Entendiendo a Einstein. Parte I
Por
Por Carlos Otto*
Ok amigos, llegó la hora de entender qué diablos significa la famosa ecuación E=mc2. Para ello, es imperativo que haya leído la columna pasada donde definimos el concepto de energía. Si no lo ha hecho, vaya a este link y vuelva de inmediato. Lo espero.
Una vez que tenga claro el concepto de energía, ya tiene todo el lado izquierdo de la ecuación comprendido ( E ) Ahora ataquemos el lado derecho ( mc2 ).
La masa, “m”, es un concepto muy familiar que indica la cantidad de materia contenida en un cuerpo. La masa se mide en kilógramos y sus magnitudes son fáciles de visualizar:
– una bolsa de pan es aproximadamente 1 kg de materia;
– una persona común posee 75 kg de materia;
– un auto promedio tiene aproximadamente 1000 kg de materia,
– la Tierra tiene 5,972,000,000,000,000,000,000,000 kg de materia.
Recordemos que la materia está constituida por átomos (los mismos de esa tabla periódica de elementos que nos costaba memorizar en el colegio), por ende, la masa nos indica indirectamente la cantidad de átomos que conforman un cuerpo.
Luego viene el siguiente factor, la velocidad de la luz, “c”. Aquí es importante mencionar que este valor es fijo y equivale a 300,000,000 metros por segundo, o si prefiere en unidades más conocidas, 1,080,000,000 kilómetros por hora. No existe en el universo nada más rápido que la luz.
Ya tenemos claro a qué se refieren los tres factores de la fórmula: E, m y c. Poniendo el signo “igual”, “=”, después de la “E”, tenemos uno de los más impresionantes descubrimientos de Einstein, y es que energía y masa son formas distintas de la misma cosa. Es decir, la masa es uno de los tantos “disfraces” de la energía: para revelarla sólo hay que multiplicarla por un número muy grande, “c2”.
Para visualizar mejor esta extraña relación, hagamos un pequeño cálculo: ¿cuánta energía hay “escondida” en un kilo de pan? Usemos la fórmula de Einstein:
E= 1 x 300,000,0002 = 9,000,000,000,000 joules ¡¡Eso equivale a 45 millones de litros de gasolina ardiendo!! ¿En un kilo de pan, cómo es posible? ¿Puede realmente liberarse toda esta energía? ¿Ha existido ahí siempre?
La única manera para que TODA esta energía sea liberada de un kilógramo de pan es destruirlo completamente. Este proceso de destrucción completa de la materia ocurre solamente cuando esta materia se enfrenta a una cantidad igual de antimateria. La antimateria existe y se ha creado en laboratorios, pero sólo a nivel subatómico y dura muy poco, puesto que se destruye una cantidad igual de materia ordinaria tan pronto como la encuentra. Por esta razón, todavía no se ha “fabricado” en cantidades normales, así que nuestro kilo de pan no se puede convertir en energía mezclándola con el “anti-pan”. Por lo menos, no todavía.
Sin embargo, hay fenómenos en la naturaleza donde permanentemente se convierte masa en energía, como en la fusión y fisión nuclear.
Por ejemplo, en la fusión nuclear, dos átomos de hidrógeno se hacen chocar a mucha velocidad para dejarlos “pegados”. Lo curioso es que este nuevo átomo fusionado ¡tiene menos masa que los dos átomos separados! (alrededor de un 7% menos) ¿Dónde se fue esa pequeña porción de “masa perdida”? Pues se transformó en energía, la cual se calcula con la fórmula E=mc2. Este proceso ocurre incesantemente en el Sol y esa energía liberada es la que nos llega a la Tierra y hace posible la vida.
Por otro lado, en la fisión nuclear, también se transforma masa en energía, pero al separarse los átomos en vez de juntarse como en la fusión. Un átomo muy pesado e inestable como el uranio, tiende a “desprenderse” naturalmente de su propia masa en forma de radiación (de ahí la palabra “radioactivo”). Nuevamente, podemos calcular cuanta energía se libera de esos pequeños desprendimientos con la fórmula de Einstein. Este proceso es el que se utiliza en las centrales nucleares, proveyendo de energía a miles de hogares e industrias.
Como ven, esta simple y bella fórmula es capaz de aportar muchísimo a la humanidad. ¿Pero qué pasa si este poder de extraer gigantescas cantidades de energía a partir de una masa tan pequeña, se usa para fines menos nobles? El resultado ya se lo puede imaginar, y es lo mismo que Einstein temió al descubrirla.
Pese a las advertencias que dio públicamente al mundo, nada pudo hacer para evitar que los gobiernos desarrollaran la infernal bomba atómica, utilizando el principio de su famosa ecuación. Sintiendo un tremendo pesar, declaró una vez: “Sólo hay dos cosas infinitas: el universo y la estupidez humana. Y de la primera no estoy tan seguro”.
Seguiremos conversando más sobre los impresionantes descubrimientos de Einstein en las próximas columnas. Por ahora, espero que nunca más se quede colgado cuando se tope con la fórmula E=mc2 y pueda contarle fácilmente a sus amigos de qué se trata. No olvide destacar los aportes positivos de esta ecuación y explicar el porqué se considera uno de los descubrimientos científicos más grandes de la historia de la humanidad.
*Carlos Otto – Ingeniero Eléctrico USACH, Intérprete aficionado de Ukelele, Profesor de Física, guitarrista rítmico y astrónomo frustrado.