Durante la Semana Santa he podido terminar el libro que tenía entre manos: "E=mc^2: Biografía de la ecuación más famosa de Einstein" de David Bodanis.Todos conocemos esta ecuación aunque seguro que sólo una parte conoce lo que realmente significa y lo que significó para el desarrollo de la Humanidad. Descubrir lo que hubo y hay detrás de esta ecuación es lo que se propuso el autor
Cuando pensamos en un genio, seguramente muchos pensemos en Albert Einstein, aunque éste al parecer era un poco patoso y no era considerado como un buen estudiante, siendo reprendido por sus profesores por no respetar las normas.
La famosa ecuación E=mc^2 relaciona varios elementos, veámoslo:
- E: Energía
- m: Masa
- c : Velocidad de la luz, es decir, 300.000 Km/s en el vacío.
Einstein predijo que toda masa tiene una energía asociada y ésta es directamente proporcional a la velocidad de la luz. Este resultado fue teórico, ya que Einstein no fue capaz de demostrarlo.
Tiempo después se consiguió realizar la fisión nuclear, es decir, la partición de un núcleo (de uranio por ejemplo) por el lanzamiento de neutrones y la liberación de energía. Se cumple que la masa de las dos mitades es menor a la masa inicial, por lo que se produce una pérdida de masa. Resulta que la energía liberada es igual a E=mc^2, siendo m la masa desaparecida. Se había demostrado que la ecuación de Einstein era cierta.
Ante la visión de que su ecuación podía usarse con fines bélicos (como posteriormente se demostró con la bomba atómica), Einstein envió la siguiente carta al presidente estadounidense Roosevelt:
Algunos trabajos recientes [...], que me han sido comunicados en forma manuscrita, me hacen suponer que el uranio se convertirá en una nueva e importante fuente de energía en un futuro inmediato. Ciertos aspectos de la situación que se ha creado parecen exigir vigilancia, y si fuera necesario una rápida acción por parte de la Administración.
Este nuevo fenómeno puede [...] llevar a la construcción de bombas, y es concedible -aunque mucho menos seguro- que se puedan fabricar explosivos extremadamente poderosos de un nuevo tipo. Una sola bomba de ese estilo, transportada en un barco y a la que se hiciera explotar en un puerto, podría hacerlo desaparecer por entero, y con él buena parte del territorio circundante [...].
Además de la bomba atómica, las explosiones que ocurren en el Sol también se pueden explicar con esta ecuación. En el Sol se produce la fusión de átomos de hidrógeno en átomos de helio, haciendo desaparecer masa como anteriormente y ... liberando energía según la ecuación de Einstein. Así pues queda claro que cada vez que desaparezca o se desintegre masa tendremos energía. Si te preguntas cuánto tiempo más el Sol podrá producir energía, aquí tienes una posible cifra.
Respecto a la velocidad de la luz se cuenta una anécdota muy curiosa. Supongamos que estamos en un bar y en una mesa cercana hay una mujer hablando por teléfono con otra persona que se encuentra en la otra punta del mundo. Se da la curiosa circunstancia de que el otro interlocutor en la charla telefónica está escuchando antes que nosotros lo que la mujer dice por teléfono, aún estando nosotros a unos escasos metros. La explicación se debe a que el sonido por el teléfono se mueve mediante ondas de radio por lo que que se mueven a la velocidad de la luz, mientras que nosotros estamos escuchando las ondas de radio que se mueven a la velocidad del sonido, es decir 340 m/s.
La velocidad de la luz es la velocidad más rápida a la que se puede mover un objeto, de la misma manera que -273ºC es la mínima temperatura o cero absoluto.
Las aplicaciones de la famosa ecuación son más cercanas que fusiones y fisiones. Por ejemplo:
1) Luces de emergencia en los cines. No tiene sentido que una luz de emergencia esté alimentada por la electricidad de un edificio, porque si sucede algo, la luz de emergencia no se encenderá o no cumplirá su objetivo. Realmente las luces de emergencia contienen una pequeña cantidad de tritio, parte de cuya masa se va "perdiendo" o desintegrando constantemente, por lo que usando la famosa ecuación sabemos que se está produciendo energía que se utiliza para producir la luz.
2) Escáneres TEP (Topografía mediante Emisión de Positrones). En este caso el paciente respira un isótopo radiactivo del oxígeno que tras desintegrarse en el interior del cuerpo genera una energía que es monitorizada desde el exterior.
3) Radioterapia. En este caso se lanza cobalto radiactivo sobre el tumor y tras su desintegración genera energía que mata el ADN canceroso.
Mi calificación: 7
La famosa ecuación E=mc^2 relaciona varios elementos, veámoslo:
- E: Energía
- m: Masa
- c : Velocidad de la luz, es decir, 300.000 Km/s en el vacío.
Einstein predijo que toda masa tiene una energía asociada y ésta es directamente proporcional a la velocidad de la luz. Este resultado fue teórico, ya que Einstein no fue capaz de demostrarlo.
Tiempo después se consiguió realizar la fisión nuclear, es decir, la partición de un núcleo (de uranio por ejemplo) por el lanzamiento de neutrones y la liberación de energía. Se cumple que la masa de las dos mitades es menor a la masa inicial, por lo que se produce una pérdida de masa. Resulta que la energía liberada es igual a E=mc^2, siendo m la masa desaparecida. Se había demostrado que la ecuación de Einstein era cierta.
Ante la visión de que su ecuación podía usarse con fines bélicos (como posteriormente se demostró con la bomba atómica), Einstein envió la siguiente carta al presidente estadounidense Roosevelt:
Algunos trabajos recientes [...], que me han sido comunicados en forma manuscrita, me hacen suponer que el uranio se convertirá en una nueva e importante fuente de energía en un futuro inmediato. Ciertos aspectos de la situación que se ha creado parecen exigir vigilancia, y si fuera necesario una rápida acción por parte de la Administración.
Este nuevo fenómeno puede [...] llevar a la construcción de bombas, y es concedible -aunque mucho menos seguro- que se puedan fabricar explosivos extremadamente poderosos de un nuevo tipo. Una sola bomba de ese estilo, transportada en un barco y a la que se hiciera explotar en un puerto, podría hacerlo desaparecer por entero, y con él buena parte del territorio circundante [...].
Además de la bomba atómica, las explosiones que ocurren en el Sol también se pueden explicar con esta ecuación. En el Sol se produce la fusión de átomos de hidrógeno en átomos de helio, haciendo desaparecer masa como anteriormente y ... liberando energía según la ecuación de Einstein. Así pues queda claro que cada vez que desaparezca o se desintegre masa tendremos energía. Si te preguntas cuánto tiempo más el Sol podrá producir energía, aquí tienes una posible cifra.
Respecto a la velocidad de la luz se cuenta una anécdota muy curiosa. Supongamos que estamos en un bar y en una mesa cercana hay una mujer hablando por teléfono con otra persona que se encuentra en la otra punta del mundo. Se da la curiosa circunstancia de que el otro interlocutor en la charla telefónica está escuchando antes que nosotros lo que la mujer dice por teléfono, aún estando nosotros a unos escasos metros. La explicación se debe a que el sonido por el teléfono se mueve mediante ondas de radio por lo que que se mueven a la velocidad de la luz, mientras que nosotros estamos escuchando las ondas de radio que se mueven a la velocidad del sonido, es decir 340 m/s.
La velocidad de la luz es la velocidad más rápida a la que se puede mover un objeto, de la misma manera que -273ºC es la mínima temperatura o cero absoluto.
Las aplicaciones de la famosa ecuación son más cercanas que fusiones y fisiones. Por ejemplo:
1) Luces de emergencia en los cines. No tiene sentido que una luz de emergencia esté alimentada por la electricidad de un edificio, porque si sucede algo, la luz de emergencia no se encenderá o no cumplirá su objetivo. Realmente las luces de emergencia contienen una pequeña cantidad de tritio, parte de cuya masa se va "perdiendo" o desintegrando constantemente, por lo que usando la famosa ecuación sabemos que se está produciendo energía que se utiliza para producir la luz.
2) Escáneres TEP (Topografía mediante Emisión de Positrones). En este caso el paciente respira un isótopo radiactivo del oxígeno que tras desintegrarse en el interior del cuerpo genera una energía que es monitorizada desde el exterior.
3) Radioterapia. En este caso se lanza cobalto radiactivo sobre el tumor y tras su desintegración genera energía que mata el ADN canceroso.
Mi calificación: 7
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