La banda sonora universal que inspiró a la ciencia

Científicos como el Premio Nobel Richard Feynman consideran clave para el origen de la física el momento en que Pitágoras (siglos VI-V a.C.) generalizó un resultado experimental al funcionamiento del cosmos: dos tramos de una cuerda tensa tocados a la vez crean dos notas musicales que son armónicas, es decir suenan agradables, cuando la relación entre sus longitudes es un cociente de números enteros pequeños.

Cuando la longitud de uno es el doble que la del otro, cociente 2:1, las dos notas suenan tan agradables juntas que en la música occidental tienen el mismo nombre: están separadas por una octava (por ejemplo, un do y el siguiente do más agudo). La segunda oscila exactamente el doble de rápido que la primera. Otras armonías se obtienen para relaciones de 3:2, de 4:3, etc.

Pitágoras y sus seguidores llegaron a pensar que también habría «relaciones numéricas entre las órbitas de los planetas o entre otras cosas de la naturaleza» y que los astros se moverían con la llamada «armonía de las esferas», idea que inspiró a los astrónomos durante siglos. Por otra parte, matematizaron y dieron origen a la teoría musical occidental, que se enseñaba junto a la astronomía y las matemáticas, convirtiéndola en un puente entre arte y ciencia.

Aquellos pioneros de la física observaron el firmamento con las herramientas de que disponían y atribuyeron a las órbitas de los astros sus ideas místicas sobre la armonía y los números. Pero el cosmos resultó ser más complejo. Para ver esa complejidad se requieren observaciones más precisas y, sobre todo, nuevos experimentos analizados matemáticamente. Tardaron veintiún siglos en llegar.

A principios del siglo XVII Johannes Kepler buscaría sin descanso la armonía pitagórica de los astros. No la encontró. Quedaría para la posteridad solo como metáfora. Pero gracias a la búsqueda de esa meta idealizada, a su genialidad matemática y a las precisas observaciones astronómicas de Tycho Brahe , pudo enunciar las leyes de Kepler sobre movimiento planetario. Éstas fueron clave para que Newton demostrara la validez de la ley de gravitación universal.

Como anécdota, entre otros métodos de investigación, Kepler sonificó los datos de las órbitas planetarias, es decir, los tradujo a notas musicales. Desde hace pocas décadas se está retomando la utilización científica de esta técnica que, sin ser música propiamente, utiliza algunas de sus propiedades.

Por otra parte, muchos consideran que quien marcó el comienzo de la física como tal fue Galileo Galilei , coetáneo de Kepler y músico muy competente. Entre otras muchas contribuciones, realizó un experimento de gran relevancia para la física, con el que logró describir matemáticamente el desplazamiento en función del tiempo de una bola que cae por un plano inclinado. Y se dice que utilizó su entrenamiento musical, el ritmo en concreto, para determinar intervalos de tiempo idénticos. El resultado del experimento es bien conocido: la distancia recorrida es proporcional al cuadrado del tiempo transcurrido.

Con él introdujo el concepto de aceleración, esencial para la mecánica de Newton y su gravitación universal. Además, se reafirmó en las matemáticas y los experimentos como medio de conocer las leyes naturales. Sin embargo, en este caso la música no habría tenido un papel tan crucial, pues utilizó también otros métodos para determinar los intervalos de tiempo.

A partir de ese momento, no parece que la música haya sido relevante para el avance de la física. Y en ciertas ocasiones hasta pudo ser un canto de sirena, motivando, pero también despistando. Quizá fue el caso de la tabla periódica de los elementos de John A.R. Newlands , que fue el primero en organizarlos según su masa atómica pero lo hizo proponiendo la errónea « ley de las octavas », sugiriendo la analogía musical. Solo cinco años después (1869) Dmitri Mendeleev se llevó el gato al agua proponiendo la precursora de la tabla periódica usada actualmente.

Sin embargo, ciertas analogías musicales pueden ser efectivas para la docencia y divulgación de algunos aspectos de la física, dada la extendida utilización de algunas herramientas matemáticas de base armónica. Es el caso del análisis de Fourier y de los armónicos esféricos, muy usados por ejemplo en el modelo mecano-cuántico de los átomos o para analizar las variaciones en el fondo cósmico de microondas.

En definitiva, algunos de los primeros físicos, inspirados por la música, apuntalaron una de las formas más potentes de entender el universo. Como dijo Carl Sagan , gracias a ellos sabemos que «existe una resonancia, una armonía entre nuestra forma de pensar y la forma en que funciona el mundo». Siempre nos quedarán las metáforas.

Emilio Nogales Díaz es profesor Titular del Departamento de Física de Materiales, Universidad Complutense de Madrid

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation .