Rubén E. Rojas

Era 25 de enero del 2020, cuando todavía volar en avión no era considerado una rareza. Procedí a sentarme en mi asiento de vuelo designado ubicado en el centro de la fila, como es habitual cuando uno no está económicamente dispuesto a invertir en comodidad. A mi lado se sentó un señor de mediana estatura, cabello completamente blanco, y una emergente calvicie que camuflaba con una gorra de béisbol de los Nacionales de Washington. 

— «¿Y tú qué te dedicas?» Me preguntó finalmente sin mucho interés, siguiendo el curso natural de esas conversaciones (casi protocolares) que ocurren cuando uno se encuentra hombro con hombro con otra persona.

— «Ah, bueno, soy físico y me especializo en turbulencia» le respondí de la manera más entusiasta posible. Mientras hablaba veía como la expresión de su rostro cambiaba de una de indiferencia a otra de consternación. Lo cual es la típica reacción que recibimos los que trabajamos en ciencias cada vez que alguien nos hace esta pregunta.

— «Ah, ok» me respondió con temor. «Debes ser muy inteligente». Clásica continuación.

— «No, no, para nada», le respondí. «Lo importante es que te guste y te apasione, y la verdad es un área muy interesante» Dada su reacción original a mi respuesta, decidí cambiar de tema y hablamos brevemente de béisbol durante los siguientes cinco minutos. 

Durante el despegue noté que mi compañero de vuelo, al que a partir de ahora llamaremos Luis, se aferraba muy fuerte al asiento. Luis se persignó un par de veces antes de alzar vuelo y procedió a cerrar la persiana de la ventana lo antes posible. No le di mayor importancia a la situación hasta que a mitad del vuelo se encendió el anuncio de los cinturones de seguridad. El piloto procedió a anunciar que se avecinaba una zona de turbulencia severa y que por nuestra seguridad debíamos abrocharnos los cinturones. El rostro de Luis palideció. Sacó un pañuelo de su bolsillo y mientras se secaba el sudor de la frente me preguntó:

– «Joven, usted que estudia turbulencia, ¿sabe que va a pasar ahora?».

Todos estamos familiarizados con este concepto, y al igual que mi compañero de vuelo, el contexto más común en el que hemos escuchado la palabra turbulencia es probablemente en el de vuelos comerciales. Pero, aprovechando el interés del señor Luis, tratemos de explicar en qué consiste realmente este fenómeno.

No hace falta viajar en avión para experimentar turbulencia. Basta con una taza de café, que quizás esté tomando mientras lee este artículo, y mezclarla con leche a su gusto. Cuando revuelve el café puede notar que se forman pequeños remolinos, que se crean y se destruyen. Mientras más agita el café más se mezcla, más irregular se mueve el líquido y más patrones se forman. 

Usted también puede presenciar turbulencia cuando está en una piscina, cuando rompen las olas del mar, cuando el viento le da en el rostro o cuando maneja en su carro. 

En palabras sencillas, la turbulencia es el movimiento irregular de los fluidos cuando son perturbados más allá de su estado natural de equilibrio. Es decir, si usted agita el café con una cuchara lentamente y de manera circular, este va a tender a moverse en la misma dirección. Si, en cambio, este movimiento lo realiza de manera brusca y no uniforme, se desarrollará en el café un movimiento impredecible, turbulento. 

Richard Feynman, uno de los físicos más importantes del siglo XX dijo «La turbulencia es el problema más importante no resuelto por la física básica». Pero, ¿qué significa resolver un problema y por qué la física está tan obsesionada con resolver problemas?

Si usted tuviera que remontarse a sus clases de física de secundaria, probablemente lo primero que recuerde sea los problemas con planos inclinados y masas, o el cañón disparando un proyectil balístico. Más allá de la cuestionable eficacia de enseñar física de esta manera, que no vamos a discutir en este artículo, lo que revelan estos ejercicios es la capacidad de la física de, dadas ciertas condiciones iniciales, predecir el resultado de un fenómeno natural. Es decir, si se conoce el ángulo del cañón y que tan rápido es expulsado el proyectil, puedo anticipar con total exactitud dónde va a caer. 

Esas mismas ecuaciones que usted tenía que resolver en secundaria, eran utilizadas para planear bombardeos durante las guerras mundiales. Lo mismo ocurre en la actualidad con la electrónica, las computadoras, los teléfonos celulares, los automóviles, medicina y básicamente todo lo que constituye nuestro día a día: la capacidad de entender un fenómeno, predecirlo y utilizar ese entendimiento para mejorar (o en el caso de las guerras, empeorar) nuestra calidad de vida. 

El primer registro histórico de alguien tratando de entender la turbulencia se remonta al mismísimo Leonardo da Vinci, quien hizo los primeros dibujos de los que se tiene registro. La similitud con el ejemplo de la taza de café es evidente. La mayoría de los problemas que se planteaba la ciencia en la época de Leonardo actualmente son casos cerrados con soluciones ampliamente conocidas. La electricidad, el magnetismo, la gravedad, el movimiento de los planetas y las estrellas, por ejemplo. Incluso otros que ni siquiera sabíamos que existían, como la física nuclear y la mecánica cuántica, fueron mayormente resueltos el siglo pasado. 

Desde aquel entonces la turbulencia ha sido estudiada en ingeniería, matemática, física y más recientemente computación; usando teoría, experimentos y simulaciones numéricas. Si bien el conocimiento que se tiene actualmente es enorme comparado con lo que se sabía en aquella época, algo es innegable: el fenómeno de turbulencia no se considera resuelto. Esto quiere decir que no se puede predecir con exactitud qué va a pasar con el café una vez empieza a mover la cuchara. Si el café fuera un proyectil balístico, no se puede saber dónde va a caer con exactitud. Es por ello que debemos abrocharnos los cinturones de seguridad. Puede estar convencido de que el avión no va a caer en picada, pero no estamos completamente seguros de cómo va a moverse exactamente, pues el aire a su alrededor se comporta de manera impredecible.

Más allá de la utilidad que tendría para la ingeniería, la tecnología y la tranquilidad de Luis el poder resolver este fenómeno, la belleza intrínseca que la ciencia ve en la turbulencia es la principal motivación para seguir intentando entenderla. Es la motivación originaria. Es esa la misma que inspiró a da Vinci y que plasmó en sus dibujos hace casi 500 años. Es un problema escurridizo que se nos ha escapado por siglos y cuya solución no se encuentra a años luz de distancia, ni a escalas más pequeñas que un átomo. Está ahí en frente suyo, tomando lugar en su taza de café. 

– «No tengo ni idea» le respondí finalmente al señor Luis, mientras el avión comenzaba su sacudida. «Pero no se preocupe, estamos muy cerca de descubrirlo». 

 

Ilustración de la portada: Ada Peña.

 

Rubén E. Rojas es licenciado en Física de la Universidad Simón Bolívar (Caracas, Venezuela). Estudiante de último año de Doctorado en Física en la Universidad de Maryland (College Park, Estados Unidos) donde se especializa en mecánica de fluidos, turbulencia y magnetohidrodinámica. Su trabajo se centra en un experimento para simular la generación de campo magnético de la Tierra en el laboratorio. Además, es apasionado por la divulgación científica. Se mantiene involucrado en varias iniciativas de promoción científica entre ellas un podcast denominado De Esto No Hay Tesis. Fue miembro fundador de un proyecto para cambiar las perspectivas sobre las carreras científicas en la Universidad Simón Bolívar denominado. ¿Por qué Ciencias?. Se encuentra en instagram y twitter @rubrojasg.