Vol. 19, núm. 3 mayo-junio 2018

Diseño de iluminación: desarrollo, práctica y educación

Víctor Manuel Palacio Pastrana Cita

Resumen

El diseño de Iluminación es una profesión de reciente creación que congrega a diversos participantes, todos ellos con un alto interés por la luz y sus aplicaciones, así como especialistas que ponen en práctica un conjunto de conocimientos sistematizado para iluminar el espacio arquitectónico y educadores con capacidad auto formativa y vocación para transmitir lo aprendido de forma teórica y experimental.
En este artículo se comparten datos sobre los orígenes del diseño de iluminación, su evolución y constitución como una profesión formal.
Palabras clave: luz, iluminación, diseño, espacio, arquitectura, Richard Kelly.

Lighting design: development, practice and education

Abstract

Lighting design is a newly created profession that gathers diverse participants, all of them with a high interest in light and its applications, as well as specialists who put into practice a set of systematized knowledge to illuminate the architectural space and educators with the ability to formative self and vocation to transmit what has been learned in a theoretical and experimental way.
In this article we share data about the origins of lighting design, its evolution and constitution as a formal profession.
Keywords: light, lighting, design, space, architecture, Richard Kelly.

Comencemos con algunas definiciones…

Luz
Técnicamente se define como la banda del espectro electromagnético que es visible por el ojo humano, es decir, se trata de energía radiante que tiene la capacidad de estimular nuestra visión. Más allá de esta definición, la luz tiene diversos sentidos tanto en el mundo físico como en el intelectual, emocional y espiritual. La luz representa el conocimiento, la verdad, la claridad, la presencia de lo divino y una guía en la oscuridad. Todas estas ideas, desarrolladas por el ser humano e incorporadas en diversas expresiones culturales, hablan de la relevancia de la luz como fenómeno físico y a la vez como símbolo universal a lo largo del tiempo.

Luz
Imagen 1. Luz.


Iluminación
Con referencia a este artículo, la iluminación se entiende como la aplicación de la luz para contribuir al desempeño visual de las personas en sus diversas actividades. Las asociaciones profesionales dedicadas a este campo de estudio se refieren a la iluminación como el arte y ciencia de la aplicación de la luz.

Iluminación
Imagen 2. Iluminación.

Diseño de iluminación

Es la especialidad dentro del campo del diseño cuyo objetivo consiste en desarrollar soluciones de iluminación que contribuyan a crear la experiencia visual de los espacios en beneficio de las personas.

El diseño de iluminación, particularmente el enfocado a integrar la luz artificial en los espacios arquitectónicos, urbanos y de paisaje, se ha desarrollado a partir de conocimientos técnicos provenientes de la ingeniería en iluminación aunados a una visión estética que tiene raíces en la iluminación teatral y escénica, así como en otras ramas del diseño.

Imagen 3. Diseño de iluminación
Imagen 3. Diseño de iluminación.



Lámpara

En la industria de la iluminación, una lámpara es una fuente luminosa. Las lámparas pueden ser de muy diversos tipos dependiendo del principio que utilizan para producir la luz. Por ejemplo, lámparas incandescentes son aquellas que generan energía luminosa bajo el principio de la incandescencia consistente en elevar la temperatura de un material hasta el punto en que emite luz. Otro caso son las lámparas fluorescentes que utilizan la capacidad del fósforo para transformar radiación ultravioleta en luz visible como sucede con los tubos de luz por fluorescencia. Coloquialmente, una lámpara sería llamada “foco” en México o “bombilla” en otros países de habla hispana.

Lámpara
Imagen 4. Lámpara.






Luminario

Nuevamente, en la industria de la iluminación, un luminario es un equipo que integra una lámpara productora de luz, un sistema óptico como pueden ser reflectores o difusores, un cuerpo o carcaza y los componentes eléctricos necesarios para el funcionamiento de la fuente de luz. En el lenguaje común, el luminario es conocido como “lámpara” por ejemplo cuando nos referimos a un gabinete que contiene tubos fluorescentes utilizado en la iluminación de oficinas o bien, el equipo en la punta de un poste que sirve para el alumbrado público.

Luminario
Imagen 5. Luminario.

“La luz nos permite ver, nos estimula, informa y emociona. No existe la forma visual sin luz. Ella condiciona la forma en que percibimos el mundo y el cómo nos sentimos.” (1)

Major et al., 2005: 1.

Un poco de historia

El diseño de iluminación nace de forma casi espontánea como una especialización profesional. Entre sus antecedentes se encuentran la ingeniería en iluminación y el diseño de iluminación teatral, ambas profesiones resultado del uso práctico de la luz desde finales del siglo XIX.

El desarrollo de fuentes de luz eléctrica y su uso generalizado cambiaron la faz de las ciudades y la dinámica social preexistente. En 1906, Louis B. Marks impulsó la creación de la Sociedad de Ingeniería de Iluminación de América del Norte (Illuminating Engineering Society of North America, IESNA) en la ciudad de Nueva York. Marks era un ingeniero eléctrico y uno de los primeros profesionales que trabajaron como consultores en iluminación; en una carta dirigida a diversos colegas de la naciente industria, propuso la formación de la sociedad para “aquellos que estén especialmente interesados en las cuestiones de la luz y su distribución” (DiLaura, 2006: 10).

Nueva York
Imagen 6. La ciudad de Nueva York en 1951.

La ingeniería en iluminación nació y, a partir de ese momento, la IESNA se avocó al estudio de la luz y de su aplicación. De forma muy acertada, los fundadores decidieron crear comités especializados de expertos en diversos temas lumínicos para desarrollar conocimientos y difundirlos al público en general.

Al paso de los años, la IESNA se convirtió en la principal referencia técnica para los profesionales de la iluminación en Norteamérica y gran parte del mundo. Su manual (The Lighting Handbook) es conocido como la biblia de la iluminación y en su 10a edición recopila gran parte de los conocimientos actuales sobre la física y óptica de la energía radiante, el diseño de la iluminación y las mejores prácticas de acuerdo con sus aplicaciones. En dicha edición se “ha tomado conocimiento de diversos asuntos que impactan el diseño hoy en día: límites en el uso de la energía, los efectos espectrales en la percepción y el desempeño visual y la necesidad de ser flexibles en el proceso de determinar la iluminación que considera la edad del observador, la reflectancia de la tarea visual y su importancia” (DiLaura et al., 2011: prefacio).

A partir de las aportaciones técnicas de la IESNA, diversos profesionales adoptaron la ingeniería en iluminación como su actividad principal y comenzaron a optimizar la aplicación de la luz, desde su generación por diversas fuentes luminosas hasta su uso en tareas de alto desempeño.

La relevancia de esta asociación consiste en su capacidad para desarrollar y divulgar conocimiento de manera abierta a toda la comunidad de la industria lumínica y de campos de estudio afines.

Pero no fue sino hasta la década de 1950 que un arquitecto comenzó de manera formal y consistente a aplicar los principios del diseño a la iluminación. Richard Kelly “entendió la capacidad de la luz para dar forma al espacio y crear una sensación de conciencia visual que pudiera evocar un rango de emociones humanas” (Donoff, 2006: 5).

Richard Kelly
Imagen 7. Richard Kelly

Creando las bases del diseño de iluminación

En 1952, durante una reunión conjunta del Instituto Americano de Arquitectos (American Institute of Architects, AIA), la Sociedad de Diseñadores Industriales (Society of Industrial Designers, SID) y la Sociedad de Ingeniería en Iluminación de Norteamérica ya mencionada previamente; Kelly compartió sus ideas en un ensayo titulado “Lighting as an Integral Part of Architecture” (La iluminación como una parte integral de la arquitectura) (1952: 24-26).

Los principios establecidos por Kelly con respecto al diseño de iluminación, incluidos en dicho ensayo, describen los tres componentes básicos de una escena visual, a saber:

  • Focal glow. De difícil traducción, el término se refiere a una sensación de brillo que atrae nuestra atención como la luz que ilumina el escenario en un teatro, el baño de luz que recibimos cuando leemos bajo una lámpara en nuestro sillón favorito o la fogata en el campo que captura no sólo nuestra visión sino toda nuestra atención para socializar en torno a ella.

    Kelly menciona en su ensayo que el focal glow une partes diversas, vende mercancía, crea jerarquía y ayuda a la gente a ver lo importante.

    Focal glow
    Imagen 8. Focal glow. Fuente: ERCO.
  • Ambient luminescence. Es la luz del ambiente, la envolvente lumínica en nuestro campo visual es suave y uniforme, parece venir de las superficies propias y no de una fuente externa. Kelly se refiere a este factor como la luz ininterrumpida de una mañana nevada en el campo, la luz de la niebla en el mar y la bruma en un ancho río donde la rivera, el agua y el cielo se vuelven indistinguibles.

    Para Kelly, la luz ambiental produce imágenes planas, sin sombras en las cuales la forma desaparece, pero a la vez evoca la libertad del espacio y sugiere infinidad. En las personas produce quietud y tranquilidad.

    Ambient luminescence
    Imagen 9. Ambient luminescence. Fuente: ERCO.
  • Play of brilliants. El juego de la luz, de los puntos brillantes como las marquesinas de los viejos cines, los candiles de cristal en los salones de fiestas y la flama de una vela. También se trata del brillo del sol sobre el espejo de agua en una fuente o un vitral luminoso en una catedral.

    Aquí, el autor habla de un efecto luminoso que estimula el nervio óptico y después de él el cuerpo y el espíritu, haciendo alusión al efecto que la percepción de la luz tiene en nuestras emociones y su impacto en nuestras sensaciones.

    Play of brilliants
    Imagen 10. Play of brilliants. Fuente: ERCO.

La enunciación de estos tres principios marcó sin duda el punto de partida y la formalización de una nueva especialidad que hace uso de los recursos técnicos para generar emociones y sensaciones al integrar la luz en un espacio arquitectónico. Por primera vez, un arquitecto define principios que relacionan el valor de la iluminación con el espacio y las personas que lo habitan. Anteriormente, el enfoque predominante en la iluminación era exclusivamente el técnico que tiene por objetivo optimizar los recursos lumínicos en función del desempeño visual. La aportación de Richard Kelly desde el punto de vista teórico, pero también mediante los proyectos que realizó, marca un giro definitivo en la iluminación integrando la percepción visual, la relevancia del espacio y el impacto en las personas.

Y la obra de Kelly corresponde muy bien con el título de este artículo ya que fue arquitecto por educación profesional, diseñador de iluminación por elección de práctica profesional y educador por vocación, capaz de sintetizar ideas obtenidas en la experiencia para transformarlas en principios transmisibles a sus colegas y las generaciones posteriores.

El caso de Kelly no es único. De una forma un tanto orgánica, la evolución del diseño de iluminación y la incorporación de los practicantes ha seguido una ruta similar, como lo comenta Francois Chaslin en su introducción al libro La Conception Lumière (El diseño de iluminación). Chaslin hace un recuento desde finales del siglo XIX y de la forma en que las farolas de aceite en las calles de París cambiaron a fuentes eléctricas. De manera casi poética, describe cómo la luz artificial cambió la vida de la sociedad, afirmando que hemos matado a la noche. Y se refiere a los diseñadores de iluminación diciendo: “la nueva profesión del diseño de iluminación apareció, de estos ’iluminadores’, algunos habían sido ‘iluministas’ en el sentido técnico, otros ingenieros de diversas áreas, otros venían del cine o la fotografía, unos más eran artistas, decoradores, escenógrafos, arquitectos o diseñadores […] a falta de espacios educativos de formación y de estatus profesional, se han agremiado y, después de algunos años, elaborado una cultura común” (Chaslin, 2017).

El relato de Chaslin corresponde a sus observaciones de las actividades de los especialistas de la iluminación en Francia, pero sin duda es representativo de lo que ha ocurrido en otros países, incluido México.

París
Imagen 11. Las luces de París.

Crecimiento profesional y educativo en México

Los primeros diseñadores de iluminación en nuestro país comenzaron a hacer notar su presencia en la década de 1980, combinando profesionales provenientes de campos de la ingeniería, principalmente la eléctrica, con arquitectos, diseñadores industriales e inclusive profesionales de otros campos cuyo interés por la luz creció de manera notable.

Es de destacar por su liderazgo en esta materia al Arq. Gustavo Avilés, quien desde sus inicios como diseñador de iluminación logró atraer mucha atención sobre el potencial de la luz para transformar espacios, crear impacto visual y llevar la aplicación de la luz a una dimensión superior.

El Diseño de Iluminación como una especialidad con raíces en diversas disciplinas se desarrolla y evoluciona en la praxis para luego ser analizada, valorada y sistematizada por sus propios ejecutantes y convertida en disciplina académica.

Este proceso no es ajeno al de otras disciplinas, sin embargo, visto en el tiempo pareciera que actividades como la ingeniería, arquitectura, ciencias de la salud, ciencias sociales, etcétera, hubieran tenido su origen en la academia para, luego de haber instruido grupos de aspirantes, nutrir el campo profesional con nuevos practicantes.

¿Cómo se define una profesión?, ¿de qué manera se identifica una actividad humana como práctica profesional?

Evidentemente, aquellas especialidades que cuentan con una formación académica universitaria son reconocidas precisamente como profesiones y se acreditan mediante el título otorgado por la institución. En el mundo profesional es indispensable identificar el programa académico que se ha cursado, la institución que lo respalda y el título que se ha obtenido para poder afirmar que se es médico, historiador, diseñador industrial, administrador, etcétera.

Hablando del caso de México, durante la ya citada década de 1980, la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) impartió algunos de los primeros cursos formales sobre la luz y sus aplicaciones a través de la Dirección de Educación Continua de la Facultad de Ingeniería. Los incipientes diseñadores de iluminación, entre los cuales se encuentra el autor de este artículo, asistieron con gran interés a estos cursos preparados y presentados por colegas que habían logrado sistematizar los conocimientos teóricos y prácticos de sus propias actividades para compartirlos en un ambiente académico.

Son de hacer notar las aportaciones del Ing. Sergio García Anaya como responsable de las materias de tecnología y fotometría, así como del Arq. Enrique Quintero a cargo del diseño de iluminación. Ambos iniciaron sus actividades profesionales en empresas especializadas, una fabricante de lámparas y la otra de luminarios respectivamente, tomando cursos impartidos de forma privada por las casas matrices en Estados Unidos y complementando con la información proveniente de la IESNA. No es casual que los tres profesionales mencionados sean en la actualidad los coordinadores de la especialidad en iluminación de la Facultad de Arquitectura de la UNAM.

Ejemplos similares se pueden encontrar en otros países de los cuales es notable el caso de David DiLaura, un ingeniero eléctrico especializado en iluminación que impartió cursos sobre la materia por más de 25 años en la Universidad de Colorado, creando un auténtico semillero de especialistas con impacto continental. Las aportaciones de DiLaura incluyen el desarrollo de los algoritmos empleados en los programas informáticos de cálculos de iluminación (sus alumnos son en la actualidad los principales desarrolladores de estos programas), innumerables ponencias y artículos técnicos, además de ser el editor general de la 10a edición del manual de la IES (en años recientes, el acrónimo se simplificó retirando las iniciales correspondientes a Norteamérica). Algunos mexicanos destacados en la industria como el Ing. Antonio Garza son egresados de la especialidad de la Universidad de Colorado y se han convertido posteriormente en profesores de materias de iluminación en múltiples instituciones académicas.

La teoría y práctica del diseño de iluminación, y por lo tanto los programas académicos desarrollados sobre la materia, incluyen conocimientos científicos proveniente de la física de la luz, desarrollos tecnológicos de la industria a nivel eléctrico y electrónico además de aportaciones de las ciencias médicas, particularmente en lo relativo a la fisiología de la visión humana que investiga los efectos visuales y no visuales de la luz. En la actualidad, las ciencias biológicas y ambientales aportan también datos relevantes a la aplicación de la luz y su impacto en los seres vivos y el medio ambiente.

Como disciplina creativa y de diseño, la transferencia de metodología y perspectiva propias de la Arquitectura y actividades afines como las artes escénicas, el diseño de interiores, el paisajismo, el Urbanismo e incluso el diseño de espacios comerciales o de exposición museográfica, conforman la visión de una especialidad que integra campos de conocimiento múltiples y se desarrolla como una actividad única.

El reconocimiento de la profesión

Los profesionistas y practicantes de una especialidad que no está acreditada por un programa académico establecido enfrentan retos para obtener el reconocimiento a sus capacidades y competencias. Los diseñadores de iluminación han entendido la necesidad de poner en valor esta especialidad y lo han logrado mediante diversas acciones.

En primer término, el diseño de iluminación ha conjuntado conocimientos de manera consistente y los ha sistematizado. Resultado de ello son los cursos de especialización ya mencionados, además de algunos muy relevantes a nivel internacional como los del Instituto Real de Tecnología de Suecia (KTH), la Universidad Politécnica de Madrid o la Universidad de Wismar, todos ellos en Europa y de los cuales hay un buen número de mexicanos egresados.

Caso especial es el de la Escuela de Diseño Parsons (Parsons School of Design) cuya maestría en Bellas Artes y Diseño de Iluminación es cada año fuente principal de nuevos profesionistas para la industria de la iluminación; de sus filas han egresado importantes profesionales mexicanos, algunos de los cuales forman parte de destacadas firmas de diseño en México y el extranjero.

Los practicantes del diseño de iluminación cuentan con asociaciones profesionales acreditadas que los agremian. De ellas cabe destacar la Asociación Internacional de Diseñadores de Iluminación (International Association of Lighting Designers, IALD) cuya labor en favor del reconocimiento de la profesión es fundamental en la actualidad a nivel internacional. Por mencionar un ejemplo, la IALD ha logrado posicionarse como un consultor para la Comisión Europea, parte de los órganos de gobierno de la Unión Europea, en temas relacionados a la iluminación. Tradicionalmente, han sido los fabricantes quienes tienen peso en la toma de decisiones y definición de normas, pero hoy en día las asociaciones de profesionales elevan la voz de sus miembros buscando tener una influencia positiva en el ámbito social y político.

Cabe destacar que en nuestro país la sección México de la IES y la región México de la IALD son activas y promueven de manera continua la cultura de la iluminación, el mejoramiento de la práctica profesional y la difusión del conocimiento de esta especialidad. Ejemplos de ello son el Seminario IES que cada año se celebra en la Ciudad de México y que permite difundir conocimiento actualizado a nivel nacional e internacional sobre la luz y la iluminación. En este seminario, la región México de la IALD colabora desarrollando actividades que ponen a los estudiantes en contacto directo con especialistas técnicos y de diseño a nivel internacional. Otras actividades son los cursos de iluminación básica y avanzada, las mesas redondas en exposiciones de la industria eléctrica y de iluminación, así como las ponencias de miembros de ambas asociaciones en foros muy diversos. Para información sobre estas actividades se pueden consultar los siguientes sitios web: www.iesmexico.org y www.iald.org en la sección de regiones.

La influencia de la comunidad profesional mexicana ha sido relevante a nivel de Latinoamérica, Norteamérica e incluso en Europa por la constante participación y logros de connacionales en eventos, proyectos y colaboraciones gremiales. Inclusive, la promoción del diseño de iluminación a nivel de medios ha fomentado el desarrollo de un programa de reconocimientos a proyectos de iluminación iberoamericanos por parte de medios electrónicos. De igual forma, la participación de mexicanos ha sido constante y relevante en el evento Encuentro Iberoamericano de Lighting Design organizado por un grupo de profesionales voluntarios sin fines de lucro que inició en Valparaíso, Chile en 2010 y ha pasado por Querétaro, México; Medellín, Colombia y Ouro Preto, Brasil. El próximo Encuentro tendrá lugar a partir del 21 de marzo en la ciudad de Colonia de Sacramento, Uruguay con la participación de más de 200 profesionales de la iluminación de toda Iberoamérica. Más detalles se pueden consultar en el sitio web: www.eild.org.

Una forma adicional de lograr reconocimiento y validación para una profesión es el desarrollo de certificaciones. A este respecto, el programa de Certificación de Diseñadores de Iluminación (Certified Lighting Designer, CLD) fue iniciado internacionalmente hace dos años y se encuentra en fase de crecimiento; hoy en día, hay 40 diseñadores reconocidos internacionalmente como CLD de los cuales dos se encuentran en México.

Luz y sociedad

El fin altruista de toda profesión está relacionado con su impacto en el ser humano, la sociedad y el medio ambiente. El diseño de iluminación tiene efectos en el desempeño visual de las personas, por ejemplo, en espacios de trabajo, pero también en actividades cotidianas en cualquier ámbito. Gracias a una correcta iluminación, las personas disfrutan sus alimentos sentados a la mesa de un restaurante, se desplazan de forma segura por las calles de una ciudad, aprecian una muestra de arte en una galería, conviven con sus amigos en la sala de estar de su casa bajo un ambiente cálido y acogedor, revisan con detalle las propiedades de la mercancía que compran en una tienda o admiran la belleza de un monumento histórico en el paisaje nocturno de su comunidad.

La iluminación crea atmósferas que impactan nuestro estado de ánimo y propician determinadas actividades. La percepción de un espacio cambia radicalmente cuando se utilizan fuentes de luz frías a diferencia de las cálidas. La luz uniforme nos comunica sensaciones distintas a la luz de acento. La dirección de la luz crea sensaciones, por ejemplo, cuando es ascendente crea sombras dramáticas y llama definitivamente nuestra atención. Las atmósferas son versiones distintas de un mismo espacio modificadas por la luz, la cual muestra su potencial transformador y su efecto en la vida del ser humano.

Finalmente, la luz tiene significados que interpretamos de manera intuitiva en ocasiones y consciente en otras. Mediante la iluminación, un espacio de culto adquiere carácter, invoca sensaciones y nos dispone a la introspección. La luz nos guía, atrae, captura y mueve, nos indica el camino y sin duda la utilizamos en nuestro favor. En el espacio público, la luz nocturna nos permite reunirnos y socializar, es la iluminación el factor que habilita la vida de la ciudad y sus habitantes cuando el sol se ha ocultado, y es la luz la que también nos relaciona con la oscuridad y nuestro reloj biológico, sin ella nuestro sistema nervioso no podría ponernos en alerta, disponernos a la actividad ni bajara el ritmo para enviarnos a descansar cuando el sol se oculta.

Citando a Mark Major y Jonathan Speirs de su libro Made of Light, “Para todo aquello que hacemos en la vida, la luz tiene un papel. La luz es un instrumento de comunicación; es energía y es magia. La luz es vida. Nuestro mundo está hecho de Luz” (2005: 1).

Referencias

  • CLD Commission (2015). Manual del Candidato. Para diseñadores de iluminación arquitectónica en ejercicio. Chicago: Certified Lighting Designer, CLD. Recuperado de http://cld.global/CLD/media/media/CLD-Handbook-Edits-June-17_ES-ES.pdf.
  • DiLaura, D. (2006). A History of Light and Lighting. EE. UU.: Illuminating Engineering Society.
  • DiLaura, D., Houser, K., Mistrick, R. y Steffy, G. (2011). The Lighting Handbook. 10th Edition. Nueva York, EE. UU.: Illuminating Engineering Society.
  • Donoff, E. (2006). Richard Kelly’s Three Tenets of Lighting Design. Architectural Lighting, AL 30th Anniversary.
  • James, P. (2018). Editorial. Mondo ARC. ILDS, 18.
  • Kelly, R. (1952). College Art Journal. EE. UU.: College Art Association.
  • LIB Chaslin, F. (2017). La Conception Lumière. París, Francia: Moniteur.
  • Major, M., Speirs, J. y Tischhauser, A. (2005). Made of Light. Basel, Switzerland: Birkhauser.

Vol. 19, núm. 3 mayo-junio 2018

La naturaleza de la luz

Luis de la Peña Cita

Resumen

En este artículo se da una introducción a la naturaleza de la luz a través primero de una breve revista a la larga batalla del hombre por alumbrarse de noche. Se examinan a continuación las dos respuestas básicas que se dieron históricamente a la pregunta sobre la naturaleza de la luz. La última parte trata sobre la influencia profunda de la física del siglo XX (la relatividad y mecánica cuántica) en nuestra concepción de la luz, para terminar, comentando sobre algunos temas relativos a nuestra percepción del color.
Palabras clave: partícula, onda, onda electromagnética, fotón, espectro.

The nature of light

Abstract

This article starts with a brief introduction to the nature of light through a short review of the long battle of human beings to produce some light at night. We then examine the two basic answers given historically to the question about the nature of light. In the last section we recall the influence that the physics of the 20th Century (relativity and quantum mechanics) has had on our conception of light, to conclude with some comments about our perception of color.
Keywords: particle, wave, electromagnetic wave, photon, spectrum.

La naturaleza de la luz

Tenemos la luz tan a la mano, tan cercana, que podríamos decir que la conocemos como a nuestra madre o a nuestro hermano. Pero en realidad, si analizamos con cuidado, veremos que empezamos a entender qué es la luz hace cosa de doscientos años, lo cual es relativamente poco si lo comparamos con la historia de la humanidad. Y si no sabíamos qué es la luz, tampoco podíamos explicar qué son y por qué se dan los colores. ¿Qué es la luz? ¿De dónde surgen los colores? Y en la luz blanca, ¿de qué manera se nos ocultan los matices que la componen?

La luz a nuestro alcance
Imagen 1. La luz a nuestro alcance.

No nos extrañaría que un niño de seis o siete años nos hiciera alguna de estas preguntas. Sorprendido, habría descubierto que no puede sujetar un poco de luz entre sus dedos, aunque siente el calor que ésta le dispensa. La realidad, sin embargo, es que la mayor parte de la gente no sabría contestar preguntas como éstas.

Mucho antes de interesarse en la naturaleza de la luz, a nuestros antepasados les preocupó aprender a producir luz, por razones que no es difícil comprender. En la Tierra, hace cuatro mil millones de años, sólo brillaban el Sol, la Luna y las estrellas. Desde entonces y hasta ahora el Sol es la fuente más importante de energía en nuestro planeta. Toda forma de vida en la Tierra depende de su presencia, directa o indirectamente. El Sol nos calienta e ilumina, hace que las plantas produzcan el oxígeno que respiramos y fabriquen nuestros alimentos y el de los animales.

Para vencer el frío y la oscuridad nuestros antepasados crearon fuentes de luz y calor. Durante cientos de miles de años el hombre de las cavernas sólo contó con fogatas y más tarde con antorchas para calentarse, iluminarse y alejar los peligros de la noche.

El Homo heidelbergensis
Imagen 2. El Homo heidelbergensis comenzó a utilizar el fuego desde hace 1,4 millones de años.

Hace apenas 13 000 años aparecieron las más primitivas lámparas de aceite de llama abierta, en conchas y recipientes similares. El progreso resultó lentísimo: apenas 500 años antes de la era común se inventaron en Roma las lámparas de aceite con recipiente de reserva –de barro, piedra o metal, simples o elegantes–. Algunas de ellas continúan en uso en lugares apartados, lo que significa más de 13 000 años de servicio. Además del cuchillo o la flecha, ningún otro dispositivo iguala este éxito. Poco tiempo después apareció la vela de cera de abeja, la cual iluminó los grandes salones de baile de los palacios reales. Van ya 2 500 años de fabricar velas de cera. El día de hoy se emplean en la decoración y ambientación, o para espantar olores o insectos. Su uso como fuentes de luz es ya muy menor y circunstancial.

Transcurrieron siglos antes de que ocurriese otro acontecimiento importante en este terreno, pero ya no milenios. Fue así como en el siglo XVI Leonardo da Vinci dotó a la lámpara de aceite de una chimenea para aumentar su brillo y estabilidad. Hacia 1800 Humphrey Davy inventó en Inglaterra la lámpara de arco, en la que arden dos barras de carbón entre las que salta un arco eléctrico continuo. Fue la primera lámpara eléctrica, sólo que alimentada con las ineficientes baterías de la época, que se agotaban al cabo de unos minutos. Poco después, en 1814, apareció la lámpara de gas, que continuó iluminando las calles por casi un siglo, y en 1853 comenzaron a emplearse también lámparas de keroseno. Para entonces los faros de los puertos ya habían adoptado la lente de Fresnel (una lente convergente plana y ligera), lo que fue un paso importante para la seguridad de los barcos: un faro dotado con una lente de Fresnel señalaba con una luz más intensa los lugares de riesgo para la navegación. En todo ese tiempo las casas, los castillos y los palacios continuaron calentándose con leña producida con energía proveniente del sol.


Imágenes 3, 4 y 5. Ejemplos de lámparas de aceite a lo largo del tiempo. Fuente: rootsimple.com, iStock.

Fue en 1879 cuando Thomas Edison (en Estados Unidos) y Joseph Swan (en Inglaterra) llegaron independientemente a un invento que transformó nuestra vida: la lámpara eléctrica incandescente, la que nosotros conocemos como foco, y que de inmediato comenzó a alumbrar casas y calles. A partir de ese momento la técnica de la iluminación artificial avanza a otro ritmo. Casi cada diez años se da un paso importante en la conquista de la luz para alumbrarnos. A finales del siglo XIX llegó la luz de neón y de otros gases (y otros colores), producida al ionizarse el gas con la ayuda de una corriente eléctrica. Poco después se eleva la eficiencia de la lámpara incandescente por un factor de tres al llenarla con un gas inerte. En la década siguiente, la lámpara de sodio de baja presión, en la que la fuente de luz es vapor de sodio, se convirtió en indispensable para la seguridad en las carreteras. Diez años después se generalizó la lámpara fluorescente de mercurio por su alta eficiencia.

A mediados del siglo llegó la fibra óptica, eficaz transmisora y guía de la luz. La fibra óptica es para la luz lo que los cables de cobre han sido para la electricidad. Para 1960, el láser se convirtió en una realidad y hoy invade todos los laboratorios ópticos y nuestros hogares y bolsillos con los CD y DVD, los lectores de códigos de barras, etcétera. Las ciudades mejoraron su iluminación poco después por medio de la lámpara de sodio de alta presión, que resulta mucho más eficiente y económica que sus antecesoras. No tarda sino una década en aparecer la lámpara fluorescente pequeña, que pronto sustituye a las lámparas incandescentes usuales por resultar tres veces más eficiente, pues no derrocha energía en generar calor. Ésta, a su vez, fue rebasada a finales del siglo xx por la lámpara led (siglas en inglés de “diodo fotoemisor”), que resulta diez veces más económica que la incandescente (además de ser fría) y tres veces más que la fluorescente. Y están por venir las lámparas láser domésticas…

Con todo este progreso, el Sol sigue siendo el rey: la iluminación artificial no sólo resulta incomparablemente más pobre y localizada, sino que se alimenta de energía que proviene… del Sol.

Con el paso de los siglos, mejoraron las formas de sustituir parcialmente al Sol. Al mismo tiempo, lo fuimos conociendo mejor a él y a la luz que nos regala. Por un lado, la astrofísica desentrañó el misterio de la fuente de energía que le da vida, descubriendo que se trata de una forma de energía nuclear que se libera al fusionarse núcleos de hidrógeno para producir núcleos de helio y convertirse, una parte ínfima de la masa nuclear, en radiación. El Sol nos alumbra comiéndose a sí mismo, como lo hace cualquier otra estrella viva. Hoy sabemos que nuestra estrella va a la mitad de su vida, así que le quedan aún cosa de seis mil millones de años para seguir iluminándonos.

Simultáneamente fuimos entendiendo el alma de la luz. Durante miles de siglos (la antigüedad del género Homo del que somos parte se estima en 2.5 millones de años) no supimos (quizá ni nos interesó saber) de que está hecha la luz. Sabemos desde hace poco más de 200 años la fórmula H2O del agua; así como la composición de esa mezcla principalmente de oxígeno y nitrógeno que es el aire. Y la luz, ¿de qué está hecha la luz? La respuesta que recibió esta pregunta en la antigüedad fue inocente: de luz. Se supuso, cuando finalmente surgió la pregunta, que la luz estaba compuesta de ínfimas particulitas de luz. Se requirió que transcurrieran siglos para que, cuando el siglo XVIII daba paso al XIX, el médico y científico inglés Thomas Young demostrara con un experimento definitivo que la luz no es una sustancia de naturaleza atómica como todo lo que vemos con ayuda de la luz –y aun lo que no vemos, como el aire—, sino una onda. El experimento consistió en demostrar que al superponer apropiadamente dos haces de luz se obtienen zonas iluminadas y oscuras alternadas (es decir, regiones con luz y regiones sin luz). Esto es propio de las ondas (es el fenómeno de interferencia de ondas), imposible de obtener con partículas: nunca sucedería con canicas, por ejemplo, porque encimando canicas es imposible obtener regiones sin canicas. La idea de la posibilidad ondulatoria giraba ya en la mente de algunos investigadores, pero Young la transformó en un hecho comprobado mediante su experimento. Esta innovadora propuesta entraba en contraposición con la idea que se había heredado de Isaac Newton, quien con sus avanzados estudios sobre la luz había reforzado la conclusión de que está constituida por pequeñísimos corpúsculos luminosos que la materia atrae y puede desviar. La propuesta de Young, apoyada como estaba en un experimento definitivo, en poco tiempo se transformó en la teoría dominante, liberándose, no sin sus trabas, del enorme peso de la figura de Newton.

Surgió entonces la pregunta natural: ¿ondas de qué?, ¿qué es lo que ondula si el espacio entre la Tierra y el sol está vacío? Poco a poco se fue conformando una respuesta, al retomar una vieja idea presocrática que consideraba que el espacio no está vacío, sino lleno de un elemento muy fino, el elemento del que están hechos los cielos. Se le llamaba éter y se le tomaba como la quinta esencia, pues había que sumarlo a los cuatro elementos que se creía que constituyen el mundo material (aire, agua, tierra y fuego). Los físicos del siglo XIX —los filósofos naturales— adoptaron este mismo nombre para el supuesto elemento extraordinariamente ligero y elástico que proponían llena el espacio y sirve de soporte a las vibraciones luminosas.

Durante ese mismo siglo XIX se hizo la luz sobre la naturaleza de la luz y sus vibraciones. El gran físico escocés James Clerk Maxwell, estudiando los fenómenos electromagnéticos, llegó a una conclusión inesperada, lo que representó una de las más brillantes síntesis de la física: la luz es de naturaleza electromagnética, es una onda constituida por vibraciones eléctricas y magnéticas engarzadas entre sí de una manera muy específica. Las ondas electromagnéticas pueden tener cualquier frecuencia de vibración, y dependiendo del valor de ésta, constituyen ondas de radio, o microondas, o infrarrojas, o visibles, o ultravioletas, o rayos X, o incluso rayos gamma (en orden creciente de frecuencia). El reducido intervalo de frecuencias que corresponde al espectro visible queda perdido entre el resto de bandas electromagnéticas, al centro de la lista, como se muestra en la figura 1; si no fuera por la enorme —inmensísima— importancia que tiene para nosotros, permanecería perdido, ya que sólo ocupa una región pequeñísima del espectro, apenas entre 400 y 750 nanómetros (1 nanómetros = 10−9 metros, o sea la millonésima parte de un milímetro). Esto representa una octava. En cambio, el oído humano registra 8-9 octavas sonoras.


Figura 1. Espectro electromagnético y espectro visible (muy ampliado). Fuente: wikipedia.org.

El éter se entendió como el medio en que se propagan las ondas electromagnéticas en general, no sólo la luz. El espacio volvió a llenarse de éter, ahora aún más diluido y más elástico que en la antigüedad para ser capaz de soportar ondas transversales (vibraciones perpendiculares a la dirección de propagación) como son las electromagnéticas, sin ser arrastrado por el movimiento de la Tierra.

A partir de los trabajos de Maxwell y de otro gran científico británico, Michael Faraday, la teoría electromagnética y sus aplicaciones se desarrollaron con notable ímpetu. Este proceso dio lugar al surgimiento de la industria eléctrica y de comunicaciones, lo que vino a transformar de manera significativa y favorable nuestra forma de vida. En particular, al lado de la electricidad doméstica, urbana e industrial, apareció el radio, que representó en su momento el uso más importante y útil de las ondas electromagnéticas. El éter, que si existiera se nos deslizaría de las manos tan ligeramente como la luz, seguía siendo considerado el soporte de la radiación electromagnética, se tratara ahora de luz visible o invisible (radiofrecuencia u otra frecuencia).

Así entramos al siglo XX, en el que se construyen las dos grandes teorías físicas que lo caracterizan: la teoría de la relatividad y la teoría cuántica. Ambas teorías tuvieron mucho que decir sobre la luz. La naturaleza electromagnética de ésta no se alteró, pero adquirió un rostro diferente del que nos pintara la física clásica heredada del siglo XIX. Por un lado, la teoría de la relatividad niega el éter, simplemente por no ser necesario, pues lo que vibra son precisamente las componentes eléctrica y magnética de la onda. Las ondas electromagnéticas son una forma de materia, aunque no se trata de materia atómica, como explicamos a continuación. El punto está en que las ondas electromagnéticas portan energía (energía electromagnética) y esta energía E equivale a una masa m dada por la más famosa fórmula de la física, E=mc2 (c representa la velocidad de la luz en el vacío). Algo análogo sucede con la masa de la materia común (la materia atómica), pero la masa electromagnética no está constituida por átomos, sino por energía pura, radiante. Así, la luz propagándose representa energía que viaja por el espacio libre. No requiere éter para ello.

Lo que acabamos de decir es parte de una de las más ricas ideas que produjo la física del siglo XIX, debida precisamente a Faraday y Maxwell: los fenómenos eléctricos o magnéticos que se dan en el espacio representan un fenómeno físico y energético real. Esto significa que hay algo físico en ese espacio. A ese algo eléctrico o magnético (o gravitacional, podemos agregar) distribuido en el espacio se le llama campo eléctrico o magnético o electromagnético (o gravitacional), según sea el caso. Estos campos son algo real, tan real como la materia atómica, pero de naturaleza enteramente diferente. Por ejemplo, el campo electromagnético es tan real que podemos ver o sentir una porción de él, cuando se trata de luz visible que alcanza nuestros ojos, o de radiación infrarroja que calienta (o quema) nuestra piel. Concluimos que el tejido del mundo está compuesto de materia (atómica) y de campos; descubrir esto y elaborarlo fue otra de las grandes contribuciones a nuestra comprensión de la naturaleza del mundo, y de la luz en particular. Debemos agregar a esto que en la actualidad está en discusión la naturaleza de inmensas regiones cósmicas (se estima que el 96% del universo) que se consideran ocupadas por materia oscura y energía oscura. En este caso, con el calificativo oscuro se reconoce nuestra total ignorancia de su naturaleza: si se trata de algo conocido o novedoso es asunto del futuro.

La luz, pues, se propaga en el vacío. Resuelto esto, pasamos a la teoría cuántica, la que tuvo tantas cosas y tan radicales que decir sobre la luz, que conviene antes de entrar al tema aclarar a qué se refiere la mecánica cuántica. En breve (y de manera un tanto excluyente) podemos decir que la mecánica cuántica es la teoría física que debe aplicarse a los átomos y moléculas. Resulta ser una teoría muy rica, pero a la vez muy diferente de la física clásica. Por ejemplo, difiere de manera esencial de la mecánica (clásica) que conocemos por nuestra experiencia cotidiana. Una propiedad muy significativa de los sistemas cuánticos (electrones, protones, átomos, moléculas, etcétera) es que, al lado de sus propiedades como corpúsculos, poseen propiedades ondulatorias. Sucede en este caso lo opuesto a lo que sucedió a lo largo de los siglos con la luz: a ella se le consideró primero como corpuscular, y terminó siendo ondulatoria. A los átomos los consideramos (¡desde los griegos!) como corpúsculos, pero ahora debemos agregar que pueden comportarse (en ciertas condiciones) como una onda. La coexistencia de onda y corpúsculo es una peculiaridad universal de la mecánica cuántica. Desde esta perspectiva se nos podría ocurrir que el que ambas nociones hayan sido significativas para nuestra comprensión de la naturaleza de la luz no debe ser tan extraordinario, si acaso la teoría cuántica tiene algo que ver con la luz. Y sí, en efecto, así resultó: tiene mucho que ver y decir al respecto.

Es notable que el primer descubrimiento (en 1900) de un comportamiento cuántico se dio precisamente con la luz: la luz se reveló como un fenómeno con propiedades cuánticas. El calificativo cuántico se refiere aquí (y más en general) a que el intercambio de energía entre un campo electromagnético encerrado en una cavidad, y la cavidad que lo contiene (un horno, por ejemplo), se da por cantidades discretas. Esto es precisamente la idea que sugiere el término latino quantum, cantidad. La analogía más simple que viene a la mente es la del comercio contemporáneo: los productos molidos o granulados nos los venden en el supermercado en paquetes de uno, dos, cinco… kilos; y si se trata de líquidos, de uno, dos, cinco… litros; no podemos comprar siete gramos o 2.3 mililitros. A una conclusión similar llegó el físico alemán Max Planck después de insistentes esfuerzos por evitarla, pues la idea de “paquetes” (quanta) de luz de energía (fijada por su frecuencia) parecía descabellada. Pero los resultados experimentales lo obligaron a aceptarla, y pronto esta idea se convirtió en base para el estudio, primero de la luz, poco después de las propiedades cuánticas de la materia y, más tarde, de los campos en general. A estos paquetes de luz intercambiados se les conoce con el nombre de fotones.

Algunos años después (de 1905 a 1909) el joven Albert Einstein dio una interpretación más radical al fenómeno cuántico detectado en la luz (o sea en la radiación electromagnética, sea o no visible). Para Einstein, el comportamiento cuántico de la radiación se debe a que el propio campo electromagnético está organizado en cuantos de energía, o sea en paquetes independientes, fotones, cada uno con energía bien definida. Decir esto equivale a dotar al campo electromagnético (hasta entonces el paradigma de la continuidad) de una estructura corpuscular, discreta. Por su radicalidad, esta idea, aun proviniendo de Einstein (joven aún), tardó varios años en ser aceptada. Hoy en día, no sólo el campo electromagnético se concibe como compuesto por quanta, sino que a cualquier otro campo se le atribuyen también propiedades discretas. La visión heurística que sugiere esta descripción es simple: mientras se trata de un campo –digamos electromagnético para fijar ideas— de muy baja densidad, tal que dominan los procesos de interacción entre un fotón y un átomo, se requiere describir a este campo en términos discretos, es decir, cuánticos. Cuando, por lo contrario, se trata de un campo de alta densidad, donde interviene un enorme número de fotones, el fenómeno se nos manifiesta como un continuo, y debemos describirlo en los términos clásicos iniciales. La analogía con agua es inmediata: a escala molecular, el agua se manifiesta como una estructura discreta; a escala macroscópica (un vaso de agua, por ejemplo) se nos presenta como un continuo.

Parece conveniente insistir en la idea central: el lenguaje de los fotones es hoy universal; la luz nos llega a los ojos en torrentes que percibimos como clásicos. Pero en cantidades minúsculas es posible detectar los procesos discretos debidos a fotones individuales. La luz que vemos es concebida hoy, en conclusión, como formada por una plenitud de fotones; la cantidad mínima de luz que interacciona con un átomo aislado está formada, sin embargo, por un simple fotón, un paquetito de energía electromagnética que manifiesta su individualidad.

Terminemos regresando al principio, con la luz como un continuo. Quedó en el aire una pregunta: ¿y los colores?, ¿de dónde proceden? Fue siempre claro que el asunto de los colores atañe a la luz. Un recipiente de vidrio transparente azul pinta de azul su sombra, o de rojo si es rojo. Es claro: el color es luz. La primera clave firme de esto se debe a Newton, quien en su juventud estudió la luz, incluso escribió el más avanzado tratado sobre la luz hasta su época. Descubrió, entre tantas otras propiedades, que la luz blanca se descompone en un arcoíris al pasar por un prisma transparente. Y que, si al arcoíris así obtenido se le hace cruzar un segundo prisma transparente alineado con el primero, sale luz blanca nuevamente. Newton mostró con esto que la luz blanca está compuesta por luces de colores y la recombinación de ellos produce luz blanca.

newton
Imágenes 6 y 7. El experimento de Newton, según un artista y el disco de Newton se ve blanco al girar con rapidez.
Fuente: Smyth Academy

Surge entonces la pregunta ¿cómo percibimos los colores? Los colores, como tales, no existen en la naturaleza; son una percepción construida por el cerebro a partir de la información que recibe de los ojos. Algo similar ocurre con los sonidos: lo que existe en la naturaleza son vibraciones (del aire o de los cuerpos); cuando tales vibraciones llegan a nuestros oídos producen impulsos nerviosos que el cerebro transforma, interpreta, como sonidos: a diferente frecuencia de vibración corresponde diferente tono. En el caso de la luz, a diferente frecuencia de la luz que incide en nuestros ojos, diferente color nos ofrece el cerebro. Así, tanto los sonidos como los colores son obra (¡obra maestra!) de nuestro cerebro. Nuestro cerebro enriquece a la naturaleza.

Los millones de conos (células que reaccionan a la luz) que posee una región de la retina humana están especializados en distinguir con mayor eficiencia los colores rojo, verde o azul, que corresponden, respectivamente a las frecuencias menores, intermedias y mayores (o mayores, intermedias y menores longitudes de onda). A partir de estos tres colores el cerebro construye todos los colores que percibimos. Fue el mismo Thomas Young, descubridor del infrarrojo y que para ese entonces se había convertido en fisiólogo, quien propuso esta teoría de los tres colores. Antes de él la situación se percibía como sumamente compleja, pues se suponía que el cerebro respondía por separado a cada uno de los colores que percibimos, idea que da lugar a un galimatías.

El color que vemos de un objeto es el de la luz que refleja, no es una propiedad intrínseca del objeto. Los objetos no tienen color: se ven de color. Por esta razón, iluminando un objeto con luz de diversos colores, lo vemos de diverso color. La televisión aprovecha al máximo la suficiencia de tres colores para generar su variado colorido. Basta observar con una lente de aumento la pantalla del televisor para distinguir que cada uno de sus puntos luminosos está integrado por tres pequeñas fuentes de color. Normalmente se utiliza la combinación rojo, verde y azul, pero una impresora puede seguir otra regla. La prensa cotidiana y la imprenta a colores (y las impresoras caseras) aprovechan este fenómeno para generar la diversidad de colores, sólo que en la impresión la superposición de tintas es sustractiva (impide el reflejo): en este caso las tintas rojo, verde y azul mezcladas producen el color negro, es decir, el no color, que corresponde a la falta total de luz. Todo esto y mucho más se puede ver de manera atractiva en el Museo de la Luz de la UNAM.

¿Podemos decir hoy que ya conocemos a cabalidad la luz? Ni tratándose de la luz ni de ningún otro asunto podemos decir que ya sabemos todo. Mucho hemos aprendido con el desarrollo de la ciencia y del conocimiento en general, lo que nos ha permitido aprender a hacer multitud de cosas, aparatos e instrumentos de toda índole. El Homo sapiens ha dejado muy atrás a sus lejanos antepasados con la ayuda de sus manos y su cerebro. Pero seguramente ignoramos mucho más de lo que sabemos. Esto incluye a la luz, naturalmente. Por ejemplo, uno de los más importantes problemas que se plantea la física actual es el de estructurar una nueva y avanzada teoría que combine exitosamente a las teorías de la relatividad y la cuántica. Pese al enorme esfuerzo invertido en este asunto, se trata de una tarea aún pendiente. Seguramente el esfuerzo que se realiza en torno al problema algún día dará el fruto buscado. Algo novedoso tendrá que decir la teoría resultante sobre muchas cosas, en particular respecto a la luz. Hoy no sabemos aún qué y cómo lo dirá. Pero de una cosa sí podemos estar seguros: tenemos todavía mucho que aprender; y esto vale tanto en el terreno de lo social como en el de lo natural.

Referencias

Vol. 19, núm. 3 mayo-junio 2018

La transversalidad de la Luz

Ana María Cetto Kramis y María Teresa Josefina Pérez de Celis Cita

“La mucha luz es como la mucha sombra: no deja ver…”.

Octavio Paz

Damos la bienvenida al Día Internacional de la Luz con este número de mayo de la RDU dedicado por entero al tema de la luz.

Tras el exitoso Año Internacional de la Luz 2015, la Conferencia General de la UNESCO, a instancias de la Federación Rusa, Ghana, México y Nueva Zelandia, proclamó en noviembre pasado el Día Internacional de la Luz (DIL), que se celebra cada 16 de mayo.

El propósito del DIL es contar con un punto focal anual para la apreciación del papel que juega la luz en nuestras vidas. Éste vasto tema dará pie a que diferentes sectores alrededor del mundo participen en actividades orientadas a reflexionar sobre la luz en la ciencia y la tecnología, el arte y la cultura, en campos tan diversos como la salud, la educación, las comunicaciones, la energía y el desarrollo sustentable.

En el marco de la celebración del lanzamiento del DIL, la RDU ha conjuntado en el presente número una selección de artículos de destacados especialistas que invitan a adentrarnos en el conocimiento de diferentes aspectos y expresiones de este apasionante fenómeno.

La historia de la iluminación artificial es casi tan antigua como la de la humanidad misma, puesto que comienza con las primeras fogatas que encendió el hombre primitivo para procurarse calor y alejar los peligros de la noche. Durante milenios la luz artificial se produjo por combustión; así se iluminaban las ciudades y las casas. Muchas han sido las formas de iluminación hasta que, hace apenas unas décadas, surgieron los tubos fluorescentes que sustituyeron a las lámparas incandescentes, y más recientemente las lámparas led, de eficiencia cada vez mayor. Con todo y esto, como nos dice Luis de la Peña en su artículo “La naturaleza de la luz”, el Sol sigue siendo el rey. Hoy sabemos que el Sol nos alumbra mientras se come a sí mismo, y con apenas una fracción de la energía basta para iluminarnos, calentarnos y mantener la vida sobre la Tierra.

También nos hemos adentrado en el alma de la luz en un intento por desentrañar el misterio de su naturaleza. La luz es inasible; no podemos tomar un puñado de ella y observarla a través de una lupa, ni rebanarla con una navaja. Conocemos la luz sólo a través de su interacción con la materia. No sorprende entonces que, durante siglos, no se tuviera idea de qué está hecha. Ahora sabemos muchas cosas: que la luz es radiación electromagnética, que porta energía, que ésta se nos presenta cuantizada, que la luz blanca contiene todos los colores y, aun así, según nuestro autor, ‘seguramente ignoramos mucho más de lo que sabemos’.

Por otra parte, es precisamente gracias a la luz que hemos podido formarnos una idea del mundo que nos rodea: de qué está hecho el universo, cuáles son sus constituyentes, cuánto tiempo lleva de existencia y cómo adquirió la estructura que hoy conocemos.

En la Edad Media los alquimistas se esforzaban en vano por fabricar oro por transmutación química a partir de otras sustancias de menor valor. Gracias a los avances de la física nuclear de hace poco menos de un siglo, hemos aprendido que no se transmuta un elemento en otro mediante una reacción química; hay que ir al corazón de los átomos, bombardear sus núcleos o hacerlos chocar violentamente para cambiar su composición interna. Pero para que el metal precioso y otros elementos más pesados que él se produzcan en cantidades abundantes —como las que se encuentran por ejemplo sobre la superficie de nuestro planeta— se requiere de procesos cataclísmicos masivos, tales como la explosión de una supernova o el choque de dos estrellas. Como nos explica Miguel Alcubierre en su artículo “El choque de estrellas de neutrones y la alquimia del universo”, esto es lo que hemos aprendido de un choque espectacular ocurrido hace 130 millones de años y observado en 2017, tanto en ondas gravitacionales como en todo el espectro de luz, desde los rayos gamma hasta las ondas de radio, pasando por los rayos X, la luz visible y la luz infrarroja.

¿Cuánto más nos falta por descubrir acerca del universo, mediante la detección de luz con la ayuda de instrumentos cada vez más poderosos y sofisticados?

En otros foros1 hemos mencionado que la luz artificial comprende hoy día un complejo sistema destinado a mantener iluminados los espacios habitados para hacer posible la realización de actividades nocturnas en un mundo cada vez más urbanizado e industrializado. Aunque en intensidad y ubicuidad es insignificante en comparación con la luz que nos llega del Sol, la luz artificial representa un factor de desarrollo importante para la humanidad. Sin embargo, en tiempos recientes, sobre todo a raíz de la comercialización de fuentes cada más eficientes y versátiles, esta iluminación se nos va de las manos, debido a que la luz nocturna excesiva es reconocida hoy como un problema ambiental, que lleva a la necesidad de formular políticas y normas para evitar o en su caso combatir la contaminación lumínica.

Los efectos negativos a que da lugar esta contaminación están presentes en diferentes aspectos que en conjunto ameritan el desarrollo de un enfoque integral. Más allá de obstaculizar la observación astronómica al interferir con la visibilidad de la bóveda celeste, se encuentran otros efectos que demandan atención.

La iluminación artificial afecta a aquellos organismos con patrones de vida nocturna relacionados con la migración, nutrición, reproducción e interacción colectiva. Asimismo, impacta al ser humano y causa desórdenes en sus procesos biológicos que incluyen afectaciones a la correcta segregación de melatonina, una hormona de vital importancia en las funciones neurales y de gran influencia en el sistema inmunológico. Así, como lo describen Natalí Guerrero y Carolina Escobar en su artículo “El lado oscuro de la luz: los efectos adversos de la luz por la noche”, los ritmos circadianos se ven fuertemente afectados, lo que ocasiona la perdida del orden temporal y repercute en la conducta y en la fisiología del individuo.

Comprender todos los impactos ambientales que produce la luz artificial requiere vincular el conocimiento de este tipo de efectos sobre los organismos, con estudios sistemáticos de la intensidad, la distribución espacial y la composición espectral de la luz. En este sentido, es importante prestar atención a la óptica de la atmosfera terrestre y a las interacciones entre la luz y las partículas suspendidas a nivel de la troposfera. Junto con la atmósfera, los cambios temporales y espaciales de la contaminación lumínica están determinados por la función de emisión de las fuentes de luz terrestres.

El alcance de la luz artificial nocturna ha aumentado rápidamente en las últimas décadas junto con el crecimiento poblacional y urbano. La cantidad de luz emitida desde cualquier urbanización depende de las acciones de los individuos al interior de la comunidad y de todas las características que conforman un sistema urbano (económicas, culturales, hábitos de consumo, la estructura urbana, entre otras).

Como nos lo comenta Héctor Solano en su colaboración, “SKyMeAPP: un proyecto de ciencia ciudadana para el estudio de la contaminación lumínica”, los análisis de la función de emisión se dificultan debido tanto a la falta de dispositivos de medición adecuados, como a la carencia de datos estadísticos. Es por ello que el proyecto de ciencia ciudadana SKyMeAPP abre una posibilidad fantástica para propiciar colaboraciones de investigación entre científicos y voluntarios, para contribuir al estudio de la contaminación lumínica a nivel mundial.

La luz tiene la capacidad de conferir personalidad a los espacios. Sea cual fuere el lugar en que nos encontramos —cerrado o abierto, natural o construido— con un poco de observación caemos en la cuenta de que la iluminación, ya sea natural o artificial, es uno de los grandes factores que definen el ambiente. La luz condiciona la forma en que percibimos el mundo y el cómo nos sentimos, afecta nuestra salud y estado de ánimo e influye en la conducta; por todo esto es importante el diseño de iluminación.

Víctor Palacio nos presenta la relación entre “Arquitectura, diseño de iluminación y educación”. Así, la luz revela espacios y determina la percepción que tenemos de la arquitectura. Nos permite apreciar sus cualidades, su tamaño, su forma, sus texturas, su color. Saber diseñar la iluminación de un espacio garantiza satisfacer los requerimientos de las personas que lo usan y proporciona soluciones creativas e innovadoras para lograr el equilibrio entre necesidades estéticas y funcionales.

¡Qué importancia cobra el aspecto educativo! Gracias a una visión global, en la que intervienen numerosas disciplinas, el diseño en iluminación aporta soluciones integrales, de ahí la riqueza de las propuestas educativas dedicadas al conocimiento de la luz en todas sus vertientes. La formación de un diseñador de iluminación debe permitirle combinar los aspectos técnicos con los aspectos estéticos y artísticos para dar lugar a resultados emocionantes, equilibrados y sostenibles. También debe el diseñador conocer las aplicaciones de los productos y tecnologías existentes en el mercado, explorar y aprender a diseñar conceptos respetuosos del entorno e integrados con el paisaje. La profesión del diseñador de iluminación resulta así una profesión integral, que al día de hoy cuenta ya con una presencia clara y constante y con sus propios espacios educativos de formación.

Se ha destinado una sección de este número de RDU a la singular experiencia con el proyecto “A todas luces, diálogo de saberes entre arte y ciencia”, narrada por tres de sus participantes: José Ramón Hernández, Isaías Hernández y Federico Nájera, e ilustrada con un Caleidoscopio de fotografías que hablan por sí mismas. La realización de este proyecto fue posible gracias a una aportación económica de los Estados Miembros de la UNESCO a través del Programa de Participación 2016-2017. Es de destacarse la colaboración estrecha que se dio entre los diversos actores: la Comisión Nacional de Cooperación con la UNESCO, el Museo de la Luz de la UNAM y la Asociación de Artistas Plásticos de México, además de las autoridades, los docentes y alumnos de las seis escuelas asociadas a la Red PEA en diferentes Estados de la República. Los resultados derivados del trabajo conjunto han dado pie a que un maestro y un alumno sean invitados a presentarlos en la ceremonia del DIL en la UNESCO, y a que se considere someter una nueva propuesta que daría continuidad a esta gratificante experiencia y aseguraría un beneficio duradero de la misma.

Con estos materiales, estimado lector, esperamos abrir su apetito y despertar su curiosidad por acercarse más al inacabable tema de la luz en sus múltiples facetas. Para celebrar con nosotros este 16 de mayo, lo invitamos a visitar la página web del Día Internacional de la Luz (www.diadelaluz.unam.mx), asistir a las actividades anunciadas en ella y, ¿por qué no?, sumar sus propias iniciativas al programa de los festejos.

Ana María Cetto

María Teresa Josefina Pérez de Celis

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Revista Digital Universitaria Publicación bimestral Vol. 18, Núm. 6julio-agosto 2017 ISSN: 1607 - 6079