¿De dónde viene todo esto?
¿De esta roca?
¿De esa vaca?
¿De tu corazón?
No las cosas en sí, sino de lo que están hechas:
los átomos que conforman el tejido de las cosas.
Para responder esa pregunta, veamos la ley de conservación de la masa.
Esta ley dice, tome un sistema aislado
definido por un límite que la materia y la energía no puedan cruzar.
Dentro de este sistema, la masa, o sea la materia, y la energía
no puede crearse ni destruirse.
El universo, hasta donde sabemos,
es un sistema aislado.
Pero antes de llegar a eso, veamos uno mucho más pequeño y simple.
Aquí tenemos 6 átomos de carbono, 12 átomos de hidrógeno,
y 18 átomos de oxígeno.
Con un poco de energía, nuestras moléculas pueden moverse.
Estos átomos pueden ligarse para formar moléculas conocidas.
Esto es agua,
y esto es dióxido de carbono.
No podemos crear o destruir masa.
Estamos atrapados con lo que tenemos, así que ¿qué podemos hacer?
Ah, ellos tienen una mente propia.
Veamos. Han formado más dióxido de carbono y agua, 6 de cada uno.
Añadir un poco de energía, reorganizar eso en un azúcar simple,
y un poco de oxígeno gaseoso.
Nuestros átomos dan cuenta de: 6 de carbono, hidrógeno 12, y 18 de oxígeno.
La energía aplicada ahora se almacena en los enlaces interatómicos.
Podemos volver a liberar esa energía
descomponiendo el azúcar nuevamente en agua y dióxido de carbono,
y tenemos los mismos átomos.
Apartemos algunos átomos y probemos algo un poco más explosivo.
Esto es metano, comunmente asociado con la flatulencia vacuna,
pero también usado como combustible para cohetes.
Si añadimos un poco de oxígeno y energía,
como puede obtenerse de un fósforo encendido,
se quema en forma de dióxido de carbono, agua y aún más energía.
Observa que el metano empezó con 4 hidrógenos,
y al final todavía hay 4 hidrógenos capturados en 2 moléculas de agua.
Para un gran final, aquí está el propano, otro gas combustible.
Añadimos oxígeno, lo encendemos y explota.
Más agua y dióxido de carbono.
Esta vez tenemos 3 CO2
porque la molécula de propano empezó con 3 átomos de carbono,
y no tienen otro lugar a dónde ir.
Podemos modelar muchas otras reacciones con este pequeño conjunto de átomos,
y la ley de conservación de la masa siempre se cumple.
Sea cual sea la materia y la energía de una reacción química
están presentes cuando termina.
Por eso si la masa no se crea ni se destruye,
¿de dónde salieron estos átomos?
Volvamos atrás el reloj y veamos.
Más, más, más, mucho más.
Bueno, ahí está bien.
El Big Bang.
Nuestra hidrógeno se formó en una sopa de partículas de alta energía
en los 3 minutos siguientes al nacimiento del universo.
Con el tiempo, los grupos de átomos se acumularon y formaron estrellas.
Dentro de estas estrellas, reacciones nucleares fusionaron elementos livianos
como el hidrógeno y el helio,
para formar elementos más pesados, como el carbono y el oxígeno.
A primera vista, estas reacciones pueden parecer como que están violando la ley
porque liberan una asombrosa cantidad de energía,
aparentemente de la nada.
Sin embargo, gracias a La famosa ecuación de Einstein,
sabemos que la energía es equivalente a la masa.
Resulta que la masa total de los primeros átomos
es muy levemente superior a la masa de los productos,
y esa pérdida de masa se corresponde perfectamente a la ganancia en energía,
irradiada de la estrella como luz, calor y partículas de energía.
Con el tiempo, esta estrella se convirtió en supernova
y dispersó sus elementos por el espacio.
Resumiendo, se encontraron el uno al otro y con los átomos de otras supernovas
formaron la Tierra,
y 4600 millones de años más tarde hicieron su parte
en nuestro pequeño sistema aislado.
Pero no son tan interesante como los átomos que se unieron para formarte a ti,
o a esa vaca,
o a esta roca.
Por eso, Carl Sagan es famoso por decir:
Somos polvo de estrellas.