coeficiente de difusión aparente

Una gota se desprende de la boquilla del grifo y tras ella se estira un hilo fino. En el último instante, el hilo no se rompe en un solo punto, sino en dos a la vez, y entre ellos queda suspendida una diminuta esfera: la gota satélite.

Por la noche, en el dormitorio suena una orquesta cuyo solista es la respiración. Bajo la sábana hay una alfombra de 512 sensores, y cada uno capta los movimientos más sutiles del cuerpo. Cuando la respiración se detiene durante diez segundos, la orquesta se calla. La tarea es escuchar ese silencio. Antes no estaba claro qué notas de esta música son las más importantes.

Una gota de lluvia cae sobre el vidrio y se aplasta como una tortita. Añade un poco de polímero al agua: se vuelve elástica, como gelatina. Uno pensaría que esa gelatina se extendería de otra manera.

Tira un puñado de arena sobre la mesa: los granos se dispersarán por igual en todas direcciones. Pero si debajo de la mesa hay un imán escondido y la arena es de hierro, las trayectorias se vuelven más astutas: sobre el caos se superpone una estructura invisible al ojo. Así más o menos funciona el movimiento de las moléculas dentro de una célula viva.

La radioterapia es un golpe dirigido contra el tumor, pero cada disparo debe calibrarse al milímetro y a la fracción de segundo. El problema es que los dosímetros existentes son voluminosos, distorsionan el haz o requieren pausas para la lectura.

El agua dentro de las fibras nerviosas no se mueve como en un vaso: choca constantemente contra las paredes de los axones (las prolongaciones largas de las células nerviosas).

Un río nocturno salpicado de diminutas chispas. No es plancton: es polen funcional, un sensor de milímetros que flota solo y mide por sí mismo la química del agua. Cada partícula es un pequeño laboratorio. En su interior se encuentran dos reactivos: uno provoca el brillo al contacto con el contaminante, y el segundo, un filtro de color, elimina las interferencias.

El velocímetro de un coche muestra la velocidad en este momento, pero para saber si el coche llegará a su destino dentro de un año, no basta con mirar el indicador una vez. Así funcionan más o menos las fórmulas habituales para evaluar el riesgo de insuficiencia renal: se basan en un único análisis de sangre y no detectan cómo han cambiado los valores a lo largo de meses y años.

Las imágenes de resonancia magnética de la próstata a menudo se parecen a fotos a través de un cristal sucio: ruido, contornos borrosos, curvatura por imperfecciones del campo. Los científicos comprobaron qué sucede si «lavamos» esa ventana: eliminar lo superfluo, corregir las distorsiones y alinear con precisión los diferentes tipos de escaneos.

En la sustancia blanca del cerebro, la señal viaja por los axones, largas prolongaciones de las neuronas envueltas en una vaina de mielina aislante. El agua llena el espacio dentro de los axones y también el exterior, en los estrechos intersticios entre las fibras.

El agua no es simplemente una sustancia mojada. A escala de picosegundos, se asemeja a una pista de baile donde las moléculas rompen y crean enlaces continuamente. Normalmente, este baile se describe con un movimiento principal: la relajación colectiva, como si toda la multitud se desacelerara al mismo tiempo después de apagar la música.

En una gota de sangre flotan millones de moléculas de albúmina, la principal proteína transportadora. Su nivel disminuye en enfermedades de riñón e hígado, por lo que los médicos necesitan un método rápido y preciso para medirla. Los ingenieros han propuesto un detector del tamaño de una mota de polvo: un transistor de grafeno que funciona directamente en el líquido.

Acumulaciones de galaxias y materia oscura invisible crean estelas en el resplandor del Big Bang, como barcos que agitan un estanque.

Una ciudad no es solo un conjunto de casas y calles. Para el virus del dengue, transmitido por mosquitos, la ciudad es una colcha de retazos de barrios donde las condiciones para los brotes son muy distintas. En una zona apenas hay mosquitos, mientras que en la vecina pululan como si alguien hubiera dejado abiertos cientos de recipientes con agua.

Una gota de aceite en un vaso de agua se agrupa formando una esfera. Dentro de una célula viva ocurre una separación similar, solo que en lugar de aceite, las proteínas y los ácidos nucleicos forman gotas densas: los condensados.

Para mirar dentro del músculo, se irradia con ondas de radio en un campo magnético intenso — así funciona la resonancia magnética.

Una gota de tinta en un vaso de agua se dispersa rápida y uniformemente. Pero si el agua está aprisionada entre esferas densamente empaquetadas, la nube de tinta avanza lentamente y de forma caprichosa: rodea obstáculos, se atasca en cuellos estrechos. Así más o menos se mueven las moléculas de agua en el tejido vivo.

Un parque acuático con muchas piscinas conectadas por pasadizos estrechos. Los visitantes —moléculas de agua— chapotean dentro de cada piscina, pero de vez en cuando se trasladan a la contigua. En un tumor cerebral, esos "pasadizos" son canales proteicos en las membranas de las células. De su cantidad depende la rapidez con la que el agua se mueve entre las células.

Un implante poroso cargado con fármaco funciona como una esponja que va cediendo lentamente la sustancia al líquido que lo rodea. Pero si el líquido fluye rápido, arrastra el fármaco de manera distinta que en un entorno tranquilo. Los autores calcularon por ordenador cómo las distintas velocidades de flujo y las propiedades de la estructura porosa afectan a la liberación del fármaco.

Una burbuja de aire se desprende de una aguja fina en el fondo de un vaso y asciende. En agua limpia se comporta como un muelle: se aplana y se estira alternativamente, intercambiando energía entre el movimiento y la forma. Basta añadir una gota de jabón al agua para que la burbuja se calme de inmediato, se vuelva casi perfectamente esférica y suba recta, sin temblores.

Una ciudad donde las calles no son rectas, sino sinuosas, con callejones sin salida y pasadizos ocultos. Un mensajero en bicicleta tardará mucho más en entregar un paquete que en una ciudad con una cuadrícula regular de calles. Así ocurre con las moléculas dentro del tejido vivo: su recorrido depende de lo 'enmarañada' que esté la estructura del tejido.

Una trampa magnética con forma de rosquilla confina un plasma de boro e hidrógeno. En su interior, la temperatura supera los cien millones de grados, más que en el centro del Sol. Con ese calor, los núcleos chocan y se fusionan, liberando energía.

Dentro de un tokamak, un dispositivo con forma de rosquilla donde el plasma se mantiene confinado por campos magnéticos, el gas caliente de partículas cargadas puede empezar a temblar. Al principio todo está en calma, pero luego la temperatura cae bruscamente y en la gráfica aparecen dientes de sierra.

Una célula viva se parece a una ciudad bulliciosa: por sus calles circulan cargas sin cesar, y las corrientes de tráfico se regulan para que todo lo necesario llegue a su destino a tiempo.

Los ojos siguen un punto que dibuja suavemente una curva compleja en la pantalla. En la mayoría de las personas, la mirada se mantiene cerca del punto, pero en algunas parece resbalar o ir con retraso. Antes, estas peculiaridades se ahogaban en los promedios: si sumas a todos y divides, la diferencia casi desaparece.

Una gota de agua sobre una hoja bajo el sol desaparece más rápido de lo que debería según los cálculos de calor. Hace unos años surgió una hipótesis: la luz por sí sola, sin calentar, podría arrancar moléculas de agua de la superficie. Esto se denominó efecto fotomolecular.

La célula es una ciudad con puertas. Cada puerta es un canal proteico en la membrana: a través de él entran y salen iones, azúcares, moléculas señalizadoras. Algunas puertas están casi siempre abiertas; otras se abren y se cierran al azar, como las puertas del metro, que a veces dejan pasar al pasajero y a veces se cierran de golpe.

La capa de células que recubre los órganos internos se parece a una fila en el metro abarrotado: todos están apretados, pero a veces la multitud empieza a fluir y la gente se desliza unos entre otros. Los biólogos llaman a este comportamiento una transición de un estado sólido y atascado a uno fluido.

Una gota de grasa dentro de una célula viva se parece a un flotador en aguas turbulentas. No se mueve en línea recta, sino a tirones: a veces se detiene, a veces acelera. Antes, estos movimientos solo se podían ver en un plano, como si miraras el flotador desde arriba sin saber a qué profundidad está.

La olla para la sopa suele ser redonda y la sartén, plana. La forma del recipiente determina cómo burbujea el agua hirviendo. En un tokamak, el dispositivo donde el gas sobrecalentado se confina con campos magnéticos, la forma del plasma tampoco se elige al azar.

La batería de un teléfono o de un coche eléctrico es una pequeña fábrica química. En su interior, los iones de litio corren entre dos electrodos, y en el límite con el líquido electrolito se forma una fina película que determina cuánto durará la batería. Esta película se llama interfase de electrolito sólido.

Dentro de una celda de combustible, los protones deben correr rápidamente a través del material sólido, como pasajeros a través de torniquetes en hora punta. Si los torniquetes son escasos y estrechos, la corriente es débil. Antes, para encontrar un material con buena conductividad protónica, los químicos probaban compuestos casi a ciegas, uno por uno.

Dos haces láser se cruzan en un ángulo diminuto, y en la nube de átomos de rubidio aparece una red invisible: unos átomos están excitados y otros no. Luego, esa red comienza a desvanecerse, como un dibujo en la arena bajo el viento. Los átomos chocan con las moléculas del gas circundante y se dispersan en todas direcciones.

Las células de nuestro cuerpo no son ladrillos rígidos, sino más bien esponjas elásticas empapadas en agua. Su blandura o rigidez importa: las células cancerosas suelen ser más blandas que las sanas, y los cartílagos deben soportar presión a cada paso. Para medir esa rigidez sin tocar el tejido, los científicos usan luz.

Tira un puñado de guisantes en una cazuela con sémola: los guisantes se hundirán rápido, apartando los granos. Pero si haces la sémola muy espesa y pegajosa, los guisantes se quedarán atrapados. Algo parecido hicieron los átomos ligeros de litio en una nube de átomos pesados de potasio a temperaturas de millonésimas de grado por encima del cero absoluto.

Una gota de sangre es una ciudad bulliciosa en miniatura. Miles de moléculas diferentes circulan por ella, y cada una deja su rastro. Pero mirar directamente dentro de esa ciudad es difícil: las calles están enredadas y hay tantos habitantes que no se pueden contar uno por uno. Los científicos han encontrado la manera de escuchar toda la ciudad a la vez, sin desmontarla en sus habitantes individuales.

Una gota de sangre puede contar cómo se comporta un tumor en los pulmones. Los médicos ya habían notado que, cuando la enfermedad remite, algunos marcadores sanguíneos suben y otros bajan. Pero no lograban unir esos cambios en una imagen coherente.

Una microesfera de gel o una diminuta gota de aceite se abre paso a través de un canal estrecho cuyas paredes se comprimen y se relajan rítmicamente. La partícula se aplana y luego recupera su forma — y por la rapidez con que lo hace se puede conocer su elasticidad interna y su viscosidad.