Entendiendo la 5G: 1 – ¿Qué es?¿Nos dará cáncer?

Recientemente, ha habido una fiebre increíble por toda Europa y en algunos otros lugares contra una tecnología: la 5G. Esto ha llegado hasta el punto de actos vandálicos en contra de las antenas. ¿Por qué? Según algunos, la 5G ha sido causa de la muerte masiva de aves en algunos países. Según otros, su origen es militar, que se usará para fines militares y lanzará rayos al público y nos va a enfermar. Según otros, la instalación de antenas 5G fomentará el cáncer en la población. Supuestamente, cerca de 26 mil científicos solicitaron una investigación independiente y la eliminación de esta tecnología. Hay hasta algunas personas que han destruido antenas 5G (y otras que no eran 5G) para evitar la diseminación del virus del COVID – 19. Otras personas no quieren ser espiadas mediante 5G. ¿Cuánto de esto es verdad? ¿Cuánto de esto es leyenda urbana?

Hoy comenzamos una serie para comprender la tecnología y separar el grano de la paja según la mejor ciencia disponible. Hoy vamos a examinar en cuanto a qué consiste esta tecnología y también nos preguntaremos si tiene algún potencial de darnos cáncer. Al darle un vistazo crítico a todo, veremos por qué, desde el punto de vista de la física, es absurdo —tan ridículo como el terraplanismo— pensar que la 5G aumentará las incidencias de cáncer.

¿Qué es la 5G?

Logotipo de 5G
Logotipo de 5G

Se llama 5G a la quinta generación de telecomunicaciones para la intercomunicación de los teléfonos móviles. Esta tecnología permitirá mayor acceso a los datos, navegación por el ciberespacio y, muy especialmente, los valorados servicios de streaming al que ya la gente se ha acostumbrado.

Como veremos más abajo, 5G no es otra cosa que un desarrollo tecnológico de lo que ya existía, no es tecnología nueva. De hecho, como veremos aquí, la 5G es relativamente inofensiva.

La física del 5G y del electromagnetismo

Retrato de Michael Faraday por Thomas Phillips (1842)
Retrato de Michael Faraday por Thomas Phillips (1842)

Varios de los más grandes descubrimientos de las ciencias se dieron en el siglo XIX y principios del siglo XX. Michael Faraday, un científico inglés, de origen religioso sandemaniano y humilde, descubrió que había una estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo. A pesar de no haber sido formado por educación científica, sino que obtuvo su conocimiento como autodidacta, sus teorías en torno a este área de la física revolucionaría al mundo.

Todo comenzó cuando accidentalmente observó que la electricidad movía a imanes. Ustedes pueden ver lo que descubrió en sus propias casas. Si compran una brújula —que es un imán— y lo acercan a cualquier cable eléctrico, van a ver que la brújula se desvía del norte magnético. Allí se dio cuenta que los imanes tienen una fuerza muy particular, un campo magnético, y que los cables eléctricos también lo generaban.

Campo magnético alrededor de un imán.
Campo magnético alrededor de un imán.

Gracias al descubrimiento de esta relación, Faraday inventó el primer generador eléctrico. Formuló una hipótesis, de que la electricidad y el magnetismo no eran dos fuerzas distintas, sino que formaban parte de una realidad más fundamental: la electromagnética. A pesar de todas las burlas que recibió de muchos científicos de la época por haber sido autodidacta y haber postulado este campo totalmente invisible, su visión del electromagnetismo fue ganando terreno en algunos que pusieron su hipótesis a prueba. Esto le llevó a ser un científico experimental bien reconocido.

A pesar de sus logros, también Faraday propuso otra hipótesis “alocada”: la luz era una forma de electromagnetismo. Una vez más, Faraday recibió la burla de algunos miembros de la comunidad científica debido a que Faraday no tenía los instrumentos conceptuales necesarios para demostrar su punto. Aun otros, le harían caso, empezarían a trabajar muy arduamente en el fenómeno del electromagnetismo. Tanto Faraday como otros encontraron una fuerte relación entre el electromagnetismo y la luz. A raíz de varios experimentos, postuló la existencia de “luz invisible” emitida de la actividad electromagnética, de la que la luz visible era solo una forma.

Todas las dudas acerca del electromagnetismo se resolvieron gracias a uno de sus amigos más cercanos: James Clerk Maxwell. Él pudo reducir todos los fenómenos electromagnéticos a cuatro ecuaciones conocidas hoy como las ecuaciones de Maxwell. Para todos los efectos, Maxwell demostró que el electromagnetismo era una realidad y sus implicaciones eran sorprendentes. Maxwell visitó al ya envejecido Faraday para notificarle algo inesperado, pero que era consecuencia de su descubrimiento: la producción de electricidad por magnetismo y viceversa solo puede ocurrir a una sola velocidad … la velocidad de la luz. El electromagnetismo puede viajar por el espacio sin medio alguno a esa velocidad. Las ecuaciones también predijeron que la luz solo formaba una pequeña parte de un amplio espectro, en su mayoría invisible.

Otros aspectos de la teoría de “luz invisible de Faraday” incorporaba descubrimientos anteriores y permitió otros posteriores. Muchos científicos encontraron variantes de esta “luz invisible” o de electromagnetismo:

  • 1737: Mucho antes de Maxwell y Faraday, Émilie du Châtelet, una intelectual, amante de Voltaire, pero —a pesar de él— admiradora de Leibniz, estuvo trabajando extensamente con el fenómeno de la luz. Ella predijo que existía una forma de luz que no era visible y que era próxima al lado rojo del espectro de la luz visible. Para todos los efectos, ella predijo la existencia de lo que hoy conocemos como radiación infrarroja. Más adelante, algunos científicos no solo produjeron rayos infrarrojos, sino que reconoció que era parte del espectro electromagnético.

Hecho interesante: ¿Sabían ustedes que Émilie du Châtelet tuvo la “osadía” de corregir a Isaac Newton? Para este, la energía era la mitad del producto de la masa y la velocidad. Basándose en Leibniz, ella pudo diseñar un experimento que demostraba que era la mitad del producto de la masa y la velocidad al cuadrado. Mucha gente no conoce a esta brillante científica moderna. Hoy, su descubrimiento está integrado a la física contemporánea.

  • 1801: Johann Wilhelm Ritter descubrió que alguna “luz invisible”, más allá del lado violeta de la luz visible, afectaba el cloruro de plata. Más adelante, se reconoció como una forma de energía electromagnética conocida como ultravioleta.
  • 1887: Heinrich Hertz puso a prueba las ecuaciones de Maxwell y generó ondas de radio. Gracias a ello, Guglielmo Marconi las utilizó para la comunicación. Cuando escuchamos radio (el aparato), las ondas de comunicación son las de radio (esta parte del espectro invisible electromagnético).
  • 1890: Se produjo por primera vez las microondas como una forma de “luz invisible”. Una vez más, esto lo logró Heinrich Hertz.
  • 1895: Wilhelm Conrad Roentgen descubrió unos rayos que permitían ver los huesos y otros órganos debajo de la piel. En aquel momento se les llamó rayos Roentgen. Hoy día se le conoce como una variante electromagnética llamada rayos X.
  • 1900: Paul Villard descubrió por primera vez una forma de energía electromagnética conocida como rayos gamma.

Durante este periodo, se descubren también los rayos alfa (esencialmente núcleos de helio) y los rayos beta (rayos de electrones) que son forma de radiación ionizante (de eso discutiremos más adelante), pero que no son electromagnéticas, sino que son radiación de partículas.

Todas estas son formas de radiación electromagnética.

Espectro electromagnético
Espectro electromagnético

Como pueden ver, la variación entre fuerzas electromagnéticas es su frecuencia.

¿Qué es una frecuencia? La radiación electromagnética se emite enforma de ondas. Las ondas tienen ondulaciones: cúspides y valles. La distancia entre cúspide y cúspide en una onda es lo que se conoce como longitud de onda. Una frecuencia es la velocidad de una onda entre su longitud de onda. Dada que la radiación electromagnética viaja a la velocidad de la luz en el vacío, la frecuencia de una onda electromagnética consiste en la división de la velocidad de la luz entre la longitud de onda. Las frecuencias se miden en Hertz (Hz). Un Hertz mide el número de periodos (T) de cúspide a cúspide que pasa en un sesgundo.

En arroz y habichuelas, dada la velocidad de la luz como constante, mientras mayor es la longitud de onda (la distancia entre cúspide y cúspide), menor es su frecuencia; mientras menor es su longitud de onda, mayor es su frecuencia.

Imagen de frecuencias
Imagen de frecuencias. Autor desconocido, (CC-BY-SA 3.0 Unported)

Si ustedes miran la ilustración del espectro electromagnético, se darán cuenta de que lo único que distingue una forma de radiación de la otra es su frecuencia. Mientras más pasamos del lado izquierdo del espectro al derecho, más alta será su frecuencia.

Nosotros estamos siendo bombardeados de una manera u otra de todas estas radiaciones. Algunas formas de esta radiación son inofensivas, otras pueden ser peligrosas, sea porque tenemos algún tipo de sobredosis de ellas, o porque afectan nuestros genes y, como resultado, aumentan el riesgo de enfermarnos de cáncer. No toda forma de radiación aumenta el riesgo de cáncer.

¿Qué sucede a nivel atómico?

Neils Bohr

A principios del siglo XX, un físico llamado Neils Bohr desarrolló un modelo atómico cuya base es el que es respaldado por los físicos de hoy. Su objetivo era explicar algunos fenómenos raros, entre ellos:

  • El espectro electromagnético
  • La estructura atómica sugerida por los experimentos de Ernest Rutherford
  • Para explicar el espectro electromagnético, Max Planck teorizó que el electromagnetismo se podía transmitir en unidades discretas, que después se conocieron como cuantos. Esto parecía explicar ciertas formas de radiación.
  • Albert Einstein utilizó la teoría de Planck para explicar el efecto fotoeléctrico. Este fenómeno consiste en que los metales suelen cargar eléctricamente en su superficie cuando es iluminada. Para Einstein, la luz se transmitía en unidades discretas llamadas fotones, que los átomos de los metales absorben, llevando así a que su superficie se cargara eléctricamente.

Uno de las propuestas geniales de Bohr fue la formulación del átomo como una unidad que consistía de un núcleo positivamente cargado y varios niveles de energía ocupados por electrones. La siguiente ilustración es un recurso pedagógico, no lo tomen muy en serio; hoy día el modelo atómico actual es más complicado, pero la ilustración les dará una idea de la manera en que actúa el átomo.

Modelo atómico de Bohr
Representación de la actividad electrónica en un átomo de hidrógeno. Imagen cortesía de JabberWok, de Wikimedia Commons (CC-BY-SA 3.0 Unported).

Aunque aquí se representa al electrón como si fuera un planeta que gira alrededor del núcleo, realmente el electrón es una nube energética (como una capa electrónica) que rodea al núcleo. Sin embargo, para fines pedagógicos, representemos al electrón como una partícula a un nivel energía (representada por la “órbita” en la ilustración, con la variable n). Mientras más cerca del núcleo está el electrón, menor será la energía que contiene; mientras más lejos, mayor es su energía.

Pues Bohr teorizó que la luz y toda energía electromagnética se transmite en fotones. ¿Cuánta energía tiene un fotón? Eso lo determina la ecuación que ven ustedes en la ilustración.

E=hν

En esta ecuación, E representa el cambio en energía, h es una constante —la constante de Planck— y ν representa la frecuencia. Como pueden ver en la ilustración, si un electrón pierde energía —es decir, se mueve de un nivel de energía a uno inferior—, entonces emite un fotón, es decir una cantidad discreta: 1 hv. Si el electrón gana energía absorbiendo un fotón, entonces hace un salto cuántico de un nivel de energía a otro más alto. Esta liberación y absorción de fotones por los átomos de hidrógeno crea un espectro de líneas coloreadas en el caso de la luz visible (aunque también aparecen en otros lugares del espectro electromagnético que no son visibles).

Espectro de emisión de luz de hidrógeno.
Espectro de emisión de luz de hidrógeno.

Dependiendo del nivel de energía en el que se encuentra el electrón y su brinco cuántico a otro, la frecuencia variará. Noten que la constante de Planck se queda igual, así que lo que varía para efectos de la energía es la frecuencia. Esto es crucial para entender la tecnología 5G.

La ilustración del modelo de Bohr —aunque hoy día en un sentido más complejo— también permite comprender cómo los electrones permiten la formación de moléculas. Cada átomo tiene un nivel de energía externo que, dependiendo de las circunstancias, o cede un electrón a otro átomo, creando una atracción iónica (enlace iónico) o comparten electrones (enlace covalente). Ejemplo del primero es el enlace iónico entre los átomos de sodio y de cloro que les permite crear la molécula de la sal de mesa que todos consumimos en nuestras casas. El segundo ejemplo es el de agua. Los átomos de hidrógeno y de oxígeno comparten electrones para formar la famosa molécula de H2O.

Animación de enlace iónico.
Animación de enlace iónico: sodio y cloro formando sal. El sodio se carga positivamente, el cloro negativamente y esta ionización forma sal. Imagen cortesía de Tra, Wikimedia Commons (CC-BY-SA 3.0 Unported).
Enlaces covalentes formando molécula de agua.
Enlaces covalentes formando una molécula de agua. Imagen cortesía de OpenStax College. (CC-BY 3.0 Unported). Modificada por mí.

Todos estos enlaces implican tanto absorción como emisión de energía electromagnética. En algunos casos, si las moléculas absorben suficiente energía electromagnética, es decir, energía debido a una relativa alta frecuencia (v), entonces podría desenlazarlas. Si las frecuencias son relativamente bajas, lo peor que puede ocurrir es que a mayor intensidad se emite la energía electromagnética, más tiende a calentar los objetos: estimula los electrones y hace que choquen las moléculas entre sí. Esto lo vemos en nuestros hornos de microondas. Sin embargo, si la frecuencia es lo suficientemente alta, entonces los electrones absorben suficiente energía para abandonar el átomo y lo ioniza. Este es el caso de las altas frecuencias de la radiación ultravioleta, los rayos-X o los rayos gamma.

Una radiación electromagnética que consiste en energía con frecuencia que no es suficiente para ionizar los átomos se llama radiación no ionizante. Ejemplo de esto son las ondas de radio, con las que nuestros aparatos reciben señal del aire. Una radiación electromagnética con suficiente energía —debido a una alta frecuencia— para ionizar los átomos, se llama radiación ionizante. Como se podrán imaginar, esta radiación ionizante puede destruir moléculas, porque desenlaza a los átomos vinculados mediante sus electrones.

Dentro de este espectro, ¿dónde se encuentra la radiación 5G? Aquí la gráfica nos lo dice todo.

Espectro 5G
Espectro 5G y dónde se localiza en el espectro electromagnético. (Imagen de autoría desconocida)

En otras palabras, las señales de 5G tienen una frecuencia inferior a la de la luz visible, además de que no es radiación ionizante. En otras palabras, las ondas electromagnéticas 5G no tienen la energía suficiente para romper moléculas . Una vez más, este es un detalle crucial para entender la tecnología.

Gotas del saber

Gotitas del saber

¿Alguna vez se han preguntado ustedes cómo los astrónomos y astrofísicos saben de qué se compone una estrella, un planeta u otros cuerpos celestes como los cometas? ¿Cómo es que están tan seguros de ello sin haber visitado jamás ninguna de ellas, ni tan siquiera nuestro sol? Pues, viendo su espectro. El número de electrones de un átomo está determinado por el número de protones en su núcleo. La absorción y emisión de fotones por parte de loa electrones permiten que, mediante el espectro, identifiquemos de qué está compuesto el cuerpo celeste. Cada elemento tiene su identificador espectral único.

La física del cáncer

Cáncer

Sabemos que el cáncer es una enfermedad terrible que afecta, enferma y mata a mucha gente en el mundo. Sabemos que la experiencia de cáncer es horrible, le tenemos miedo, pero raras veces nos preguntamos, ¿qué es el cáncer?

El Instituto Nacional de Cáncer de los Estados Unidos (NCI) lo define así:

Cáncer es el nombre que se da a un conjunto de enfermedades relacionadas. En todos los tipos de cáncer, algunas de las células del cuerpo empiezan a dividirse sin detenerse y se diseminan a los tejidos del derredor.

Pues, no hay un solo tipo de cáncer. Hay muchísimos —¡cientos!— de tipos de cáncer, que se originan por razones diversas y cuyos efectos en el cuerpo difieren. Muchos aparecen como tumores o como leucemias en la sangre.

Ahora bien, ¿qué tienen en común todas estas enfermedades? Según el NCI, el cáncer es en general de origen genético, porque se debe a mutaciones de nuestro código genético y que, debido a ello, causan un crecimiento y reproducción de nuestras células de manera desordenada, perjudicando así nuestros órganos, sistemas y hasta el cuerpo entero.

ADN animado
Ilustración del ADN animado. Creado por Richard Wheeler (CC-BY-SA 3.0 Unported)

¿Y qué tiene que ver esto con nuestro tema? Sencillo, si se someten nuestros genes y células a radiación no ionizante, es extremadamente improbable que mute nuestro material genético. Su poder para que el cáncer ocurra es nulo. Para que mute nuestro ADN, entre algunos factores, tiene que haber algún efecto en sus enlaces moleculares. Por ejemplo, la continua exposición a radiación ionizante sí aumenta considerablemente el riesgo del desarrollo de cáncer porque podría romper los enlaces moleculares genéticos y alterar nuestro código genético, además de la estructura celular.

Todos estamos expuestos a radiación ionizante y, en general, nuestro cuerpo puede tolerarla bastante bien. Por ejemplo, cuando salimos y tomamos sol, llegan relativamente pequeñas dosis de radiación ultravioleta. Nuestra piel nos protege de gran parte de ellas. Todos los que nos gusta comer guineo estamos expuestos al potasio radiactivo que contiene. Cuando comemos cualquier alimento proveniente de organismos vivos, también ingerimos carbono radioactivo (el famoso carbono-14). Ahora bien, si nos exponemos demasiado —a dosis relativamente altas— a sustancias y radiación genotóxicas (perjudiciales para nuestros genes), entonces aumenta considerablemente el riesgo de cáncer.

¿Y la 5G? Pues, no es radiación ionizante. Sus ondas electromagnéticas sencillamente no tiene suficiente energía para ionizar las átomos de nuestro cuerpo y aumentar el riesgo de cáncer. No existe evidencia fiable alguna de que la radiación no ionizante con la que nos rodeamos con nuestros aparatos móviles aumente el riesgo de cáncer. Por ende, no hay razón alguna para pensar que la radiación 5G aumentará el riesgo de cáncer en la población.

Para pruebas, con un botón basta. Desde los años noventa hasta hoy día, ha habido un aumento considerable de aparatos móviles y señales de wifi, especialmente en los Estados Unidos. ¿Cuánto han aumentado las incidencias de cáncer en la población? Veamos las estadísticas más recientes:

Las tendencias de incidencias y mortandad por cáncer por sexo (Siegel, Miller, & Jemal, 2020, p. 15).
Las tendencias de incidencias y mortandad por cáncer por sexo desde 1975 al 2017 (Siegel, Miller, & Jemal, 2020, p. 15).

En el mundo en que estamos bombardeados por todos lados por ondas electromagnéticas de antenas, móviles, televisores, BlueTooth, etc., las incidencias de cáncer en los Estados Unidos ha tendido a la baja, al igual que los casos de mortandad.

Para pensar ….

Piensen en lo siguiente. ¿Por qué vemos una mesa, una silla, o una nevera? Porque nuestros ojos recogen radiación que estos aparatos emiten. Como hemos visto, todos los objetos visibles a nuestro alrededor absorben fotones de luz y reemiten radiación a diferentes frecuencias. Esta radiación nos llega a todo el cuerpo, pero lo vemos “rojo”, “verde” o “amarillo” cuando esta radiación de luz a distintas frecuencias llega a nuestros ojos y nuestro cerebro los interpreta como colores.

¿Ha escuchado usted que la luz visible por si sola nos da cáncer? Pues no. Al contrario, nuestros ojos siempre buscan la luz —un paisaje, una discoteca con rayos de luz por todos lados, la luz de una vela—, y a pesar de que recibimos luz todo el tiempo, a nosotros ni se nos pasa por la mente que nos dé cáncer. En fin, la luz es radiación no ionizante. ¿Ha habido alguien que haya muerto de cáncer por exposición de luz? No.

Ahora bien, si miran las gráficas del espectro electromagnético que hemos presentado en el artículo, se darán cuenta que la radiación 5G es menos energética que la luz visible. Si nadie ha muerto de cáncer debido a la exposición diaria a la luz visible, ¿cuan probable es que usted adquiera cáncer de una radiación cuya frecuencia —y por ende energía— es menor que la luz visible?

Continuaremos con nuestra serie para desmontar las leyendas urbanas alrededor de la 5G …

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Muchas gracias.

Referencia

Siegel, R. L., Miller, K.D. & Jermal, A. (8 de enero de 2020). Cancer statistics, 2020. CA: A Cancer Journal for Clinicians, 70: 7-30. doi: 10.3322/caac.21590.

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