Física: cuando la intuición falla
Al estudiar las partes más complejas de la física, tarde o temprano llega el momento en el que las teorías contradicen la intuición y se vuelven difíciles de creer.
Cuando se aprende física elemental, suele maravillar lo intuitiva que es y la capacidad predictiva que da. Bastan, por ejemplo, las ecuaciones sencillas de la cinemática para calcular cuánto tardará en llegar al suelo una bola maciza lanzada desde cierta altura. Pero, al estudiar las partes más complejas de la física, tarde o temprano llega el momento en el que las teorías contradicen la intuición y se vuelven difíciles de creer.
La mecánica cuántica es un buen ejemplo. Se antoja absurdo el hecho de que no se pueda saber, con total precisión y a la vez, la posición y la velocidad de un cuerpo. Cuando un radar de Tráfico saca una foto, la policía sabe dónde estaba el coche sancionado y a qué velocidad exacta iba; parece ridículo pensar que eso no sea la realidad para todos los objetos del universo. Sin embargo, esa indeterminación está bien demostrada con experimentos.
La respuesta a esa contradicción es que los efectos cuánticos son tan minúsculos que, en la vida cotidiana, son imperceptibles. La imprecisión en la posición o la velocidad debida a la cuántica que podría darse en un objeto tan grande como un automóvil podría llegar a ser imposible de medir. Por tanto, para que la física funcione como una ciencia predictiva en la vida cotidiana, no es necesario complicarse la vida con las ecuaciones de la cuántica.
Estos fallos de la intuición son difíciles de entender: requieren conocer física avanzada para intentar comprenderlos. Pero hay conceptos muy sencillos que desafían la intuición por el único motivo de que en la superficie de la Tierra no tienen relevancia. El hecho de que la velocidad de la luz sea enorme, pero finita, es uno de ellos.
Si vemos que un amigo se nos acerca por la calle y, a diez metros de distancia, alza la mano, consideraremos que la luz procedente de él nos alcanza instantáneamente. Pero basta usar la ecuación física más elemental, que la velocidad es el espacio dividido por el tiempo, para comprobar que eso no es verdad. La luz de nuestro amigo ha tardado 0,0334 millonésimas de segundo en alcanzarlos. Es un tiempo tan pequeño que está fuera del alcance, por ejemplo, de cualquier cronómetro de uso corriente, que no distingue más allá de una centésima de segundo. De manera que es posible despreciar tiempos tan pequeños y considerar que la luz nos llega de manera instantánea.
Esto es aplicable a las comunicaciones modernas. Transmitir información por hilos de cobre, fibra óptica o satélite se hace, prácticamente, a la velocidad de la luz. Por eso, una llamada telefónica o una conversación por internet entre dos personas que vivan en Madrid y en Río de Janeiro, que distan unos 8134 km, se produce, según nuestro punto de vista, de manera instantánea: la transmisión tarda 0,027 segundos en llegar a Brasil y otros tantos en volver. Inapreciable.
El problema es que nos hace creer que las comunicaciones modernas siempre serán instantáneas, porque es a lo que estamos acostumbrados. Sin embargo, si tuviéramos a un familiar trabajando en una base lunar, la transmisión tardaría unos 1,28 segundos en llegar (podría ser un poco más o un poco menos, ya que la Luna no está siempre a la misma distancia de la Tierra). Eso significa que diríamos «hola» y la respuesta de nuestro familiar nos llegaría 2,5 segundos después. Lento y extraño, pero asumible.
La situación empeoraría si nuestro pariente se halla en Marte. La distancia mínima entre ambos planetas es de unos 56,57 millones de kilómetros, mientras que la máxima ronda los 400 millones de kilómetros. Eso implica que la luz tardaría unos 3 minutos y 9 segundos en el mejor caso y unos 22 minutos y 14 segundos cuando están más alejados. Una videoconferencia o una llamada de teléfono son inviables cuando la respuesta a una frase tarda entre 6 y 44 minutos en llegar. Si nuestro desdichado pariente estuviera en Plutón, la luz tardaría en llegar poco más de 5 horas y media, lo que supone un retardo de las respuestas de unas 11 horas.
Por tanto, la comunicación con personas que estén en otros planetas se haría por medio de correos electrónicos o enviando grabaciones de vídeo, nunca en tiempo real. Tampoco sería posible jugar a videojuegos online con amigos que vivieran en otros planetas. Este es, también, el motivo de que los rovers que están explorando Marte tengan programas de inteligencia artificial: si hubiera que darles todas las órdenes desde la Tierra, se perdería un tiempo considerable solo en las transmisiones.
A pesar de ello, en algunas películas de ciencia ficción se ven escenas como la siguiente: un dramático diálogo sin retardos entre la tripulación de una nave con graves problemas y el centro de control, a pesar de que la nave se halla a cientos de millones de kilómetros. Tal diálogo sería imposible, pero tan acostumbrados estamos a la comunicación instantánea con cualquier lugar de la Tierra que no solemos percibir este error.
El único motivo de que mantengamos la ilusión de una comunicación instantánea se debe a que la Tierra, en realidad, es un lugar muy pequeño, y la intuición humana solo funciona cuando las distancias, como mucho, son de unos pocos miles de kilómetros.
La buena noticia es que la física no falla cuando la intuición humana sí lo hace. Por eso, esta bella ciencia es una herramienta tan poderosa para ayudarnos a comprender el universo.
Juan Cuquejo mira, miembro del claustro de la Universidad Internacional de La Rioja (UNIR).
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