La escala de lo pequeño

Lo que quiero que hagamos en este video es  explorar qué pasa cuando tenemos escalas muy,   muy, muy pequeñas. Pero antes de pensar en  esto, quiero que nos familiaricemos con las   unidades. Ya conocemos cómo se ve un metro:  un adulto masculino promedio mide un poco   menos de 2 metros. Ahora bien, si dividimos 1  metro en mil unidades obtendremos milímetros,   y me parece que sabemos qué es 1 milímetro:  si alguna vez has visto una regla de 1 metro,   1 milímetro es la medida más pequeña en la regla,  así que es bastante difícil de ver. Ahora bien,   si dividimos cada uno de esos milímetros en  mil partes iguales obtendremos micrómetros.   También podemos pensar que 1 micrómetro es 1  millonésimo de metro, esto está más allá de   lo que realmente somos capaces de percibir. Y  si cada uno de esos micrómetros los dividimos   en mil partes iguales obtenemos nanómetros,  es decir, tenemos 1 milmillonésimo de metro;   y si dividimos esto en mil partes iguales  obtendremos picómetros, un picómetro es 1   millonésimo de metro; y si dividimos uno de esos  en mil partes iguales obtendremos 1 fentómetro,   es decir, 1 milbillonésimo de metro. Así que  estas son cosas inimaginablemente pequeñas. Y   ahora que estás familiarizado con las unidades,  exploremos qué clases de cosas podemos encontrar   en estas diferentes escalas. Y empezaremos  por aquí. También las escribí a la izquierda,   pero es más convincente cuando las ves en las  imágenes. Empecemos por aquí con la abeja.   Elegí arbitrariamente algo a esta escala, pero  hay muchas, muchas, muchas cosas casi infinitas   para elegir. La abeja promedio mide unos 2  centímetros de largo, es aproximadamente 1   centésimo de la longitud de un hombre adulto  promedio, y aunque no es lo más emocionante,   es bastante sorprendente ver un acercamiento de  la abeja como este, pero la abeja es una buena   referencia, ya que todos hemos visto una abeja  alguna vez. Ahora, lo que quiero que hagamos es   observar algo que es 50 veces más pequeño que  una abeja común. Si queremos pensar en qué tan   grande es en relación con esta abeja, se vería  de este tamaño aproximadamente: este es un ácaro   del polvo, estas dos son imágenes de ácaros. Los  ácaros se ven como seres extraños y alienígenas,   pero lo que es sorprendente de ellos es que  están en todas partes, están a nuestro alrededor,   probablemente tienes muchos sobre tu piel o en  cualquier parte justo en este momento, lo cual   es una idea un poco escalofriante. Pero en este  video estamos hablando de escalas. Antes hablamos   de centímetros y ahora hablaremos de milímetros.  El ácaro promedio mide menos de medio milímetro,   o si queremos expresarlo en micrómetros,  podemos decir que mide 400 micrómetros de largo;   así que esta longitud de aquí se acerca a los 400  micrómetros, lo cual es 1/50 parte de esta abeja   enorme que teníamos por acá arriba. El ácaro mide  1/50 parte del tamaño de una abeja. O si quieres   que lo pongamos en términos de algo que es más  familiar, por aquí tenemos un acercamiento de un   cabello humano, y tal vez digas "Guau, el pelo  de esta persona es horrible", pero no es así.   Si observas tu propio cabello en un microscopio  electrónico, serás afortunado si se ve así de   bien. He visto imágenes de cabellos más dañados  que éste, probablemente este es un pelo suave   y sedoso. Ahora viene el diámetro del pelo humano  en promedio, ya que depende de quién es el cabello   del que estemos hablando, el diámetro promedio  del cabello humano es de 100 micrómetros de ancho,   ese es el diámetro, es decir, es una cuarta parte  del tamaño de un ácaro, o si quisiéramos dibujar   un cabello humano en relación con esta abeja se  vería algo así. Estoy dibujando todo el cabello,   pero su ancho sería este. De nuevo, no olvides que  aquí tenemos a la abeja, que parece un gigante,   pero sólo es una abeja. Ahora, hagamos un  acercamiento aún mayor. Empezamos con la abeja,   hicimos un acercamiento de 50 veces para observar  al ácaro, después hicimos otro acercamiento por   un factor de 4 para observar el ancho del pelo  humano. Y, ahora, si hacemos otro acercamiento en   el rango de los micrómetros, un acercamiento por  otro factor de 10, aproximadamente llegaremos a la   escala de las células. Este de aquí es un glóbulo  rojo y este es un glóbulo blanco, y miden entre 6   y 8 micrómetros. Una vez más, si dibujamos una  célula humana en relación con el cabello humano   probablemente se vería así. Algo en una escala  similar con lo que todavía nos relacionamos es   el ancho de la seda de araña, que es de 3 a 8  micrómetros, así que si dibujamos el ancho de   la seda de araña en el mismo diagrama, se vería  algo así, mientras que esta es una imagen real de   la seda de araña. Una vez más, esto es algo que  podemos percibir: podemos chocar contra ella,   podemos tocar la seda de araña, podemos verla si  el sol se refleja en ella o si tiene un poco de   humedad; pero se trata de la cosa más delgada que  los humanos podemos percibir. Y de nuevo, recuerda   que estamos en el rango de los micrómetros. En el  mismo rango podemos tener algunas de las bacterias   más grandes. Las bacterias pueden estar más o  menos entre 1 y 10 micrómetros, así que en general   son menores que las células. La mayoría de las  bacterias son más pequeñas que la mayoría de las   células. Y regresemos para ver en dónde estamos  en nuestra escala. Empezamos con la longitud de   los humanos y lo dividimos entre 100 para obtener  la longitud de la abeja, así que cada marca que   tenemos por aquí divide esto en 10, dividimos  entre 10; después volvemos a dividir entre 10,   es decir, estamos dividiendo el metro en 100;  volvemos a dividir entre 10, obtenemos milímetros,   estamos dividiendo entre 1,000 el metro; después  volvemos a dividir entre 10, aquí estamos en   décimas de milímetros, que es por donde está el  ancho del cabello humano; dividimos de nuevo entre   10, estamos en centésimas de milímetros o decenas  de micrómetros; y si dividimos de nuevo entre 10   llegamos a los micrómetros. Aquí hablamos de las  células y las bacterias. Ahora las cosas se van   a poner muy, muy locas. Las células estaban en el  rango de unidades de micrómetros, ahora pasaremos   al rango de las centenas de nanómetros. Y sólo  para darnos una idea de las cosas, recordemos   que 1 nanómetro es un milésimo de un micrómetro,  100 nanómetros serán 1/10 parte de un micrómetro.   Y esta imagen que tenemos aquí, esta enorme cosa  azul que parece un planeta o un asteroide, es un   glóbulo blanco. Si le hiciéramos un alejamiento  se vería como esta que tenemos acá arriba;   pero esta imagen es realmente increíble por varias  razones, entre ellas tenemos estas cosas verdes,   que básicamente después de reproducirse emergen  de la superficie de este glóbulo blanco y estos   puntos verdes son virus de SIDA. Así que si ahora  hacemos otro acercamiento de aproximadamente otro   factor entre 100 y 1,000 desde el tamaño de una  célula, obtenemos el tamaño de un virus, y todo   el material genético necesario para replicar este  virus está dentro de estas pequeñas cápsides,   es decir, está justo dentro de cada uno de  estos pequeños contenedores verdes. Así que   si regresamos a nuestra escala por acá, estamos  en la escala de los virus, estamos en la escala   de centenas de nanómetros. Si dividimos por 10  y después volvemos a dividir por 10 llegamos   al rango de los nanómetros, y en el rango de las  unidades de nanómetros tenemos la doble hélice de   la molécula del ADN. Así que esta imagen que  tenemos aquí es una representación artística   de la molécula del ADN si pudiéramos hacer un  acercamiento. El ancho de esta doble hélice es   aproximadamente de 2 nanómetros. Otra forma de  pensarlo es que tiene 1/60 del diámetro de una   de estas cápsides virales, lo cual tiene sentido  porque tiene que enrollarse y encajar en una de   estas cápsides virales. Sólo para ser claros, este  es sólo el ancho del ADN, el ADN es mucho, mucho,   mucho, mucho, mucho más largo, pero hablaremos de  eso en videos futuros. Pero una vez más estamos   en una escala muy, muy, muy pequeña. Si queremos  pensar esto en términos de metros, esto equivale   a 2,000 millonésimas de metro, es decir, si pones  500 millones de estas hélices, una junto a otra,   obtendrás 1 metro, o puedes pensarlo de esta  forma: estos son 2 millonésimas partes de un   milímetro, así que es muy, muy, muy, muy pequeño.  Piénsalo, si pudieras poner un ADN junto a otro,   de manera que se tocaran entre sí, entonces  podrías poner 500,000 de ellos en 1 milímetro,   así que este es un espacio inimaginablemente  pequeño. Ahora voy a mostrarte una nueva unidad   que no tiene el prefijo convencional de los metros  y son los angstroms, 10 angstroms son igual a 1   nanómetro, así que el ancho de esta doble hélice  de ADN será igual a 2 nanómetros o 20 angstroms.   Ahora, si dividimos de nuevo por 10 obtenemos algo  que mide 2 angstroms o 0.2 nanómetros, y eso es la   molécula del agua. Tal vez debí ponerlo en azul,  pero este de aquí es el oxígeno que está unido a 2   hidrógenos. Ahora bien, francamente esto está más  allá de la percepción humana, incluso realmente   son cosas que podemos conceptualizar,  ni siquiera hablemos de percepción,   yo mismo tengo problemas para imaginar algo tan  pequeño como lo que estamos viendo aquí. Recuerda:   básicamente estamos tratando con algo menor a 1/5  parte de mil millonésimos de metro o 1/5 parte de   millonésimo de milímetro, algo en verdad que no  puedo comprender. Pero vamos a ver cosas aún más   pequeñas que esto. Si hacemos un acercamiento  a estos átomos de hidrógeno. Y yo sé que esto   se empieza a poner un poco abstracto; vamos  a trabajar con el reino cuántico. Es difícil   definir dónde termina una cosa y dónde empieza  la otra, qué es real y qué no lo es y todas   esas nimiedades. Pero si hacemos nuestro mejor  esfuerzo para intentar entenderlo, si hiciéramos   un acercamiento más y pusiéramos un límite a  un átomo de hidrógeno, porque en realidad los   electrones puedan saltar por todos lados, pero si  establecemos algún límite donde sea más probable   que se encuentren los electrones, el diámetro  de un átomo de hidrógeno será aproximadamente   de 1 angstrom, lo cual tiene sentido si vemos  también este diagrama, es más o menos la mitad del   diámetro de esta molécula. Lo que está muy loco es  que, 1: este átomo es muy, muy, muy, muy, muy, muy   pequeño, este mide 1 diezmilmillonésima de metro  o 1 diezmillonésimo de milímetro. Entonces es algo   que realmente no podemos comprender. Pero lo que  es más loco que esto, es principalmente el espacio   libre. Llegamos hasta esto tan pequeño. Estamos  intentando llegar a estas unidades fundamentales,   y esta cosa de aquí, principalmente es espacio  libre, porque si miras un electrón, y, bueno,   cuando decimos radio por aquí, es difícil definir  dónde comienza y termina, y tienes que pensar en   cosas relacionadas con la carga, y ni siquiera  estamos pensando en los efectos cuánticos y   todo eso. Un electrón tiene un radio de 3 x 10¯⁵  angstroms, el núcleo de un átomo de hidrógeno que   en realidad es sólo un protón, tiene un radio un  poco... ¿Sabes?, ni siquiera nos preocupemos por   este número de aquí, la idea general es que es  del mismo orden de magnitud, es aproximadamente   una diezmilésima parte de un angstrom. Y sólo  para darnos una idea de cómo es, si vemos un   radio atómico completo, que es de aproximadamente  1 angstrom, para entender la escala del átomo y   de cuánto espacio libre hay en él, si queremos  pensar en el espacio libre, podemos imaginar que   un núcleo es quizá una canica en el centro de un  estadio de futbol techado. Imagina que un electrón   es como una abeja saltando al azar alrededor,  aleatoriamente por todo el volumen dentro de   ese estadio de futbol, y obviamente es una abeja  cuántica, por lo que puede saltar de un lugar a   otro y no es fácil predecir a dónde llegará en el  siguiente salto y todo lo demás. Pero eso nos dará   una idea de la escala del electrón y el protón  en relación con el átomo como un todo, pero aún   más loco nos da una idea de cuán vacíos son los  átomos y realmente cuán vacía es toda la materia.