No son nada la una sin la otra

 

De niña siempre representé en mi mente a la energía como un fluido. Una cosa, un ente con naturaleza propia, que se transformaba conservando siempre el mismo volumen, así como ese juego para críos con consistencia y color de moco. Pero, nada más lejos de la realidad ya que la energía no es tangible.

       Su concepto me resultó escurridizo durante mucho tiempo a consecuencia del uso indiscriminado que hacemos de la palabra energía. La utilizamos para valorar lo animado y alegre que se puede estar; para la vida útil del teléfono móvil o para denotar el karma, el chi, los chacras y otras fuerzas místicas imaginarias. Así que me propuse intentar discernir que es en realidad la energía. 

       La definición de energía por excelencia es la capacidad de hacer funcionar las cosas, de realizar un trabajo. Bien, parece sencillo. Pero cuando quise profundizar en el asunto me encontré con esta otra: La energía es la consecuencia de la actuación mediante interacciones o intercambios de los cuatro tipos de fuerzas fundamentales de la naturaleza: gravitatoria, electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil. Uff, eso me pareció más complicado y pensé en centrarme en un ejemplo que me ayudara a comprender, y empecé por la energía eléctrica para luego pasear por otros derroteros.

       La electricidad no deja de ser la carrera desesperada de electrones solitarios por encontrar su ubicación. Los electrones tienen masa, muy pequeña, pero masa al fin y al cabo. Por lo tanto, los electrones son una forma de materia. Pequeñísimos fragmentos del Cosmos que necesitan un motivo para levantarse por las mañanas, no se motivan solos o, lo qué es lo mismo, no son una forma de energía, o, al menos, no una forma de energía útil. 

      A partir de una ínfima cantidad de materia podemos extraer enormes cantidades de energía, tal como se pudo comprobar tristemente con las bombas nucleares que destruyeron Hiroshima y Nagasaki. De la misma forma, el brillo de nuestro Sol se debe a la transformación de su tejido nuclear en luz y calor a consecuencia de interacciones o intercambios de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza.  ¡Pura energía!  

       Sin embargo, en la vida diaria, la materia y la energía parece que se comportan siguiendo dos manuales de instrucciones diferentes. La materia es imprescindible para la fabricación de todas las cosas: los planetas, la nebulosa del cangrejo, las 350.000 especies de escarabajos, y los cuatro miembros de los Beatles. La materia contiene en sí misma los ciento y pico elementos químicos de la tabla periódica en todas sus posibles combinaciones y estados. Pero la masa no puede hacer nada interesante sin la presencia de la energía, que como ya sabemos es la capacidad de realizar un trabajo. La materia no es nada sin la energía, pero es que la energía tampoco es sin la materia. 

       Podemos imaginarnos a la energía como a una madre gruñona que te repite constantemente que te levantes del sillón y hagas algo de provecho, o imaginarla como al amante, como la chispa que da sentido a la materia.

       Imaginemos que queremos iluminar una habitación, queremos que los electrones surjan a través de los circuitos eléctricos. Ellos no se moverán por sí solos. Debemos excitarlos, debemos proporcionarles una fuente de energía que los estimule y los lleve en fila, felices y contentos, a cumplir nuestro mandato al accionar el interruptor o el botón de mí linterna.  

       Intentemos olvidar por un momento la preocupante imagen de las enormes plataformas petrolíferas construidas en los escasos lugares salvajes que todavía quedan en la Tierra. A la maquinaria pesada que destruye paisajes y ecosistemas enteros. O la quema de carbón y gas, responsable en gran parte de la urgencia climática que estamos viviendo. 

       Y consideremos otras formas de conseguir energía de manera más agradable como comernos un plato de cerezas, una fuente de carbohidratos que nuestro cuerpo puede romper en pedazos más pequeños, con lo cual se libera la energía química que nos mantiene vivos. Poner un molino de viento en marcha que aprovecha el movimiento de las corrientes de aire para hacer girar las aspas, que a su vez hacen girar una manivela que hace funcionar una bomba que genera corriente eléctrica. También podemos izar las velas de nuestro deseado velero y dejarnos llevar por la fuerza mecánica del viento. O acurrucarnos en compañía de nuestra pareja frente a la chimenea y calentarnos con la energía calorífica, generada por la combustión de la leña. Y con energía gravitatoria podemos aplastar a una cucaracha al soltar sobre ella una piedra. 

      Todas estas energías tan dispares, la química, mecánica, calorífica o gravitatoria, no son más que variaciones de dos megacategorías energéticas: La energía almacenada, conocida como energía potencial, y la energía debida al movimiento, o energía cinética. 

       Los enlaces de los carbohidratos de la cereza madura contienen energía potencial. A medida que estos enlaces se destruyen por la acción de las enzimas metabólicas de las células, parte de la energía potencial del fruto se convierte en energía cinética, que podemos utilizar para ir a comprar más cerezas. Un lago helado de las montañas es una reserva de energía potencial que, cuando llega el deshielo primaveral, se convierte en energía cinética, debido al agua que empieza a fluir montaña abajo con fuerza. Una cerilla transforma la energía potencial de la madera en la energía cinética de las llamas en movimiento. 

       La energía que llamamos eléctrica puede presentarse en ambas formas, como energía cinética y energía potencial. Los electrones y los protones están irresistiblemente atraídos los unos por los otros, lo cual constituye una característica fundamental del mundo atómico. Si los separamos, la fuerza electromagnética los presionará hasta que encuentren algún modo de rectificar el desequilibrio. La fuerza electromagnética también obliga a las partículas con la misma carga a mantenerse a cierta distancia unas de otras. Si forzamos a dos cargas del mismo signo a permanecer demasiado cerca, se pondrán muy nerviosas deseando escapar. La energía eléctrica de la que tanto dependemos se aprovecha de estos impulsos de varias maneras. Por ejemplo, las baterías, en las que un determinado conjunto de reacciones químicas genera un exceso de electrones en uno de los extremos, mientras que otro conjunto de reacciones lleva a un predominio de átomos cargados positivamente en el otro extremo. Démosles a las cargas opuestas la posibilidad de mezclarse y el estallido de energía resultante bastará para encender la linterna e iluminar la habitación.

       La energía potencial de las sustancias químicas de la batería se traduce en la energía cinética del empuje de unos átomos a otros, que se puede utilizar para hacer funcionar nuestra linterna.

       Hasta donde se sabe, en nuestro Universo, hay dos obstáculos para la nada absoluta: la materia y la energía. Albert Einstein demostró que materia y energía son dos extremos de la misma herradura de la suerte. La materia es energía congelada, y no son nada la una sin la otra.

 

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