan con más fuerza que en las hembras y es principalmente en ellos donde actúa la selección sexual en tanto que la hembra —por lo general es más pasiva que su congénere masculino—, resulte ser quien elige al macho para aparearse. En base a estos planteamientos explica cuáles son los caracteres sexuales secundarios en la especie humana.    

El proceso de selección sexual en el humano se ha dado a través del combate entablado por los machos para la posesión de sus hembras. Explica que el mayor tamaño, fuerza, valor, competitividad y energía del hombre con respecto a la mujer, fueron favorecidos a causa de las batallas con los machos rivales de su especie. La supuesta mayor capacidad intelectual e inventiva del hombre los atribuye Darwin a la selección natural “combinada a los efectos hereditarios del hábito, pues serían los hombres más capaces los que obtendrían éxitos mayores en la defensa y sustento de sus mujeres, descendientes y de sí mismos”.³   

Así, para Darwin el hombre es más grande, fuerte, valiente, pendenciero, enérgico y con un superior ingenio que la mujer: posee mayor capacidad en las facultades mentales superiores como la razón, observación, invención e imaginación; los hombres son más atrevidos y fieros que las hembras; la mujer difiere del hombre en su mayor ternura y menor egoísmo; muestra más capacidad de intuición, rápida percepción del entorno y quizá también esté mejor adecuada a la imitación que el hombre.     

La mujer difiere del hombre en su condición mental —explicaba Darwin—; las facultades de intuición, rápida percepción e imitación son peculiares de la mujer “más algunas de estas facultades, al menos son propias y características de las razas inferiores, y por tanto corresponden a un estado de cultura pasado y más bajo".⁴  

Escribe Darwin: “La principal distinción de las facultades mentales de los dos sexos se manifiesta en que el hombre llega en todo lo que acomete a un punto más alto que la mujer, así se trate de casos donde se requiere pensamiento profundo, razón, imaginación o simplemente en el uso de los sentidos y de las manos… sí, los hombres están en decidida superioridad sobre las mujeres en muchos aspectos; el término medio de sus facultades mentales del hombre estará por encima del de la mujer”.⁵ Y en vista de que sin estas aptitudes no pueden alcanzarse triunfos importantes en muchas cuestiones, Darwin finalmente manifiesta: “El hombre, terminó por ser superior a le mujer”.⁶ 

LOS DATOS QUE CONTRADICEN A DARWIN    

Cuando Darwin habla de las diferencias que existen entre el hombre y la mujer las agrupa dentro de las llamadas características sexuales secundarias. Desde el punto de vista biológico, dichas características son aquéllas que aparecen en la pubertad por la acción de las hormonas sexuales, creando diferencias externas perceptibles de un sexo a otro.  

Desde nuestro punto de vista es claro que muchas cualidades que Darwin propone como propias de cada sexo, no corresponden al concepto biológico de característica sexual secundaria. Tal es el caso de la mayor energía, agresividad e inteligencia con las que Darwin caracteriza al sexo masculino y la mayor ternura, menor egoísmo, mayor capacidad de intuición y rápida percepción que atribuye a la mujer.    

La mayor capacidad intelectual e inventiva que otorga al hombre —según explica él mismo— fue objeto de selección durante la virilidad y, al fortalecerse por el uso, tendieron a transmitirse principalmente a los machos: es decir, Darwin explica en términos lamarckianos la transmisión de estos caracteres y deduce que los cerebros femeninos se “atrofiaron” por desuso. Curiosamente consideraba que este mecanismo no funcionaba a la inversa, esto es, pensaba que aunque la mujer fuese adiestrada para ejercitar su razón e imaginación, no podría alcanzar el mismo grado mental que el hombre.    

Como el propio Darwin sabía, el punto más débil de su teoría radicaba en la falta de una explicación adecuada de la herencia biológica. Al dar la descripción de las “características sexuales secundarias” se manifiesta cómo Darwin no pudo resolver completamente la relación entre la selección natural y los efectos del uso y desuso. El nunca descartó por completo la teoría lamarckiana de la herencia de las adaptaciones adquiridas, según la cual un carácter se desarrolla, fortifica y modifica por medio del uso y puede así pasar a la generación siguiente.  

Esta cuestión fue resuelta hasta fines del siglo XIX cuando Weisman —y más tarde otros— demostraron que los caracteres adquiridos durante la vida de los individuos no se transmiten a la progenie. La actual teoría de la evolución, que sintetiza los principios genéticos descubiertos por Mendel y el principio darwinista de la selección natural y se enriquece con el desarrollo de la genética molecular sin alterar su naturaleza fundamental, demuele por completo la noción de la herencia de características adquiridas. La relación entre el genotipo (constitución genética) y el fenotipo (morfología, fisiología y comportamiento) de un individuo es unidireccional. Las modificaciones adquiridas por el uso y desuso o por otras interacciones entre el individuo y el ambiente no cambia la información genética contenida en el ADN (las moléculas de éste no pueden alterar su estructura en respuesta a estimules específicos del medio ambiente); la evolución de los organismos está sujeta a los cambios en el ADN, los cuales ocurren por medio del proceso de mutación y no a través de modificaciones fenotípicas.     

Se ha demostrado que en la formación de cualquier característica intervienen tanto la herencia como el medio ambiente, pero las variaciones que se observan entre los individuos dependen en mayor medida de un factor que de otro; por ejemplo la determinación del grupo sanguíneo de un individuo depende casi exclusivamente del material genético. Pero la capacidad para utilizar el lenguaje estará sujeto a la estructura de su boca y garganta que le proporciona su información genética, al combinarse con lo que aprende por experiencia del medio ambiente.     

En cualquier sistema viviente el ADN del genoma determina sus potenciales fisiológicos y estructurales, pero el que estos potenciales se desarrollen depende del medio ambiente en que se encuentre el organismo. Pongamos un ejemplo sencillo: una semilla genéticamente capaz de formar una planta y producir frutos sólo desarrollará este potencial si las condiciones ambientales lo permiten; es decir, la semilla originará una planta únicamente si tienen en su entorno el agua, la luz y los nutrientes necesarios para su desarrollo, pero si el medio ambiente es desfavorable o contrario a sus requerimientos, su material genético no se manifiesta o se manifiesta nada más parcialmente.     

En el caso de la semilla podemos entender que el desarrollo de la planta puede analogarse con la realización de un programa. Este “programa genético” de la semilla es invariable y sobre él las condiciones del medio sólo pueden determinar cualquiera de las dos siguientes posibilidades: a) que las condiciones medioambientales “permitan” que el “programa genético” se exprese en su totalidad, es decir, de manera óptima; b) que las condiciones no sean “adecuadas” y por ello el “programa genético” no se exprese en su totalidad, es decir, “se exprese de manera deficiente”, lo cual afectaría las posibilidades de sobrevivencia de la planta de manera negativa.    

Obviamente el esquema se complica cuando se pretenden encontrar patrones de comportamiento humano porque en el sentido estricto, para la conducta humana no existe ningún “programa genético” a partir de la cual la conducta se desarrolle “normalmente” o “deficientemente”, sino que se desarrollará de manera distinta en diversos ambientes. Lo que el ambiente determina para la conducta humana no es que se “exprese” como “programa genético” preestablecido, sino que lo que estas condiciones determinan es la forma que toma dicha conducta.    

A todo la anterior debemos aunar el hecho de que ha sido el ser humano el creador de su particular medioambiente, que ya no es del todo natural sino social, y éste influye desde el plasma germinal y continúa su acción propiciando y suprimiendo potencialidades hasta la muerte del individuo.     

Esto nos da una idea de la dificultad de poder hablar de conductas “instintivas” o “naturales” en el humano. En palabras de De la Fuente Muñiz, “el instinto es una categoría decreciente que alcanza en el hombre su mínima expresión… lo que más distingue a un ser humano de otro es resultado del aprendizaje”.⁷   

Todos los seres humanos han nacido dentro de alguna forma de sociedad, entonces, la conducta que presenten sólo puede entenderse en función de su interrelación con otros individuos y la relación de éstos con su sociedad.     

Las presiones sociales y las actividades que han sido asociadas como “femeninas”, es decir, mantener y reforzar su papel como madre y ama de casa no son en absoluto favorables para desarrollar la capacidad intelectual de ésta. Diría D. Ritchie, es como disparar a un ave que se encuentre en una jaula pequeña y luego explicar que era incapaz de volar.       

Ahora bien, dados las fundamentos que desechan la teoría de los efectos del uso y desuso y la transmisión de los caracteres adquiridos, además de los argumentos anteriormente expuestos, las explicaciones al respecto propuestas por Darwin caen por su propio peso.    

Cuando Darwin habla de la importancia de la fuerza física y la ventaja que le confiere ésta al sexo masculino, no considera que pasa a ser un elemento de importancia secundaria (en una sociedad a la que él llama civilizada) debido a que las condiciones de vida en general y de trabajo en particular están determinadas por los medios de trabajo, los cuales no requieren de una gran fortaleza física. Tampoco toma en cuenta cómo la sociedad (particularmente en ese momento histórico) afirma que la debilidad es lo característico de la femineidad y por ello no se alienta en absoluto a la mujer a desarrollar su potencial físico. Es claro que existen marcadas diferencias en la fortaleza física de los sexos, pero como señala A. Artous, “El factor de desigualdad no está dado por la diferencia sino por la transformación de ésta en una limitación insalvable que ha dado origen a una determinada organización social”.⁸   

Finalmente, es importante hacer notar cómo las características que Darwin describe en cada uno de los sexos son en su mayoría atributos que la sociedad victoriana reconocía en el hombre y la mujer respectivamente, y cómo estas mismas características son las que dicha sociedad requería para su construcción y funcionamiento.  

E. O. WILSON y EL PAPEL SOCIAL DE LOS SEXOS   

La teoría evolutiva propuesta por Darwin tuvo una gran repercusión en el desarrollo de los estudios biológicos y provocó en muchos científicos contemporáneos y posteriores a él una gran inquietud por llegar a conocer el proceso de cambio de las especies. Actualmente la perspectiva evolucionista abarca todos los campos de la biología.    

El estudio de la conducta humana no escapó a esta concepción. El comportamiento se explica en términos adaptativos, pues se considera que éste le asigna a los individuos ventajas en la sobrevivencia y la reproducción.     

En un Congreso Interdisciplinario realizado en noviembre de 1948 en la ciudad de Nueva York, se originó una nueva “ciencia” del comportamiento social, la Sociobiología, cuyo objetivo central es el estudio de las bases biológicas de todo comportamiento social con el fin de encontrar leyes de validez universal aplicables a todas las especies animales incluyendo a los humanos.     

La sociobiología constituye en la actualidad uno de los ejemplos más claros del intento de biologizar el estudio de las sociedades humanas. Partiendo de la perspectiva neodarwinista pretende encontrar la “naturaleza humana”, y a partir de esta diferencia, lo propio de la naturaleza de los sexos”.    

Nos hemos enfocado al análisis que E. O. Wilson hace acerca de los papeles sexuales humanos ya que los trabajos de éste ha dado difusión a la teoría sociobiológica.    

En 1975 publica su libro Sociobiology: the new Synthesis en el cual expone un estudio sistemático de conocimientos acerca de la conducta y la estructura social.    

Wilson ha definido a la sociobiología como “el estudio sistemático de las bases biológicas de todo comportamiento social”;⁹ centra su atención en las especies animales pero también está interesado en el estudio del comportamiento social humano. Para Wilson, la sociobiología está separada de la sociología debido a que la primera tiene un enfoque estructuralista y no genético. Opina: “Quizá no sea muy aventurado decir que la sociología y otras ciencias sociales, además de las humanidades, son las últimas ramas de la biología que esperan ser incluidas en la síntesis. Una de las funciones de la sociobiología es, pues, estructurar los fundamentos de las ciencias sociales de forma que sean incluidas en dicha síntesis.¹⁰    

Wilson considera que todo comportamiento confiere adaptación; el objetivo de su análisis es encontrar el valor adaptativo de la conducta social. Para ello distingue diversas formas de comportamiento; así habla, por ejemplo, de comportamiento reproductivo, altruista, etc., considerando que cada uno de éstos responde a una adaptación especifica.    

Con sus planteamientos Wilson vuelve a la “expresión anticuada de la teoría evolutiva darwinista, que fue peculiar de los partidarios de Darwin en el pasado siglo cuando se consideraba necesario probar que cualquier carácter contenía adaptación. A pesar de que la teoría evolucionista moderna está autoexpurgándose de este panseleccionismo, los sociobiólogos siguen aferrados a la línea tradicional. Todo aquello que induce a asociar la maravillosa operación de adaptación con cada faceta del mundo vivo, es una política de conservadurismo extremo más que una comprensión de la teoría evolutiva moderna”.¹¹   

Debido a la gran competencia que hay entre los machos de una misma especie por la posesión de las hembras existe una fuerte selección sexual que tiene como resultado el desarrollo de características sexuales que hacen al macho ostentoso y agresivo; Wilson explica la selección sexual en términos darwinianos, la define como la evolución de los rasgos peculiares de un sexo resultante de la competencia por las parejas. En esta competición considera dos aspectos de igual importancia: la selección epigámica (selección realizada entre machos y hembras) y la selección intrasexual (interacciones entre machos y con menos frecuencia entre hembras).     

Los dos sexos, explica Wilson, necesitan asegurar su descendencia y cada uno tiene una estrategia distinta para lograrlo; la hembra es mas discriminatoria, tiende a copular con un solo macho, ya que invierte más energía en la reproducción y necesita asegurarse de efectuar la cópula con el macho más eficaz; éste, por el contrario, asegura su adecuación copulando con varias hembras.      

Otro concepto manejado por Wilson es el de la “inversión parental”, la cual define como cualquier comportamiento hacia las crías que aumenta las oportunidades de sobrevivencia de las mismas a costa de la capacidad paterna de invertir en otra descendencia. Wilson retoma este concepto y sostiene que el sexo que invierta una mayor cantidad de energía en la reproducción, contribuirá en mayor medida al cuidado parental, por tanto son principalmente las hembras las que se encargarán de la crianza de los vástagos.    

Estos son los planteamientos que hace Wilson con respecto al sexo en las especies animales y sólo en algunos casos se refiere al significado que para él revisten en la especie humana; los conceptos que ahí define son la base teórica de la explicación que posteriormente dará a la conducta del hombre y de la mujer en su libro Sobre la naturaleza humana.  

De los párrafos anteriores es importante notar cómo Wilson fundamenta sus explicaciones con argumentos evolucionistas pero con interpretaciones por demás arbitrarias. Así, habla, por ejemplo, de “sociedades más perfectas”, idea cuya construcción fundamental radica en encontrar criterios para ordenar en una escala ascendente a las diversas sociedades.    

Al utilizar términos como “conflicto de intereses”, “lo que le conviene al macho”, “lo que le conviene a la hembra”, etc., Wilson está manifestando no solamente una manera de hacerse entender (quien haya consultado sus textos sabrá que no parece ser esta la preocupación principal del autor), sino que hace una serie de interpretaciones en donde expresa sobreentendidamente la supremacía masculina, primero en los animales y, como veremos posteriormente, también en el género humano. L. Allen señala acertadamente que Wilson observa a los animales en el espejo de sus propias conveniencias sociales y encuentra las instituciones y jerarquizaciones que ahí busca.    

Wilson explica el comportamiento sexual en los animales utilizando términos con connotaciones sexistas, así habla por ejemplo de “machismo desenfrenado” en insectos y deduce argumentaciones por analogía que resultan inadmisibles porque aún no tomando en cuenta la autoconciencia del género humano, las extrapolaciones de una especia a otra son especulativas.   

En su libro Sobre la naturaleza humana, Wilson explica que en nuestra especie el sexo es complejo y ambiguo porque no está destinado únicamente a la reproducción ni a dar ni a recibir placer. El sexo en sí mismo no concede una ventaja darwiniana directa, pues impone un déficit genético para el individuo ya que en cada generación se disminuye a la mitad la inversión de genes por descendiente; sin embargo, afirma Wilson, “el sexo crea diversidad”.¹²   

Wilson considera que el sistema de dos sexos permite la división del trabajo más eficiente que existe, “la hembra perfecta es un individuo especializado en hacer huevos”, y «el macho se define como el fabricante de esperma”.¹³   

Para el autor el dimorfismo gamético extiende sus consecuencias a toda la biología y psicología de la especie humana. El hecho más importante —dice— es que la hembra hace una mayor inversión que el macho en cada una de sus células sexuales, lo que trae como resultado un “conflicto de intereses”.   

En contraposición a la afirmación de Wilson, sostenemos que en los humanos el dimorfismo gamético no es el causante del comportamiento diferencial de los sexos, sino que este último es fundamentalmente resultado de la caracterización que históricamente han tenido los roles sexuales.    

Dicha caracterización de los roles masculino y femenino se ha elaborado por medio de tradiciones que recaen sobre hombres y mujeres individualmente en forma de expectativas y exigencias que les afectan desde la infancia. Tal secuencia de eventos puede producir normas de conducta que son tan regulares en las sociedades que se les acepta como una evidencia directa de la determinación genética de la conducta masculina y femenina.    

La justificación de la poligamia, la agresión a los hombres y la argumentación de que a la mujer “le conviene” ser mis discriminadora en la elección de su pareja, porque invierte más energía en la reproducción, no encuentra su explicación en el supuesto-conflicto de intereses” dado por la diferencia en las estrategias reproductivas del hombre y de la mujer como pretende demostrar Wilson. Él mismo se contradice porque en los primeros párrafos de su obra Sobre la naturaleza humana acepta que la reproducción no es la principal función del sexo; sin embargo, posteriormente explica el comportamiento diferencial de los sexos en términos de la inversión reproductiva.   

Aun cuando la religión —que en la historia ha tenido un papel relevante— haya pretendido reforzar la idea de que el sexo sólo debe tener como fin la reproducción, es bastante claro que generalmente en las relaciones de los sexos humanos la reproducción es una consecuencia última y no el móvil principal de su comportamiento.      

Es importante notar que Wilson, por un lado, acepta la influencia de la cultura en la asignación de los roles sexuales, pero por otro afirma que éstos no escapan a la biología. Para él “lo cultural” y “lo biológico” no son más que formas fenotípicas.     

En estos planteamientos se marcan equivocadamente los límites biológicos humanos. Nuestra especie efectivamente tiene restricciones biológicas; por ejemplo, genéticamente somos incapaces de volar sin aditamentos o de vivir en el agua como peces, sin embargo, estas limitaciones no incluyen los modos de actuar y de vivir de los seres humanos ni las estructuras políticas y sociales de éstos. Las tradiciones, el lenguaje, la literatura, los conocimientos científicos, la tecnología. los roles sexuales y, en general todas las creaciones de los humanos, no están restringidas a un marco genético porque la cultura no es una unidad biológica sino una forma de existencia que se construye y cambia mediante procesos particulares y únicos del género humano.     

Para Wilson la división sexual del trabajo está sellada por la anatomía, fuerza, estatura, etc., mayores en el hombre, “las diferencias físicas y temperamentales entre hombre y mujer han sido magnificadas por la cultura hasta llegar a una dominación masculina universal”.¹⁴   

La generalización de los modelos sociales conduce a creer que éstos son únicos para la construcción y funcionamiento de las sociedades, pero ello no comprueba en nada que tengan una base biológica.     

Por otra parte, los géneros masculino y femenino asociados al patriarcado involucran una serie de conductas que son rasgos culturales que no son hereditarios en el sentido biológico; la prueba de ello es que deben ser adquiridos de nuevo en cada individuo mediante el proceso de socialización. Desde el principio los niños son tratados en forma diferente de las niñas. El tipo de comportamiento que los niños lleguen a tener se debe a una compleja interacción entre los elementos genéticos y la experiencia, la cual está determinada por factores culturales que son fomentadores de las diferencias entre los sexos.    

Como la teoría moderna de la evolución sostiene que sólo evolucionan por selección natural las características que tienen una base genética, entonces Wilson afirma que los distintos aspectos del comportamiento social humano están hasta cierto punto determinados genéticamente. Un ejemplo de cómo explica la existencia de estos genes está en su libro Sociobiología: la nueva síntesis. Ahí Wilson plantea: “Una cuestión clave de la biología humana es la de si existe una predisposición genética a entrar en ciertas clases o a representar ciertos papeles sociales. Las circunstancias bajo las que pudiera darse esta diferenciación genética puede concebirse con facilidad… Dahlberg (1947) demostró que si un solo gene parece ser el responsable del éxito y auge en el estatus, puede concentrarse con rapidez en las clases socioeconómicamente superiores”. En base a esto, Wilson hace una serie de suposiciones para explicar cómo actuarían y se mantendrían estos genes en la sociedad, lo que lo lleva a plantear: “incluso a pesar de la plausibilidad del argumento general hay pocas pruebas de solidificación hereditaria del estatus”. Sin embargo, más adelante menciona: “los factores hereditarios del éxito humano son intensamente poligénicos y forman una larga lista, habiéndose medido sólo unos pocos de ellos”.¹⁵   

De esta manera, Wilson postula arbitrariamente la presencia de genes de la conducta y no ofrece ninguna prueba de la presencia de éstos; en cambio, se sabe que no hay ninguna evidencia directa de cierta base genética de las diversas formas de comportamiento humano. Debido a cuestiones metodológicas y éticas (manipulación experimental de los individuos), ni siquiera ha sido posible conocer la influencia de los genes sobre el comportamiento humano; lo que se ha explicado al respecto sólo constituyen expectativas confusas.  

No hay nada que pruebe la teoría de Wilson acerca de la predisposición genética de las diferencias en los roles sexuales. Las características definidas por Wilson como pertenecientes a la mujer y al hombre únicamente son categorías simbólicas que históricamente se han asociado y alimentado en cada uno de los sexos.    

Una de las muchas objeciones al análisis de Wilson acerca de las causas de la dominación del hombre sobre la mujer es la carencia de datos etnográficos que lo apoyen. Las explicaciones que pretende dar se concretan a una exposición ambigua de interpretaciones y suposiciones que carecen de elementos serios de comprobación.

Referencias Bibliográficas

1. Colección Editorial de la Sección: Ann Arnor Science for the people, 1982, La biología como arma social, Ed. Alhambra, España.
2. Darwin, Ch., 1979, El origen del hombre y la selección en relación al sexo, Ed., A. F, Madrid.
3. Ibidem.
4. Ibidem.
5. Ibidem.
6. Ibidem.
7. De la Fuente Muñiz, R., 1979, Psicología médica, FCE, México.
8. Artous, A., 1978, Los orígenes de la presión social de la mujer, Ed., Fontamara, España.
9. Wilson, E. O., 1978, Sociobiología: la nueva síntesis, Ed. Omega, Barcelona.
10. Ibidem.
11. Ibidem.
12. Wilson, E. O., 1978, Sobre la naturaleza humana, FCE, México.
13. Ibidem.
14. Ibidem.
15. Wilson, E. O., op. cit.

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Para cada hombre guarda un rayo nuevo de luz el Sol…
León Felipe

En el centro del Sol, nuestra vecina estrella, la temperatura alcanza los millones de grados y la presión se eleva a los miles de millones de atmósferas. Bajo condiciones tan extremas los núcleos de hidrógeno se funden dando lugar a núcleos de helio, y en este proceso de fusión se genera una apreciable cantidad de energía que fluye hacia la superficie solar. No en vano el hombre se esfuerza por imitar en nuestro planeta este proceso de manera controlada con la idea de disponer así de una fuente de energía virtualmente inagotable; como queriendo traer el Sol hacia la Tierra.  

Liberada de las entrañas del Sol, la energía atraviesa la atmósfera de la estrella y se irradia en el espacio principalmente en forma de luz visible (cerca del 40%) y calor (más del 50%); casi todo el resto está constituido de radiación ultravioleta. La Tierra, inmersa en este flujo, no intercepta más que la diezmilésima parte, pequeña fracción que, sin embargo, constituye un tesoro invaluable: la energía que recibe nuestro planeta en un año es diez veces superior a todas las reservas probadas y probables de energía, incluido el uranio. El Sol es el origen de casi toda la energía accesible en la Tierra, incluida la energía térmica, la de los vientos, la hidroeléctrica y la que se extrae de los combustibles fósiles.    

En las capas superiores de la atmósfera, un área de 1 m² orientada hacia el Sol, recibe una potencia de 1.4 kW, pero al nivel del suelo las cosas cambian: la potencia varía según la hora del día, las condiciones del cielo, la latitud, etc. Por ejemplo, en México cerca del 70% del territorio recibe una potencia media (promediada sobre todas las horas del día y de la noche y sobre todos los días del año) de casi 0.2 kW/m²; en el norte de Sonora y Chihuahua esta cifra asciende a 0.24 kW/m², lo que equivale a una energía diaria de casi 6 kW h/m². Esta insolación tan intensa es una característica más que comparte nuestro país con la mayoría de los países del Tercer Mundo, los que están situados en la zona tropical del planeta. En cuanto a los países nórdicos, su insolación es tres veces inferior (véase la figura 1). Cualquier nación conoce más o menos su “reserva solar”, no hay yacimientos nuevos por descubrir. Cada nación recibe más energía de la que necesitaría, renovada cada año por el Sol.       

Sin embargo, en lo que se refiere a las formas de capturar y aprovechar esta energía solar parece que aún hay mucho por aprender. A través de los tiempos la naturaleza ha usado y desarrollado las formas más diversas, que van desde el calentamiento directo de las aguas oceánicas, por ejemplo, hasta el almacenamiento en forma de energía química en la materia viva como resultado del complejo proceso fotosintético. La naturaleza ha tenido todo el tiempo del mundo para afinar sus mecanismos de aprovechamiento de la energía solar, y los procesos naturales son, en general, poco eficientes y lentos pero muy seguros, versátiles y estables frente a las condiciones ambientales.       

La entrada del hombre en escena como un fuerte consumidor de energía ha cambiado el panorama: le ha roto el balance entre el ritmo de almacenamiento natural de ésta y el ritmo de consumo; nos estamos yendo sobre las reservas. Si ha de revertirse este proceso no queda más que idear mecanismos alternativos de aprovechamiento de la energía, y para trabajar en ello contamos con tiempos mucho más breves que la naturaleza: los tiempos impuestos por nuestro propio ritmo de consumo. Es claro que lo ideal sería encontrar una fuente energética basada en un combustible que no se agote y cuyo uso no contribuya a romper otros delicados equilibrios de la naturaleza. Justamente en la energía del Sol tenemos una fuente renovable y no contaminante; es cuestión de aprender a aprovecharla de manera directa antes de agotar los productos de la energía solar indirecta.

¿Qué hacer con la energía solar?

Nuestras culturas milenarias aprendieron a convivir con la naturaleza y a sacar provecho de sus recursos de manera racional y a escala humana. De entre estos recursos el Sol ha desempeñado un papel primordial, como reflejan por ejemplo las mitologías de los pueblos antiguos. Algunos de nuestros pueblos aún conservan esa estrecha relación con el Sol; aún guían sus actividades por la luz del día; aún toman en cuenta la inclinación del astro en la orientación de sus casas y en la estructuración de sus hábitats. Pero la “civilización” moderna parece haberse olvidado de los beneficios del Sol al construir edificios que reaccionan sin inercia alguna a los mínimos caprichos atmosféricos y que por tanto requieren el uso de clima artificial, aumentado naturalmente con energía eléctrica generada como producto de la conversión indirecta de energía solar. Es claro que cualquier programa racional de aprovechamiento de los recursos, aún basado en las técnicas más modernas y sofisticadas, haría mal en ignorar las lecciones del pasado y hacer a un lado las técnicas tradicionales desarrolladas por el hombre cuando quizá tenía menos recursos que ahora pero más tiempo para probar sus soluciones. Dentro de este esquema hay una diversidad de posibilidades de conversión de la energía solar, que se pueden clasificar ampliamente en tres categorías, como veremos a continuación.

1. Conversión directa para calefacción    

Primordialmente para calefacción de agua y de espacios, secado de alimentos y materiales, cocina y calor industrial (procesos de vapor y hornos solares). El proceso fundamental actualmente en uso es la acumulación de calor por el efecto invernadero. Parece ser que el francés De Sausure fue el primero que lo aplicó en 1769: preparó cinco cajas, una dentro de la otra, y obtuvo una temperatura de 160°C en el interior, lo suficiente para cocer frutas y destilar agua. La eficacia de los colectores de calor se logra aumentar mediante una combinación adecuada de placas pintadas de negro o de un absorbente selectivo, y placas de vidrio que impiden la salida del calor. 

Hoy en día el calor sigue siendo la forma predominante en el consumo de energía. El uso de calor a bajas temperaturas (menos de 100°C), básicamente doméstico y comercial, representa alrededor del 30% del consumo total de energía, lo que significa que al menos este porcentaje de la demanda energética se podría atender mediante la conversión directa de la radiación solar en calor.  

2. Conversión aplicando un paso termodinámico intermedio

En este caso la energía solar se transforma primero en calor con la ayuda de colectores, y este calor se convierte después parcialmente en trabajo. Este método se puede aplicar primordialmente a la destilación de agua, refrigeración, generación de potencia mecánica y producción de electricidad a partir del calor, sustituyendo el uso de combustibles no renovables. Como norma estas conversiones implican un bajo rendimiento debido a la limitación del ciclo de Carnot: desde este punto de vista es mejor utilizar el calor a la temperatura más alta posible (T_c) y suministrar un enfriamiento eficaz (a la temperatura T_F) para aumentar la eficiencia del ciclo de conversión de calor en trabajo, cuya valor ideal viene dado por la fórmula:

 eficiencia máxima = T_c^, – T_F / T_c.

Cabe agregar que en la práctica la eficiencia de las máquinas llega a estar muy por debajo de este límite ideal. Precisamente por esta baja eficiencia la industria consume una gran cantidad de calor a altas temperaturas (mayores de 100°C, digamos) para la generación del vapor que mueve las máquinas. En los países industrializados, cerca del 18% del consumo total de energía está destinado a este renglón.       

La concentración de calor a altas temperaturas a partir de la radiación solar presenta una serie de problemas prácticos cuya solución adecuada eleva fuertemente los costos, por lo que hoy día este método esta aún en seria desventaja frente a los más tradicionales.    

3. Conversión directa para electricidad.  

En los países industrializados más del 30% del consumo de energía se va en electricidad, y el porcentaje tiende a aumentar en todo el mundo: la creciente demanda de energía eléctrica plantea un problema para la humanidad. Además, debe tomarse en cuenta que la generación de energía eléctrica a partir de combustibles es un proceso muy ineficiente, puesto que desperdicia alrededor de 2/3 partes de la energía inicial. Ante tal situación es claro que conviene desarrollar métodos directos de conversión que no impliquen un paso termodinámico con su consecuente limitación en la eficiencia. Claro que cualquier conversión directa también tiene sus limitaciones prácticas, pero al menos no está restringida por la fórmula de Carnot.

Hay aparatos que convierten la energía solar directamente en energía mecánica. Un conocido ejemplo de laboratorio es el radiómetro de bulbo; la eficiencia máxima de este aparato está dada por 2n/c, siendo n la velocidad que alcanzan las hojas y c la velocidad de la luz. En condiciones normales de operación podríamos esperar que las aspas de un “molino de sol” similar al radiómetro giraran a 150 km/h, y la eficiencia seria entonces menor que 0.00003%.

Asimismo, hay procesos que convierten la energía solar en química; la fotosíntesis es el más importante de estos. La síntesis de los carbohidratos implica un complejo ciclo de reacciones enzimáticas que reducen notablemente la eficiencia de la conversión, por lo que no sería este un proceso a reproducir artificialmente en el laboratorio. La producción de biomasa —vegetación que se cultiva para ser utilizada como combustible— parece ser la alternativa más viable del uso directo de la fotosíntesis para fines energéticos. La producción de gas hidrógeno a partir del agua por medio de fotólisis —que es un proceso químico mucho más sencillo— también ofrece posibilidades interesantes aunque actualmente este proceso se realiza en el laboratorio con una eficiencia muy baja.    

Ciertamente el método más promisorio de conversión directa para la producción de electricidad es el fotovoltaico. A él dedicaremos la próxima sección de este artículo.

El poder de las celdas    

Las celdas fotovoltaicas son dispositivos que generan un voltaje cuando la luz incide en su superficie. Estas celdas comenzaron a desarrollarse significativamente hace 30 años en el campo de las aplicaciones espaciales encargadas de convertir directamente la luz en electricidad, estaban destinadas a asegurar la autonomía de vuelo de satélites y cohetes: nada parecía relacionarlas con las necesidades más inmediatas de la humanidad. Más de una decena de millones de celdas abandonaron la atmósfera antes de que encontraran aplicación en la Tierra, y aún las primeras aplicaciones terrenales importantes fueron en el ámbito militar: los soldados estadounidenses en Vietnam las portaban en sus cascos para alimentar sus radioteléfonos. Hoy día ya no nos asombra ver calculadoras de bolsillo o relojes de pulsera alimentados por celdas solares.     

Se puede conseguir un efecto de conversión fotovoltaica en todos los materiales semiconductores. Los aislantes son inapropiados a causa de su baja conductividad; en cambio la conductividad de los metales es insensible a la luz a causa de la alta concentración de electrones libres. Los semiconductores son materiales cuyos electrones están lo suficientemente amarrados a los átomos como para comportarse como aislantes; pero al romperse estos amarres con la ayuda de la energía externa (que puede ser térmica o luminosa) los electrones liberados pueden participar en la conducción de electricidad. Además cada electrón que “salta” a la banda de conducción deja un “agujero” que también puede desplazarse (al ser llenado sucesivamente por otros electrones); la corriente eléctrica está constituida por el flujo de electrones y agujeros en el material.     

Una celda solar es básicamente un diodo de superficie extendida. En un diodo el paso de la corriente electrónica es impedido en una dirección y facilitado en la otra. Este efecto direccional sobre la corriente se logra mediante la acción de un campo eléctrico fijo en el diodo, producido por la presencia de dos semiconductores diferentes. Por ello, las celdas solares se hacen de dos capas de diferentes materiales (los llamados tipo p y tipo n).

Al incidir la luz en la fotocelda, puede ser reflejada, transmitida o absorbida.

Dependiendo de la cantidad de energía que porta (o sea, dependiendo de su longitud de onda o color), al ser absorbida puede simplemente calentar el material, o bien, servir para “empujar” un electrón a la banda de conducción y al mismo tiempo crear un agujero. El proceso clave para la conversión fotovoltaica es la liberación y separación de las cargas producida por la fotoabsorción: el flujo de electrones y agujeros en direcciones opuestas, gracias al campo eléctrico en la interface entre los semiconductores. Si las caras externas de los semiconductores están conectadas mediante electrodos a un material conductor, las cargas que lleguen a él fluirán libremente; así habrá corriente eléctrica directa mientras la celda esté expuesta a la luz. (Figura 2.)     

Los semiconductores que mejor se acomodan a la conversión de luz solar son los más sensibles: aquéllos que dan el mayor producto de corriente-voltaje para la luz visible. Materiales como el PbS, que son sensibles a la luz infrarroja, son útiles como detectores de radiación infrarroja pero no como fotovoltaicos; el ZnS, sensible a la parte ultravioleta del espectro solar, tampoco es apropiado. Hasta la fecha el material fotovoltaico más importante ha sido el silicio monocristalino, cuya curva de respuesta espectral corresponde de manera cercana a la curva de irradiación solar (véase la Figura 3) y cuyo rendimiento teórico es de 28%; en la práctica se ha obtenido una eficiencia de 14%. Otros materiales que se han utilizado son aleaciones como CdS, GaAs y CdTe, en forma de policristales delgados (hasta de 1 m de espesor), lo cual simplifica su manufactura y reduce los costos de producción.    

Recientemente se han desarrollado materiales fotovoltaicos novedosos, entre ellos el silicio amorfo, que no tiene la estructura de latiz regular del silicio cristalino. La estructura amorfa aumenta considerablemente la probabilidad de que la luz sea absorbida, por lo que una capa amorfa de 0.5 micras equivale por su efecto a 300 micras del cristal. Por lo demás, mediante la adición de otros materiales como carbono, germanio o nitrógeno, se ha logrado alterar la curva de respuesta espectral, de manera que se puede adaptar el silicio amorfo a diferentes condiciones de iluminación. La tecnología de capas delgadas tiene la ventaja adicional de permitir el apilamiento de celdas con diferentes respuestas espectrales, de manera que la primera colecte la luz azul, otra la luz roja, etc., y así se aproveche en su totalidad el espectro solar.  

El voltaje de salida de una celda convencional de silicio es cerca de 0.5 V, y la corriente típica de una celda de 7.5 cm de diámetro es 1 Amp.; para producir mayores voltajes y corrientes se conectan las celdas en serie y en paralelo. Un arreglo de este tipo sirve para proveer de corriente eléctrica, o bien para acumular energía en una batería. Los dispositivos comerciales operan actualmente con eficiencias que varían entre 8 y 12%, aún muy por debajo de las máximas eficiencias teóricas. Pero lo que ha detenido su empleo a mayor escala es el costo de instalación: en 1974 cada watt de potencia instalada costaba 50 dólares. El esfuerzo de investigación emprendido en años recientes ya ha reducido este costo a la décima parte, y los expertos calculan que en la próxima década los costos se abatirán otro tanto, merced al desarrollo de nuevos materiales; de ser así, en 1995 la electricidad solar competirá en costos con las formas más convencionales de energía. El reciente descubrimiento de materiales superconductores de “alta” temperatura crítica puede favorecer en el futuro cercano al desarrollo de la energía solar, al permitir la construcción de acumuladores eléctricos de alta eficiencia y bajo costo.

Esta situación abre las perspectivas a nuevas aplicaciones de la tecnología solar, como la señalización en carreteras y vías férreas, bombeo de agua, telecomunicación, locomoción de vehículos terrestres y acuáticos y, sobre todo, suministro local de energía a regiones geográficamente apartadas.

La generación fotovoltaica ofrece una serie de ventajas que vale la pena mencionar. En primer lugar utiliza una fuente energética que es confiable, limpia e inagotable. A diferencia de la energía fósil o nuclear, la solar no produce desechos contaminantes y prácticamente no altera el equilibrio térmico de la Tierra porque la radiación solar absorbida se disipa tarde o temprano en forma de calor. No requiere de partes móviles, de manera que una planta solar básicamente no plantea problemas de mantenimiento, como lo han demostrado en la práctica las diversas plantas pioneras instaladas desde los años 60. Las celdas pueden ser producidas masivamente en corto tiempo, lo cual es importante para su instalación a gran escala. Una planta de más de 1 MW puede ser construida e instalada en menos de un año, como lo muestra la planta de 7.2 MW en Carrisa Plains, California. Otra característica importante es la versatilidad y flexibilidad de las plantas fotovoltaicas: pueden ser instaladas cerca del lugar de consumo y pueden tener cualquier tamaño, desde el que se usa en los relajes digitales hasta el necesario para suministrar 100 MW o más.      

Con los rendimientos actuales de operación, un área menor que 1000 km2 cubierta de celdas solares en el noroeste del territorio alcanzaría para satisfacer la demanda actual de energía eléctrica nacional. Claro que por razones prácticas nadie insistiría en instalar un enorme generador en el desierto de Sonora para después transportar la energía por todo el país; sería más razonable instalar sistemas de conversión a pequeña o mediana escala según las necesidades locales o regionales. Por ejemplo, una superficie de 20 m² de celdas solares sería suficiente para satisfacer con creces los requerimientos domésticas de una familia.      

Sería ingenuo —o al menos ilusorio— pretender que la energía solar directa solucionará todas las demandas de energía; pero si puede afirmarse que tiene muy amplias posibilidades de aumentar en importancia comparada con los combustibles convencionales. Suponiendo que los esfuerzos en la investigación y el desarrollo de la tecnología solar contribuyeran a resolver sus problemas actuales, principalmente los que afectan su comodidad de uso y su competitividad económica, es razonable esperar que la energía fotovoltaica satisfaga el 25% de la demanda de electricidad y que el calor solar directo cubra más del 25% de la demanda total de calor a escala mundial. Aun suponiendo que estas cifras son optimistas, vale la pena el esfuerzo.      

Dentro de este esquema general, es claro que cada nación ha de escoger su propio estilo de tecnología salar —o, mejor aún, de combinación de tecnologías— en función de sus requerimientos específicos, infraestructura industrial, condiciones locales, recursos, hábitos y tradiciones culturales, etc. Se trata de desarrollar y aplicar tecnologías racionales que sean al mismo tiempo apropiadas y avanzadas, que operen en armonía con el hombre y con la naturaleza. 9

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Cuando utilizamos alguno de los términos arriba mencionados estamos hablando fundamentalmente de “comunicación”, generalmente entre individuos de grupos humanos. Lo que habría que determinar es cuál de ellos se aplica mejor a la comunicación que se desea tener con una computadora o bien si, dependiendo de la situación, se aplica alguno de ellos en particular.   

El diccionario define los tres términos anteriores de la siguiente manera:

Dialecto: Variante regional de un idioma.  

Idioma: Lengua de un país o región. Modo particular de hablar de un grupo de personas.    

Lenguaje: Conjunto de sonidos articulados con que el hombre manifiesta lo que siente o piensa. Manera de expresarse. Conjunto de señales que dan a entender una cosa.    

Un idioma es, tradicionalmente, un medio de comunicación tanto verbal como escrito, con reglas respecto a la construcción de los elementos de ese idioma (las frases u oraciones) La forma fundamental de expresión de un idioma es verbal, hablado, y es ahí donde están sus orígenes. Dado que la forma fundamental de comunicarse con una computadora no es verbal (al menos todavía), en general la gente que trabaja con computadoras no utiliza el término “idioma” cuando se refiere a la forma de comunicarte con ellas.    

Cuando hablamos de un dialecto tenemos como muy importante el aspecto verbal del mismo. No es común que los dialectos tengan manifestaciones escritas extensas, que es la forma más común de comunicarte con una computadora.      

El término “lenguaje” parece ser el más apropiado para describir la comunicación que podemos tener con una computadora. Los lenguajes son formas de comunicación y el término se usa muy frecuentemente para describir formas de comunicación que no son forzosamente verbales: se habla del lenguaje corporal, el lenguaje de los sordomudos a través de señas, el lenguaje del amor, el lenguaje de las flores, etc. Dado que la comunicación con una computadora no es verbal, podemos decir que nos comunicamos con ella utilizando un “lenguaje” particular (aunque algunos de esos lenguajes, por lo limitado de su vocabulario y la pérdida de su significado fuera de su contexto local, más bien puedan ser catalogados como dialectos, extendiendo el término dialecto a manifestaciones no verbales).    

Si deseamos entender qué queremos decir con un “lenguaje” para comunicarnos con la computadora, primero debemos definir qué queremos decir con “comunicación”. En realidad, más que comunicarnos con la computadora, lo que deseamos es que haga una o más tareas para nosotros y nos haga saber el resultado de las mismas. En pocas palabras, queremos que nos “obedezca” cuando le pedimos que haga algo. Por ello los componentes de un lenguaje para comunicación con una computadora, en lugar de recibir el nombre de “frases” u “oraciones”, reciben el nombre de “instrucciones”: instrucciones a ser seguidas.

La computadora, al igual que los seres humanos y los animales, vienen con un vocabulario “mínimo” con cierto significado primitivo. Por ejemplo, en los seres vivos la capacidad de llorar, gemir, reír, los gestos de placer, están presentes prácticamente desde él nacimiento. La computadora viene también con un vocabulario limitado muy primitivo que es capaz de realizar y entender. Ese vocabulario consiste de instrucciones que vienen alambradas y que toda computadora es capaz de hacer: comparar cantidades, sumar números, copiar un número de un lugar a otro dentro de la computadora, etc. Cada una de estas instrucciones, además de indicar el tipo de acción (suma, copia, compara…) debe indicar también “con qué”: los operandos de la instrucción u operación. A este vocabulario primitivo es a lo que se le llama “lenguaje de máquina” y si bien es, en efecto, muy limitado, en base a él se puede construir cualquier tipo de tarea que la máquina sea capaz de realizar. Es más, si una tarea no se puede expresar en términos de estas operaciones elementales, entonces la computadora no puede realizarla.    

Como el lenguaje de máquina de cada computadora depende de cómo esté alambrada y construida, el lenguaje de máquina cambia de computadora a computadora dependiendo de cuál sea su estructura y construcción.      

Además de su lenguaje de máquina, la computadora cuenta con un conjunto (que cada vez se construye más grande) de “cajitas” o “celdas” en las cuales colocar información para usarla como operandos de sus operaciones e instrucciones. A catas celdas se les llama “palabras de memoria” (porqué le sirven para recordar información) y pueden ser de distintos tamaños. El tamaño de las palabras generalmente se da en bytes. Las microcomputadoras empezaron teniendo palabras de un byte mientras que las computadoras grandes tenían entre cuatro y ocho bytes. Al igual que con un closet, mientras más espacio hay y más grandes son los cajones, podemos guardar en él objetos más grandes (que en el caso de la información esto querría decir con más cantidad de información).  

Un nivel de comunicación con la computadora sería, entonces, el de darle una lista de operaciones elementales para que las realice una a una. Como a un bebé, le colocamos todo lo que necesita (en términos de información como números representados por bits prendidos o apagados) en posiciones definidas de memoria. Estas posiciones están “acomodadas” una después de la otra, numeradas y cada una de ellas es capaz de contener a un objeto de información (al número que le corresponde a cada palabra o celda en ese “acomodo” se le conoce como la “dirección” de la palabra). En la lista de operaciones o instrucciones le indicamos la dirección de sus operandos y la dirección donde queremos que nos deje el resultado de la operación. Si esta lista está bien hecha, al final vamos a tener un “resultado” colocado donde lo pedimos.   

Cuando elaboramos una lista de operaciones que queremos realice la computadora, decimos que estamos “programando” a la computadora, pues sabemos de antemano cuáles son las operaciones que la computadora va a realizar y en qué orden. En el caso que acabamos de describir decimos que estamos programando en lenguaje de máquina, o bien en una variante muy cercana que se llama “lenguaje de ensamblador”.     

El lenguaje de ensamblador es el primer paso en la sofisticación de la comunicación con la computadora. Dado que el lenguaje primitivo de la máquina son patrones de bits prendidos y apagados (ceros y unos, binario), programar en este tipo de lenguaje requiere del programador un conocimiento profundo de la computadora particular. Si a pesar de eso comete una pequeña equivocación al hacer el programa (un cero en lugar de un uno) cambia el significado de lo que se quiere que la computadora haga. Es deseable que el programa se realice utilizando un vocabulario que permita detectar más fácilmente errores. Se ideó un sistema realmente sencillo. Se define un vocabulario donde para cada operación que es capaz de realizar la computadora se le pone un “nombre” en un “lenguaje” más accesible en el sentido que acabamos de mencionar. Por ejemplo, si el patrón “00011101” significa en lenguaje de máquina que la acción a realizar es una suma, se le permite al programador escribir “SUM”. De uña forma similar se “codifican” todas y cada una de las operaciones con que cuenta la computadora y se obtiene con ello un nuevo lenguaje.    

Con este nuevo lenguaje el programador hace su progresos (su lista de instrucciones) y alguien debe traducir esa lista a una lista equivalente pero en binario. Como esta traducción es automática (a cada término le corresponde uno y sólo un patrón de bits y a cada patrón de bits le corresponde a lo más una operación) se puede construir también un programa que haga esa traducción. A este tipo de lenguajes y programas que traducen una instrucción es “nemónica” (que ayuda a recordar) por una instrucción en lenguaje de máquina, se le conoce como “ensamblador”. A pesar de que, en efecto, es más fácil programar en ensamblador que en lenguaje de máquina, el programador debe conocer profundamente la máquina con la que está tratando.   

El siguiente nivel de comunicación, conforme las computadoras fueron “creciendo” (siendo más accesibles) es el de poder hablarle en términos más relacionados con el problema particular que queremos resolver y no con lo que es la constitución primitiva de la computadora. Además, el hacer programas que no puedan ser ejecutados más que por un solo tipo de máquina, resulta muy frustrante. Por lo tanto, buscamos:  

— Un mejor nivel de comunicación.
— La posibilidad de comunicarnos de la misma manera con más de una máquina.    

Entonces empiezan a diseñarse nuevos lenguajes que ya no forzosamente son una traducción directa del lenguaje de máquina de una computadora particular, sino que más bien tienden a tratar de expresar problemas. Por supuesto que estos lenguajes tienen que ser limitados en el sentido de que los programas escritos en ellas deben poderse traducir automáticamente a algún lenguaje de máquina. Surgen lenguajes como FORTRAN, COBOL, LISP, Pascal, Snobol, Ada, ProLog, etc. Todos ellos son definidos de tal manera que están orientados a expresar problemas y pueden ser traducidos automáticamente, con mayar o menor cantidad de trabajo, a lenguaje de máquina. Los traductores de estos lenguajes son, a su vez, programas que están escritos en determinado lenguaje que, en algún momento, se tradujo a un programa en lenguaje de máquina (si no, no lo puede ejecutar la máquina).      

A los lenguajes que están más apegados al lenguaje de máquina, como los ensambladores, se les conoce como lenguajes de “bajo nivel” pues tienen un bajo nivel en cuanto a la cantidad de información que conlleva cada una de sus instrucciones. Los lenguajes orientados a expresar problemas se conocen bajo el término de “lenguajes de alto nivel”, pues cada enunciado (o instrucción) de un lenguaje de éstos se traduce a muchas instrucciones en lenguaje de máquina, conllevan un alto nivel de cantidad de información.

El primer nivel de comunicación que requerimos tener con una computadora es la comunicación con su sistema operativo. También para ello se diseñan lenguajes más o menos adecuados que permiten transmitirle a la máquina lo que queremos que haga. Algunos de estos lenguajes son de nivel de ensamblador (como el Jab Control Language de las computadoras IBM 360) y otras son de alto nivel (como el Work Flow Language de Bourroughs). En las microcomputadoras existen varios lenguajes de este tipo, como MSDOS, CP/M, etc.   

Para ejecutar un programa escrito en un lenguaje en particular, a la computadora le es posible proceder de dos maneras distintas: puede, primero, traducir todo el programa a lenguaje de máquina, colocar el programa en lenguaje de máquina en la computadora y proceder a ejecutarlo. A esta modalidad se le conoce como de “Compilador”, al programa escrito en lenguaje de alto nivel se le conoce como programa fuente y al programa escrito en lenguaje de máquina como programa objeto: (Fig. 1).    

Hoy en día las computadoras producen su versión objeto en la memoria de la computadora y ahí mismo ejecutan, sin que haya para ello participación humana en los pasos intermedios, aunque en ocasiones para ahorrar tiempo posteriormente, copian el programa objeto a un diskette o cinta, de tal manera que en el futuro se pueda, directamente, ejecutar el programa sin necesidad de volver a traducirlo.    

La otra modalidad de funcionar con las traducciones es la que observamos en la mayoría de los lenguajes para sistema operativo y en algunos lenguajes como LISP y BASIC; el traductor toma una instrucción del programa fuente, la traduce y la ejecuta. Decimos entonces que tenemos la modalidad de “intérprete”. En estos casos nunca se produce la versión equivalente en lenguaje de máquina, sino que sólo se va produciendo la traducción de lo que se va necesitando. La ejecución de programas en lenguajes que trabajan como intérpretes es, en general, muy lenta, pues antes de ejecutar debe traducir cada una de las operaciones. En estas casos no existe versión objeto del programa, por lo que cada vez que se desee ejecutar, se deberá someter la versión fuente al traductor para que realice su ciclo traducción-ejecución.      

En toda la exposición respecto a lenguajes de alto nivel hemos asumido que los programas escritos en este tipo de lenguajes expresan en forma razonablemente clara el objetivo del programa: que el lenguaje permite programar “cómodamente”. Otro aspecto importante en los lenguajes de alto nivel ha sido su portabilidad: el mismo programa puede correr en máquinas distintas si es que se tiene el traductor en esa máquina. Por último, el poder hacer programas en el lenguaje dado ha estado presente a lo largo de toda la discusión. Si un “lenguaje” de programación no cumple, al menos, con estás tres características, tal vez lo que tenemos no es un lenguaje.     

Pudiera ser que estamos trabajando con un “paquete” cuya característica fundamental es que el tipo de operaciones que puede realizar es limitada y que los datos que nosotros tecleamos para que el paquete se ejecute no tienen sentido fuera del paquete. Tal es el caso, por ejemplo, de las hojas electrónicas y de algunos programas para graficación, en la medida que lo que hacemos es darle datos de una cierta forma para que los procese. Los paquetes son programas escritos con un propósito particular.    

Otros lenguajes son en su forma, poco claros y producen, en general, pocas instrucciones de máquina por cada instrucción de alto nivel. Yo llamaría a estas formas de comunicación “dialectos” y no lenguajes, pero ésta no es terminología en los medios de computadoras.

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Plantas carnívoras

Las plantas carnívoras viven en sitios donde existe poco nitrógeno, de modo que lo obtienen de los animales pequeños; para la captura, las plantas poseen variados dispositivos, a saber:    

Las hojas de Drosera tienen emergencias semejantes a tentáculos cuyo ápice segrega gotas pegajosas donde quedan atrapados los animalillos. Un caso similar se presenta en las especies de Pinguicola, de las montañas de México, cuando la carne de los insectos es disuelta por los fermentos segregados por glándulas digestivas y absorbida por pelillos especiales.   

Utricularia es un género con especies acuáticas sumergidas; tiene hojas en forma de vejiga cuya apertura presenta cerdas especiales que al ser tocadas por animales acuáticos forman corrientes de succión y, una vez dentro, éstos miserables bichos son digeridos en la “panza vegetal”.  

Aunque en torno a las plantas carnívoras existen muchas leyendas, son incapaces de comer animales tan grandes como ratones o seres humanos, a menos que fueran liliputenses.

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Plantas parásitas

Las plantas semiparásitas son capaces de sintetizar sus propios alimentos, pero extraen algunas sustancias del hospedero. En México hay varios géneros de angiospermas que parasitan a otras plantas, como las especies Arceutobium denominadas comúnmente “muérdago enano” que afectan a varios tipos de pinos deformándolos, o las géneros Phoradendron, Pssittacanthus y Cladocolea que tienen especies que viven sobre muchas especies de árboles tropicales a templados.    

Las plantas holoparásitas viven totalmente a expensas de la planta hospedera, como las especies del género Cuscuta, que invaden a muy diversas plantas cubriéndolas con sus tallos amarillos dando la apariencia de largos fideos. Y el caso extremo de parásitos tropicales que viven completamente incluidos dentro de los tejidos del hospedero y sólo forman externamente sus flores y frutos; es especialmente notable Rafflesia, del sureste asiático, que forma las flores más grandes del mundo: ¡un metro de diámetro!   

Finalmente existen orquídeas (en México Corralorhiza) que viven a costa de los hongos degradadores de los suelos forestales o el caso de la pipa de indio (Monotropa) que carece de clorofila y se sustenta a costa de un hongo asociado micorrízicamente con árboles y así vive indirectamente de éstos.   

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1. Escriba 2 números enteros en una hoja, uno seguido del otro. Al primero divídalo entre 2 (descartando residuos) y al otro duplíquelo. Escriba los resultados justo abajo de cada número. Repita estos pasos hasta que en la columna de los números divididos entre 2 aparezca la unidad. ¿De qué manera puede obtener el producto de los números iniciales, haciendo una suma de algunos términos que aparezcan en las columnas? Ejemplo:

21    017
10    034
05    068
02    136
01    272

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Las técnicas de contrastado óptico han demostrado ser de gran utilidad en los estudios morfológicos en la Citología, Protozoología, Embriología, etcétera; sin embargo, el desconocimiento de las técnicas y sus principios ha provocado que sean poco usadas. En un interno por diversificar el uso y aplicación de estos sistemas de contrastado, se harán una serie de sugerencias sobre el manejo, implementación y aplicación de estos en Biología.    

El sistema de iluminación oblicua, tangencial, también llamado microscopio de diafragma de luz lateral, es una forma de iluminación que —a mediados del siglo XIX— se incorpora a los microscopios. En su aplicación se trata de iluminar al objeto con sólo una sección del cono iluminador, de manera tal que los rayos alcancen al objeto con una inclinación y no perpendiculares al plano del objeto, como normalmente sucede en el microscopio cuando se ha ajustado la iluminación según los principios de Köheler. El resultado es una imagen rica en información estructural caracterizada por presentar zonas oscuras opuestas a la dirección de incidencia de los rayos y ello ocurre con aquellas estructuras poseedoras de un mayor índice de refracción comparativamente al medio que las rodea, mientras las estructuras con un menor índice de refracción con respecto al medio circundante aparecen cóncavas.     

La forma de lograr esta técnica de iluminación consiste en lo siguiente: si se tiene un microscopio de campo claro con condensador de Abbe, se coloca en el portafiltros un disco de algún material que impida et paso de la luz (puede ser de cartón o lámina) al cual se le hace una perforación excéntrica a modo de permitir que sólo una pare del cono de iluminación alcance al objeto. Este disco puede colocarse en la salida de la lámpara si el microscopio carece de portafiltros. El diámetro de la perforación y lo excéntrico de ésta variarán dependiendo del aumento y las condiciones particulares de cada objetivo y condensador, por lo cual para aplicarlo la primera vez será necesario elaborar ensayos previos.      

Si se tiene un microscopio con condensador equipado con diafragmas anulares para microscopía de contraste de fases, se puede lograr iluminación tangencial si se ilumina al objeto con el diafragma de campo claro, cerrando un poco más de lo requerido el diafragma de apertura y a continuación (sin dejar de asomarse a través del ocular) se gira el juego de diafragmas como si fuera a colocarse uno de los diafragmas anulares, dejando de moverse hasta el momento en que la imagen observada presenta el aspecto o el contraste buscado por el observador.    

Es importante recordar que este sistema muestra como desventaja principal el hecho de no ocupar completo el cono de iluminación, es decir, tiene menos apertura numérica y en consecuencia el poder de resolución es menor si se compara con el sistema de campo claro.    

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Sabemos que la corriente eléctrica es un movimiento dirigido de partículas cargadas. En condiciones normales los materiales que conducen electricidad deben esta facultad a la existencia de electrones con libertad de movimiento; se trata de aquéllos que se encuentran en el llamado nivel de Fermi. En efecto, como dichos electrones, al igual que los demás, poseen carga negativa; un desplazamiento colectivo en determinada dirección es la corriente. En el trayecto sufren múltiples dispersiones durante las cuales pierden energía y cambia la orientación de su movimiento. Entonces, para que la corriente no desaparezca, es necesario reponer la energía perdida y regresarlos a que se desplacen en la dirección original; eso se logra aplicando un voltaje.    

En el estado superconductor, parte de los electrones que estaban en el nivel de Fermi se agrupan de dos en dos formando lo que se conoce como pares de Cooper. Dichas entidades poseen una carga neta: tienen libertad de movimiento y lo interesante es que no experimentan dispersiones durante su desplazamiento. Por lo tanto, una corriente puede perdurar indefinidamente sin necesidad de proporcionar energía a los portadores de carga.     

Hagamos ahora un poco de historia. En el año 1911, el físico holandés Heike Kamerlingh Onnes realizó experimentos para medir la resistencia de los metales a bajas temperaturas. La elección de la primera sustancia a analizar recayó en el mercurio. ¿Por qué esta preferencia? Todo es muy sencillo; en aquella época era el único metal que —por medio de la destilación— podía limpiarse bastante bien de las impurezas. Había que eliminar la influencia de factores secundarios a la hora de realizar los experimentos.      

Los metales en estado normal exhiben una resistencia proporcional a la temperatura (si graficáramos, el resultado sería una línea recta). El mercurio mostró ese comportamiento inclusive cuando se utilizó como sustancia refrigerante al hidrógeno líquido. Lo inesperado ocurrió un poco por abajo de los 4.3°K: apareció una brusca caída en la resistencia y a los 4.2°K los aparatos no registraron en absoluto oposición al peso de corriente.     

Podemos caracterizar entonces a los materiales en estado superconductor por tener una resistencia igual acero, aunque hay otra característica que los distingue. En 1933 Meissner y Ochsenfeld determinaron —usando muestras de estaño y plomo— que en el interior de los superconductores el campo magnético es nulo, aunque en el exterior adopte valores distintos de cero. Una sustancia que presenta esta propiedad se llama diamagnética perfecta. El descubrimiento de este fenómeno modificó las concepciones que sobre el tema se tenían en esa época. Se entendió entonces que un superconductor es algo más que un conductor perfecto, por cuanto estos últimos no pueden ser diamagnéticos perfectos a temperaturas distintas del cero absoluto.    

Transcurrieron 46 años entre el descubrimiento de este fenómeno y el advenimiento de la primera teoría que lo explicara. Mientras tanto, hubo que sortear muchas dificultades. Y es que el estado superconductor es el resultado de la interacción de muchos cuerpos; ahora los electrones interaccionan entre si, ahora lo hacen con la red cristalina, etc. Todo debe ser tomado en cuenta. Las partículas que forman parte de la sustancia se comportan como una sola, situación que introduce un problema poco usual; describir a un cuerpo macroscópico recurriendo a conceptos y herramientas utilizados en el estudio del micromundo.  

En 1957 Bardeen, Cooper y Schrieffer proponen un mecanismo para la explicación de la superconductividad. Cuando el material llega a una temperatura en que la resistencia es cero, una fracción de los electrones que se encontraban en el nivel de Fermi han pasado a un estado de menor energía. Ello es resultado de que tales electrones se agrupan en pares, es decir, se comportan como si estuvieran enlazados. Algo similar ocurre por ejemplo con un átomo de hidrógeno; su energía es menor a la que tendrían un electrón y un protón (ésas son las partículas que forman un hidrógeno) si no estuvieran ligados.   

La dificultad para entender esto surge porque dos cuerpos con carga del mismo signo se repelen. ¿Cómo explicar entonces la formación del par electrónico? Debe haber una fuerza que anule la repulsión y sea incluso capaz de producir atracción entre dos electrones. Recordemos algo que ya dijimos con anterioridad: no podemos despreciar las interacciones con la red cristalina.    

En un cuerpo sólido cada átomo permanece en una pequeña región del espacio. Cuando perturbamos a la red cristalina los átomos comienzan a vibrar. A estas vibraciones se les conoce como fonones.   

La presencia de un fonón produce modificaciones locales en la estructura de la sustancia; una de las consecuencias es un cambio en la energía de los electrones. Si la energía disminuye más allá de cierto valor, el fonón podrá provocar que entre dos electrones haya una atracción.   

Todos saben que dos cuerpos no pueden ocupar simultáneamente el mismo sitio. A nivel microscópico hay algo similar; se trata del principio de exclusión de Pauli, pero cabe decir que no todas las partículas lo obedecen. Este es el caso de los pares de Cooper. Por lo tanto, pueden coexistir dos o más en el mismo estado, pero también algo adicional: estos pares electrónicos (dotados de carga podrán atravesar una sustancia superconductora sin experimentar dispersiones).   

Hasta 1986 todos los superconductores que habían sido descubiertos era, o bien elementos de características metálicas, o bien aleaciones de ellos. En el curso del año, una revista científica alemana publicó una carta en que —como cuestión tentativa— se hacía referencia a la posibilidad de encontrar superconductividad en materiales que no habían sido considerados anteriormente: las cerámicas, y a una temperatura cercana a los 30°K. Poco después, haciendo mediciones de campo magnético, corroboraron sus planteamientos. Este fue el inicio de intensas investigaciones en varios países del mundo —incluido México— acerca de la superconductividad en materiales no metálicos.   

Al inicio de 1987, con cambios en la composición química de las muestras, se lograron sintetizar superconductores con temperaturas críticas de aproximadamente 90°K. Un notable avance en un corto periodo de tiempo.       

El grupo de bajas temperaturas del Instituto de Investigaciones en Materiales de la UNAM (IIMUNAM) —según relata el Dr. Roberto Escudero— inició el estudio de superconductividad en cerámicas conociendo sólo informaciones vagas acerca de las características de los preparados que se hacían en otras partes del mundo. Sin embargo, en el lapso de un mes lograron sintetizar el primer material superconductor; se trataba de un compuesto que combinaba los siguientes elementos: Ytrio, Bario, Aluminio, Cobre y Oxígeno. La temperatura de inicio era de 76°K y la temperatura crítica estaba cercana a los 15°K.    

La posibilidad de sintetizar en México un superconductor que funcionara a una temperatura relativamente alta, estaba ya bastante cercana. Expliquemos un poco: en algunos materiales el descenso de la resistencia se torna brusco hasta temperaturas ligeramente superiores a la crítica. En otros preparados, la caída de la resistencia hacia el valor cero se produce en un intervalo amplio de temperatura, inclusive decenas de grados. Semejante comportamiento está relacionado con impurezas en el material, las cuales retardan el surgimiento del efecto superconductor. Entonces, modificando las proporciones de los elementos que entran la composición química de la muestra, así como el proceso en el que son sintetizados, sería posible aumentar la temperatura crítica. Así sucedió efectivamente. Las cerámicas exhiben ahora temperaturas críticas cercanas a los 90° Kelvin y la resistencia disminuye marcadamente incluso en los 130° Kelvin.  

La composición química de las cerámicas es la siguiente:

Y₁ Ba₂ Cu₂ Op  

el valor de p es ligeramente inferior a 7.    

Es posible sustituir Ytrio por casi todos los elementos que aparecen en la parte inferior de la tabla periódica, es decir, las tierras raras; el resultado sigue siendo satisfactorio.    

Por otra parte, al sustituir un poco de Oxígeno por Flúor, las temperaturas críticas suben ligeramente. En el momento en que se escriben estas líneas un investigador de la Universidad de Karlsruhe (RFA) ha sintetizado un material que es superconductor hasta los 120°K, aunque el fenómeno es inestable. Adicionalmente, ciertos grupos de investigación de Japón y E.U., han reportado temperaturas críticas inestables a 240°K y también a una temperatura superior a la ambiente: 67°C. La composición química de sus muestras es otra vez Y₁ Ba₂ Cu₃ O₀, pero incluyen algo adicional. Ese algo adicional no se sabe qué es, lo guardan en secreto.   

Las muestras de cerámica superconductora se preparan moliendo y mezclando Oxido de Ytrio, Carbonato de Bario y Oxido de Cobre; las sustancias se pesan adecuadamente con el fin de tener las proporciones correctas. Posteriormente, se hace una pastilla de la mezcla y durante varias horas se somete a temperaturas cercanas a los 1000°C; en este último paso se quema el Carbonato de Bario. Las moléculas se disocian; el Bario queda en el preparado y el carbono se combina con Oxígeno, dando origen a CO₂, que va a la atmósfera.   

Finalmente, la muestra se deja enfriar lentamente hasta que alcanza la temperatura ambiente. Menciones aquí, que la cerámica podría prepararse de otra manera.    

Hay un hecho curioso respecto a estos materiales; resulta que entre más cuidado se tenga en la preparación de la mezcla, disminuyen las posibilidades de obtener resultados positivos. Dicho de otra manera, las estructuras deben tener defectos, quizá deficiencia de cierto elemento en alguna parte, en otro sitio una abundancia de un elemento distinto, etc. Eso refleja que en una estructura cristalina perfecta tal vez no habría superconductividad.    

La superconductividad a temperaturas hasta los 90°K ha sido descubierta experimentalmente, pero aún no se tiene una explicación microscópica. Se vuelve a repetir la historia. El grupo de bajas temperaturas del IIMUNAM intenta construir una teoría fenomenológica. En ésta juegan un papel primordial las interacciones entre los cobres y oxígenos. Ambos elementos se agrupan en la red cristalina formando planos (los cobres están en las esquinas y los oxígenos en los lados). En un caso ideal —una red perfecta— los electrones estarían perfectamente localizados y entonces no podría haber conducción de corriente. Cuando aparecen distorsiones algunos electrones van a quedar localizados, pero no todos. Estos últimos serían los precursores del estado superconductor.   

Algunos experimentos recientes parecen indicar que la teoría de Bardeen, Cooper y Schrieffer (BCS) no se aplica en este caso. Recordemos que en el mecanismo de formación de los pares de electrones interviene un fonón. La frecuencia de vibración de los elementos de la red cristalina depende de su masa (un caso macroscópico similar es el de un cuerpo unido a un resorte). Si nosotros cambiáramos, por ejemplo, oxígeno normal por alguno de sus isótopos, lo único que se modificaría sería la masa; eso da lugar a modificaciones en las frecuencias de vibración y esto conduce a una variación en la densidad de los fonones. Cambian entonces los parámetros que caracterizan a la superconductividad, entre ellas la temperatura crítica. Los experimentos realizados en las cerámicas muestran que esto no sucede. Que la teoría BCS no funcione no excluye la formación de los pares de Cooper.  

Al inicio de estas líneas mencionamos que en los superconductores algunos electrones disminuyen su energía (banda prohibida) entre el nivel donde se hallan los portadores de carga responsables de la conducción normal y el nivel donde se localizan los pares de Cooper. Recientes investigaciones sobre la diferencia de energía entre ambos estados arrojan resultados totalmente distintos. Eso es una dificultad, cuya superación permitirá avanzar en la comprensión del fenómeno.  

Las líneas de investigación se concentran ahora en la búsqueda de materiales con temperaturas críticas más altas; el éxito de esta tarea permitiría ampliar las posibilidades tecnológicas de los superconductores. Anderson —Premio Nobel de Física hace varios años— ha propuesto una teoría de estados resonantes. Afirma que si el mecanismo es de acuerdo a lo que está proponiendo, las temperaturas de funcionamiento podrían llegar hasta los 600°C.    

En nuestro país podrían construirse algunos aparatos con las cerámicas superconductoras. No nos referimos a grandes almacenadores de energía o computadoras de ultra-velocidad; eso está fuera de nuestro alcance, podrían diseñarse cosas pequeñas, como por ejemplo, dispositivos que servirían en el campo de la medicina.  

Posiblemente tengamos nuevas sorpresas en un futuro próximo.

Agradecemos al Dr. Roberto Escudero Derat la ayuda que nos proporcionó en la elaboración de este reportaje.

Bibliografía Recomendada 

1. Edelman, V., Cerca del cero absoluto, Colección física al alcance de todos, Editorial Mir., Moscú, 1986.
2. Rose-Innes, A. C. Y E. H. Rhoderick, Introduction to superconductivity, International series in solid state physics., vol. 6, Pergamon Press, Oxford, 1978.
3. Tinkham, M., Introduction to superconductivity, Mc-Graw Hill, 1975.