Rayos que se pierden en el camino

2009/09/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Irudiak/Soinuak
• Fisika

Dicen que en el cuadro de Las Meninas se ve aire, que Velázquez pintó la misma atmósfera. Velázquez era un maestro, no cabe duda de que atrapaba a simple vista el juego de la luz y llevaba ese juego con gran habilidad al cuadro.

Sin embargo, Velázquez no pintó la atmósfera, sino por la distancia a la que se encuentran los objetos y las personas. Los cercanos tienen gran precisión y contraste, mientras que los lejanos se ven con luz que ha atravesado unos metros de aire, más difusa y con menor contraste. Más o menos así vemos la realidad. Uno de los mayores méritos de Velázquez es precisamente su conciencia.

La atmósfera parece transparente, pero no lo es. Es como el vidrio, el vidrio no es transparente, ni lentes de vidrio (preguntar a los astrónomos). Por eso vemos lo que está lejos, porque atraviesa un entorno no totalmente transparente y en el camino la luz pierde intensidad.

Tras 196 años después de que Velázquez terminara Las Meninas, el alemán August Beer explicó esta difuminación de la luz y elaboró una fórmula matemática para calcular la pérdida de intensidad de la luz en la atmósfera en cifras.

El aire absorbe y desvía la luz. Algunos componentes del aire absorben la luz, otros la desvía y otros, las dos cosas a la vez. Por tanto, a medida que se pasa el aire, la luz pierde intensidad, en mayor o menor grado, en función de la proporción de componentes del aire.

Beer partió de los trabajos de otros científicos anteriores, sobre todo el francés Pierre Bouguer. Otro científico, el alemán Johann Heinrich Lambert, mencionó en un libro la obra de Bouguer, por lo que hoy llamamos ley de Lambert-Beer a la fórmula de Beer.

Distancia a dos

La fórmula afirma que la luz pierde la intensidad de forma cuadrática, es decir, se pierde en función del cuadrado de la distancia que atraviesa. La pérdida es muy rápida: si un metro en el aire pierde una intensidad determinada, al cabo de dos metros la pérdida es cuatro veces mayor (porque el cuadrado del número dos es cuatro) y nueve veces mayor (tres al dos) a tres metros.

Así, parece mentira que los rayos del Sol lleguen a la superficie terrestre, pero llegan. En el camino del Sol a la atmósfera de la Tierra la luz no tiene obstáculos y llega con mucha intensidad. Hay que añadir que la parte superior de la atmósfera no es tan compacta como la inferior. Absorbe y desvía mucha menos luz.

El ojo humano no conoce la pérdida cuadrática de intensidad lumínica. No utiliza fórmulas. Detecta la pérdida y ve más difuso lo que está lejos que lo cercano. La mano de Velázquez tampoco conocía la fórmula y, sin embargo, era capaz de reflejar este efecto en las pinturas.

Pero no todos los ilustradores de hoy tienen la habilidad de Velázquez. Por ejemplo, para simular el efecto con un ordenador es necesaria la ley de Lambert-Beer. De hecho, el software de realización de imágenes tridimensionales utiliza fórmulas similares a las de Lambert-Beer para simular la realidad. El color de cada punto de la imagen se calcula mediante la técnica denominada raytracing (término inglés que significa continuidad de la trayectoria de los rayos).

El ordenador calcula las trayectorias concretas de los rayos de luz, desde las fuentes de la luz hasta el choque con otros objetos que aparecen en la imagen, y calcula la pérdida de intensidad de los mismos en el camino mediante una fórmula cuadrática.

La simulación de la realidad implica necesariamente el cálculo de la pérdida cuadrática de intensidad. Afortunadamente, la belleza no es sinónimo de realismo; no todas las imágenes que nos parecen bonitas son una simulación fiel de la realidad (aunque parezcan reales). Muchas veces, intencionadamente, se utilizan fórmulas no cuadráticas para calcular la pérdida de intensidad de la luz: lineal, de cuadrática, etc. (incluyendo según una fórmula inventada por el propio grafista).

Ahora podemos preguntarnos sobre la obra de Velázquez. ¿Qué pérdida de intensidad utilizó para obtener un resultado tan espectacular en el cuadro de Las Meninas?