A finales de la década de los sesenta, el desencanto con respecto a la ciencia se había hecho general y conllevado masivos recortes presupuestarios en el terreno de la investigación. Sin embargo, en ese mismo período el proyecto Apolo, iniciado algunos años antes en momentos de gran confianza en el poder y la capacidad estadounidenses, había dado como fruto el primer alunizaje humano. Como se ha dicho, nuestra era puede ser recordada aunque sólo sea por el logro de ese gran salto desde la superficie de la Tierra a otro cuerpo planetario.
Durante este mismo período los horrores de la guerra en el Sureste asiático habían provocado una notable revulsión contra la autoridad y contra la tecnología en todas las universidades americanas. En muchas de ellas se produjeron notorias huelgas, y en casos extremos hasta actos de violencia con resultados fatales. Princeton se mantuvo relativamente tranquila, pero incluso en nuestro remanso se sucedían las reuniones y demostraciones en contra de la autoridad académica. Los estudiantes que creían poseer talento para la ciencia o la ingeniería se ponían a la defensiva, acusados por sus colegas de ser «irrelevantes» o, según otra expresión que hizo fortuna por entonces, «contraproducentes».
En el cénit de aquel período de desasosiego universitario me llegó el turno de impartir el primero de nuestros cursos de Física a la clase más numerosa. El nivel era bastante alto y requería de cálculo, así que la audiencia comprendía a futuros físicos y científicos, especialistas en Matemática Superior, ingenieros, algún que otro científico potencial de otras ramas y un par de futuros médicos dispuestos a correr el riesgo de rebajar sus calificaciones por aprender Física a un nivel superior que el requerido en su facultad.
Ante la perspectiva de un año en que tendría que enseñar más del doble de lo normal, parecía razonable el optar por una reorganización y modernización del curso como tarea a la vez estimulante y, de esperar, útil. Algunos de los cambios fueron de poca monta: el abandono de la pizarra tradicional en favor de un proyector elevado que me permitiera permanecer próximo a la primera fila de alumnos y vuelto hacia ellos en vez de darles la espalda. Prescindimos de deberes caseros que someter semanalmente con fines de calificación y optamos por «guías de estudio» y folletos programados en los que el alumno podía encontrar ayuda y directrices válidas en caso de que fuera por libre. A fin de mantener una corriente activa y dinámica de información contrastada, volvimos a la vieja costumbre de las pruebas cortas semanales, de fácil y rápida valoración.
En Princeton, como en la mayoría de las instituciones dedicadas a la investigación, se había producido una gran variación en cuanto a la asistencia asequible a los alumnos fuera de las horas de clase. Algunos miembros del claustro, cuya investigación dependía de máquinas situadas a miles de kilómetros de la universidad, eran a menudo inaccesibles, a pesar de sus buenas intenciones. Para paliar este problema instituimos un sistema cooperativo de turnos de guardia, de manera que en cualquier hora del día en que un estudiante pudiera buscar razonablemente ayuda hubiera alguien dispuesto a prestársela.
Para unificar el curso era necesario elegir un tema principal; fue fácil: Apolo 11. El primer alunizaje había tenido lugar con éxito hacía tan sólo dos meses, y Apolo 12 tenía su lanzamiento programado para dos meses después de haberse iniciado el curso. El Proyecto Apolo, aunque sufría ya un poderoso boicot en base a su inutilidad para resolver los problemas interiores de las ciudades, resultaba fascinante y ofrecía numerosas posibilidades para llegar de forma amena y con materia moderna y sólida al ánimo de los alevines de físico de aquel primer año. Siguiendo este plan durante el curso 1969-1970, cada aspecto de la Física General fue ilustrado con ejemplos pertinentes de su aplicación reciente al viaje de los humanos al espacio exterior; así, fueron considerados temas de fuerza, energía y momento, de mecánica celeste, termodinámica y teoría eléctrica. Para una de nuestras sesiones de laboratorio instalamos incluso un simulador basado en una versión primitiva de ordenador mediante el cual los alumnos participantes podían simular la acción del alunizaje. Si sus conocimientos sobre las direcciones y momentos óptimos de ignición y orientación de los cohetes auxiliares eran deficientes, se encontraban con el combustible agotado o a punto de agotarse cuando todavía se hallaban a cien metros del punto de contacto; créanme, la tensión llegaba a un punto álgido en el laboratorio cuando semejante evento se producía.
En cualquier curso numeroso el profesor debe dirigir la instrucción al nivel medio de la clase, para disponer seguidamente la ocasión de que quienes se revelan mucho más lentos o mucho más rápidos que la media, puedan contar con medidas específicas. En la clase de Física 103 y una vez efectuados los cambios que he descrito, los estudiantes menos brillantes contaban con toda la ayuda necesaria para ponerse a tono; quedaba por resolver la cuestión planteada por aquellos cuya preparación, talento natural o motivación les situaban tan por encima de los demás que la instrucción convencional era para
ellos muy poco estimulante. Durante los primeros meses del curso, antes de que la sobrecarga de trabajo se acumulara excesivamente sobre todos los alumnos, mantuve un pequeño seminario voluntario con miras a aliviar dicha situación.
Dados los peculiares problemas de 1969 en cualquier campus, me pareció oportuno atacar la cuestión del lugar ocupado por el científico y el ingeniero en la sociedad de los decenios siguientes. Estaba claro que los días de fe ciega en la ciencia y el progreso habían pasado. No sólo debido a las necesidades reales del mundo circundante, sino por las dudas y vacilaciones de los propios científicos potenciales en lo tocante al ambiente, a la mejora de la condición humana y a la interacción entre ciencia y sociedad.
La imagen tradicional del científico, así como el sistema valorativo en base al cual se suele medir el éxito en este terreno, hablan indefectiblemente de especialización. La gastada frase de «sabe cada vez más sobre cada vez menos» resume la impresión general al respecto, y hasta hace poco aquellos científicos que traspasaban los límites entre diferentes campos de la especialización eran considerados con no poca reserva por sus propios colegas. No es posible desechar esa actitud alegremente. Es fácil cometer errores cuando se trabaja en un terreno con el que no se está familiarizado, y es demasiado fácil embarcarse en numerosos proyectos dispares en tanto que no se hace una labor verdaderamente seria en ninguno. Hay demasiados ejemplos desafortunados de buenos científicos con el valor suficiente para traspasar las fronteras que delimitan varias disciplinas científicas a los cuales ello les ha servido tan sólo para descubrir, por lo común con gran dolor y al cabo de varios años de esfuerzo perdido, que no les era posible obtener un dominio adecuado del nuevo tema en el escaso tiempo de que disponían.
Sin embargo, los estudiantes de 1969 buscaban sentido en su carrera y pugnaban por hallar el modo en que su talento para los temas técnicos pudiera beneficiar a la humanidad. Sobre todo, trataban de eludir la especialización estrecha, aquella que les situaría en esa triste categoría descrita por Dickens:
«...La miseria que les era común consistía, claramente, en que intentaban intervenir, con la mejor intención, en ¡os asuntos de los hombres, y habían perdido ya su poder para siempre.»
En nuestro seminario, celebrado cada semana y concurrido generalmente por ocho o diez estudiantes, yo esperaba poder discutir problemas de ingeniería a gran escala que combinarían en sí varias características: tendrían que ser de alcance suficiente amplio para interesar, y sus soluciones habrían de beneficiar a un amplio espectro de la humanidad, especialmente al sector de los que están en desventaja por accidente o lugar de nacimiento. Si estos problemas habían de ser abordados por los alumnos integrantes de nuestro seminario, las soluciones no debían requerir de materiales, técnicas o conocimientos de ingeniería que no estuvieran comprendidos en nuestro arsenal a nivel del decenio de 1970 o, como más, de comienzos del siguiente. Según se vio, una vez fue elegido un tema de trabajo, la dedicación fue tan completa que no hubo lugar a señalar un segundo tema.
Me han preguntado a menudo por qué elegí como cuestión primera: «¿Es una superficie planetaria el lugar adecuado para una civilización tecnológica en expansión?» No tengo respuesta pronta, salvo en lo que atañe al hecho de que mi interés por el espacio como marco de la actividad del hombre data de mi primera infancia, y por razón de que siempre he sentido un irrefrenable impulso a verme libre de limitaciones y de regimentación. La sociedad de estado estático, plagada de leyes y reglas, propuesta por los primeros investigadores del tema de la limitación del crecimiento y desarrollo, me ha resultado siempre aborrecible.
El nivel al que abordaríamos el asunto había de ser necesariamente modesto. Los estudiantes de Física 103 en octubre de su primer año hacía tan sólo cuatro meses que habían abandonado la enseñanza secundaria.
En primer lugar se abordó el tema de la energía: en el espacio la de origen solar sería asequible en todo momento. No podíamos imaginar una fuente más barata, más inagotable y más limpia para una sociedad que, en nuestro supuesto, aumentaría cada vez más en su capacidad tecnológica, si no necesariamente en población. La posibilidad de colonizar planetas distintos de la Tierra podía desecharse rápidamente por más razones que las directamente vin-culadas a la inadecuación de un planeta para el empleo de la energía solar. La superficie territorial asequible era insuficiente; el recurso a la Luna y a Marte doblaría apenas el área con que ya contábamos, y dado nuestro actual ritmo de crecimiento, ese suplemento sería usado totalmente en tan sólo treinta y cinco años.
¿Qué podía decirse acerca de unas colonias en el propio espacio libre? En primer lugar se tocó el tema de su posible tamaño. Desde el principio pensábamos ya en términos de algo semejante a la Tierra, no sólo con miras a una mera estación espacial. Debía existir la posibilidad de llevar una existencia humana normal, completa, con gravedad, atmósfera, luz del sol, plantas en crecimiento, árboles, animales...
Estaba claro que sólo había tres clases de formas geométricas posibles para un navio del espacio que contuviera atmósfera y girara, a fin de dar lugar a una gravedad artificial: la esfera, el cilindro y la rueda (un toroide). Esta última había sido discutida y exhaustivamente en la década de los cincuenta, y nos parecía más apropiada para una estación espacial que para nuestro proyecto de minimundo. La esfera nos parecía a su vez menos deseable que el cilindro, debido a que tratábamos de maximizar la superficie de terreno utilizable a gravedad casi terra-normal.
Nuestras primeras suposiciones parecen ingenuas hoy: pensábamos siempre en una presión atmosférica plenamente normal y en un espesor del suelo de un metro y medio aproximadamente, mucho más de lo que usan la mayoría de las plantas. Aún así, nuestros primeros cálculos nos demostraron que una carcasa de acero que girara para proporcionar una gravedad semejante a la existente en la superficie de la Tierra y cargada con una profundidad de suelo como la apuntada, además de contar con atmósfera, podría ser construida con un diámetro de varios kilómetros. Este primer resultado numérico nos sorprendió, al tiempo que estimulaba aún más nuestro interés en cuestiones más complejas y elaboradas.
¿Y el sitio para extenderse? Por aquel tiempo no teníamos sino una vaga idea acerca del volumen total de materia disponible en el cinturón de asteroides, aunque estimábamos que bastaría para construir colonias espaciales con una superficie territorial total por lo menos varios miles de veces mayor que la de la Tierra. Fue Freeman Dyson, más de un año más tarde, quien me orientó hacia esa mina de información, Astrophysical Quantities, de Alien, donde podían hallarse las cifras exactas 2.
Faltaba dar con la manera de que la luz del Sol pudiera ser introducida en el cilindro en rotación, preferiblemente conservando el efecto visual del disco normal en el firmamento y su lento discurrir de cada día. Puede que fuera en el cuarto o quinto de mis seminarios cuando se terció la ocasión de acudir con un modelo confeccionado con piezas de cartón, plástico y papel: un cilindro subdividido en seis segmentos, tres de ellos transparentes, a los cuales se podía hacer llegar la luz del sol por medio de espejos planos situados en el exterior.
Mis cálculos, una vez finalizado el seminario, fueron realizados en ocasionales ratos de ocio, en fines de semana o a altas horas de la noche, y a menudo cuando por razón de mis ocupaciones me vi obligado alguna que otra vez a pasar un día o dos en otro país, alejado de mis obligaciones docentes habituales. Cuando más profundamente se examinaron los problemas del establecimiento de comunidades espaciales, más razonables parecían las soluciones halladas para cada problema, experiencia que rara vez le cabe al científico, pues las más de las veces las ideas nuevas son invalidadas tan pronto como aparecen los resultados de los primeros cálculos. Y, así, uno aprende a reconocer y valorar las excepciones. La sensación era, decididamente, de deja vu. Trece años antes, en 1956, había tenido la fortuna de experimentar la misma excitación, el mismo sentimiento de encontrarme explorando una nueva senda lógica, cuando empecé por entonces a estudiar la posibilidad de los «anillos de almacenamiento».
En 1956 tenía veintinueve años y había permanecido ya dos en Princeton en calidad de instructor o ayudante. Por invitación del profesor M. G. White, había resuelto trabajar en el diseño de un gran acelerador de protones de nueva concepción. El proceso del asunto fue divertido; puede que sólo en aquellos lejanos días de mediados de los cincuenta, cuando las ciencias físicas gozaban de gran predicamento, de notable apoyo y de pocos seguidores, fuera posible que alguien tan joven pudiera intervenir de manera relevante en un problema como el del diseño de sistemas a gran escala.
En el Oeste Medio, el profesor Donald Kerst y un gran grupo de colaboradores habían empezado a trabajar sobre la posibilidad teórica de construir un tipo especial de acelerador en el que dos haces de partículas pudieran circular simultáneamente en direcciones opuestas. En semejantes máquinas se producirían ocasionales colisiones, las cuales serían las más energéticas que pudieran lograrse en laboratorio alguno. La escala aplicable a la medida de tales colisiones se encontraría tan por encima de las que caracterizan las transiciones nucleares, que no podía esperarse en modo alguno que se produjeran (ni para bien ni para mal) descargas de energía nuclear, como en el caso de una bomba atómica o de un reactor. Serían utilizadas para la investigación pura y podrían enseñarnos una enormidad acerca de los constituyentes del neutrón y del protón.
Lamentablemente, esa máquina espacial proyectada por el grupo encabezado por el profesor Donald Kerst hubiera sido muy voluminosa y cara, a la vez que sólo hubiera permitido acceso marginal para los instrumentos de detección en el lugar de interacción. Considerada la situación, parecía que el concepto de haces colisionantes poseía auténtica realidad teórica, pero de práctica tan cara y difícil, no obstante, que bien pudiera revelarse inútil por falta total de rendimiento.
Al considerar cuidadosamente el asunto parecía razonable preguntarse: ¿Es necesario que la colisión tenga lugar en la misma máquina en que son acelerados los protones?» Los cálculos efectuados en Princeton revelaban que los dos problemas, aceleración y almacenamiento, podían tratarse separadamente. Así empezó el moderno desarrollo de los hoy llamados «anillos de almacenamiento». Algunas ideas similares, en forma al parecer insuficientemente convincente para justificar más inversión de tiempo y trabajo, se le habían ocurrido a un ingeniero europeo, Rolf Wideroe, durante el transcurso de la Segunda Guerra Mundial. La labor de Wideroe, sobre la que él mismo me llamó la atención al cabo de unos meses de publicado mi concepto, había quedado sepultada en forma de patente alemana de los tiempos bélicos y, que yo sepa, no volvió a ser publicada. William Brobeck, trabajando en el ciclotrón de Berkeley, reinventó los anillos de almacenamiento hacia el mismo tiempo que yo.
Desde la primera concepción hasta la realización práctica, en forma de experimento de elevada energía, transcurrieron casi diez años de ininterrumpida tarea. Para el proyecto de contracción se me unieron colegas de Princeton y Stanford, y por fin el primer experimento con un haz colisionante de elevada energía fue llevado a cabo por nuestro grupo en 1965. Reveló que la carga de electrón se halla confinada en un volumen diminuto: menos de una milésima de la del protón.
Incluso entonces habría sido imposible imaginar-se que el concepto del anillo de almacenamiento, un tiempo objeto de tantas controversias, pasaría en diez años más desde el estado de aceptación al de universidad casi total. Desde 1976 casi toda la labor realizada en países diversos en el terreno del diseño de nuevos aceleradores de partículas se basa en máquinas que incorporan anillos de almacenamiento para haces colisionantes. Puede que fuera aquella experiencia del paso de la incredulidad a la aceptación la que me animó, en 1969 y a principios de 1970, a proseguir mis estudios acerca del tema de las comunidades espaciales, otra «idea loca» basada en una clase de lógica muy semejante. En 1969, como en 1956, «los números salieron otra vez».
Mi doble tarea docente y la investigación sobre elevada energía configuran un trabajo más que saturante en 1969-1970; pero comoquiera que mis cálculos sobre las condiciones y viabilidad de las comunidades espaciales seguían cuadrando, empecé a interesarme por comunicárselos a otros. Al principio esa comunicación no pasó de breve comentario marginal: a mis tres hijos en el curso de largos paseos por los bosques próximos a Princeton mediado ya el otoño y al iniciarse la primavera. Me parecía importante discutir con mis hijos una nueva opción que pudiera ampliar considerablemente el margen de posibilidades que acaso se les ofreciera en el curso de sus vidas. A veces discutía mi trabajo con amigos, pero me sentía cohibido, ¡tan simples y llanas eran las consideraciones físicas de mi idea!, de abrirme ante mis colegas.
Un anochecer, en casa de un amigo, alguien sugirió la posibilidad de registrar por escrito esas ideas con miras a su publicación en una revista mensual de gran tirada. Siguió un interesante cambio de impresiones con el editor de la misma. Reveló su curiosidad por el tema, preguntó interminablemente, y al final llegó el rechazo en forma de carta, más o menos en estos términos: «Lo siento; me fascina la idea, pero he preguntado diez cosas y usted me ha dado respuesta a todas; ahora me gustaría preguntarle cien más, y me temo que el proceso respectivo no va a converger.»
Probé y probé, en 1971-72, de exponer las nuevas ideas ante un auditorio más amplio en busca del contraste y la discusión detallada. Al hacerlo experimenté ese fenómeno bien conocido de todo candidato