¿Seguro que sabes lo que es la energía?

Bebidas energéticas, energías renovables, hacer las cosas con energía… No pasa un día sin que escuchemos la palabra energía. Posiblemente sea la palabra de la física más popular y, a la vez, peor entendida.

 

El concepto estrella de la ciencia desarrollada por Newton fue el de fuerza. Por un motivo bien sencillo: la fuerza representaba la acción de mover cosas, la causa del movimiento. Fue su adversario intelectual, el alemán Leibniz, quien llamó la atención sobre cierta cantidad asociada al movimiento y que, en un mundo sin rozamiento, debía mantenerse siempre invariable. La llamó fuerza viva -vis viva- y nosotros la conocemos hoy bajo el nombre de energía cinética.

Por otro lado, desde los tiempos de los constructores de molinos de agua se sabe que, para hacerlos funcionar, el agua ha caer de una cierta altura. Leibniz razonó que también debía tener una magnitud asociada y la llamó vis mortuum o fuerza muerta, pues un objeto en reposo no poseía vis viva, pero potencialmente podía producir movimiento. Hoy la llamamos energía potencial. Si la energía cinética se calcula como la mitad del producto de la masa por el cuadrado de la velocidad, la energía potencial se define también como un producto, pero entre el peso del cuerpo y la altura sobre la superficie de la Tierra. (¿Vamos intuyendo que la energía es solamente un número?)

La suma de estos dos tipos de energía define la energía mecánica, y en ausencia de rozamiento esta cantidad debe mantenerse invariable. Así, el agua que llega a un molino, gracias a las irregularidades propias del terreno, tendrá cierta energía potencial. Al caer hacia la rueda la irá perdiendo -cada vez está a menor altura- pero no desaparecerá, sino que se convertirá en energía cinética -pues va adquiriendo mayor velocidad- que a su vez se convertirá en trabajo realizado por la rueda. Evidentemente, un cuerpo cualquiera puede tener energía cinética y energía potencial -por ejemplo, un avión- y ambas pueden cambiar de valor, pero lo que siempre se mantendrá inmutable es su suma, la energía mecánica. Éste es el significado de la famosa frase “la energía ni se crea…”.

Este resultado, exclusivo de la mecánica –la disciplina de la física que se ocupa del movimiento y sus causas-, fue extendido a todos los fenómenos físicos gracias a los trabajos de Carnot, Mayer y, sobre todo, Joule, que culminaron muchos siglos de investigación sobre el fuego, el calor y los gases. Y llegó el cambio. Hasta 1851 la física fue la ciencia de la fuerza; a partir de entonces la física se convirtió en la ciencia de la energía.

El problema es que se trata de un concepto tan abstracto que aún hoy, a pesar de su uso tan extendido, sigue siendo mal utilizado y comprendido. Incluso se le atribuyen características morales ¿o es que no existen las malas energías? Es un proceso que nos viene de antiguo: cojan los fenómenos naturales, deifiquen las causas que los generan y póngales atributos humanos. Cuando algunos hablan de energías (así, en plural) parecen referirse a una sustancia sutil y misteriosa que llena el universo; otros no llegan tan lejos y lo perciben como una cosa que pulula por todas partes. No saben muy bien qué es y no acaban de identificarlo con algo material, pero está ahí. Ambos pensamientos muestran la existencia de un curioso mecanismo de la mente humana: la cosificación. Ponerle el nombre a algo, sea energía o inteligencia, implica que ese algo debe tener una existencia objetiva independiente; no puede ser sólo un concepto.

El verdadero significado de la energía

Quien ha explicado con mayor claridad lo que es la energía y su principio de conservación es el admirable y peculiar físico Richard Feynman: “Imaginemos un niño que tiene unos bloques que son absolutamente indestructibles, que no pueden dividirse en partes. Cada uno es igual al otro. Supongamos que tiene 28 bloques. Su madre lo coloca junto a los 28 bloques al comenzar el día. Al finalizar el día, por curiosidad, ella cuenta los bloques cuidadosamente y descubre una ley fenomenal -haga lo que haga su hijo con los bloques, ¡siempre quedan 28!”

¿Cuál es la analogía de esto con la conservación de la energía? El más notable aspecto que debemos abstraer de este ejemplo es que no hay bloques.

El concepto de energía sólo nos señala la existencia de una propiedad intangible de la materia, algo que nos permite predecir el curso de los acontecimientos naturales. Una piedra colgando a veinte metros de altura tiene ‘algo’ que otra colocada sobre el suelo no lo tiene, y ese ‘algo’ se pone de manifiesto cuando se suelta y cae. Salvando las distancias, es parecido a lo que representan los sentimientos en el ser humano. No son tangibles como pueden serlo la sangre, el bazo o los neurotransmisores, pero están ahí. No podemos tocarlos ni decir “esta sustancia es el miedo” o “el amor pesa diez kilos”. Evidentemente hay una base bioquímica subyacente y unos procesos bien reales, pero las sensaciones como tales no son ‘cosas’.

Se puede decir más alto pero no más claro: la energía como tal no existe, es solo un número.

Referencias:

Feynman, R. P. (1992) The character of physical law, Penguin

Silver, B. L. (1998) The ascent of science, Oxford University Press



Miguel Ángel Sabadell

Miguel Ángel Sabadell

Me licencié en astrofísica pero ahora me dedico a contar cuentos. Eso sí, he sustituido los dragones y caballeros por microorganismos, estrellas y científicos de bata blanca.

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