18.6.11

¿E=mc²?... sepa qué quiere decir

Ya lo he dicho en otra oportunidad... Cuando leí "Historia del Tiempo" de Stephen Hawking hace años atrás, en su prólogo decía que sabía que mientras más fórmulas incluyera en el libro, más "potenciales lectores" se le escaparían espantados de su interpretación cientifica. Sin embargo, se excusaba de antemano, diciendo que en todo el libro sólo pondría una ecuación ya que era absolutamente necesario incluirla... ¿Y cuál es esta? La famosa E=mc².

¿Pero qué interpreta esta ecuación? Lo trataremos de explicar en palabras simples... La ecuación se refiere a la "Teoría de la Relatividad" de Einstein y que da por ejemplo las bases para la energía atómica. Interpretemos las letras: "E" significa ENERGIA, "m" significa MASA y "c" es la VELOCIDAD DE LA LUZ (de la cual ya hemos hablado en diferentes post). ¿Y por qué "c" y no "v"? Eso lo responderemos al final de este escrito... Pero ojo! En la ecuación de Einstein, la velocidad de la luz está al cuadrado, por lo que si la velocidad de la luz es ya grande (300.000.000 metros por segundo o 300.000 km por segundo), el valor de la ecuación es gigantesco!

Volvamos a la historia... Antes se creía que la Energía y la Materia (Masa) no estaban relacionadas, sin embargo el científico alemán se dio cuenta que eran caras de una misma moneda, por lo que si pudieras transforman la materia en energía, conseguirías una cantidad impresionante de ella.

O sea, pensemos en algo simple como un pan. Un pan es materia y tiene masa... En general 10 panes hacen un kilo, por lo que un pan tiene una masa cercana a los 100 gramos (0,1 kg). Por otro lado, la velocidad de la luz al cuadrado es igual a 90.000.000.000.000.000 (m/s)²; lo que implica que si multiplicamos este número por la masa del pan nos queda el siguiente número:

9.000.000.000.000.000 kg(m/s)²

Como la unidad de medida de la energía es el Joule (1 Joule = 1 kg(m/s)²), entonces el valor de arriba está medido en Joule, o lo que es equivalente a su vez a 1 Watt-segundo. Esta última relación ustedes la deberían relacionar con la cuenta de la luz... ¿no es así? Generalmente la luz (que al final es energía consumida) nos la cobran por kiloWatt-hora por lo que debemos hacer la siguiente transformación para dimensionar la energía que podría expeler nuestro pan y que en el valor de arriba está medida en Joule.

1 kWh (kiloWatt-hora) = 3.600.000 Joule


Por lo tanto, 9.000.000.000.000.000 kg(m/s)² equivale a 2.500.000.000 kWh. Si tenemos en cuenta que en promedio la demanda mensual de energía en todo Chile es 3.750.000 kWh, entonces la energía que podríamos sacar del pan alcanzaría para abastecer toda la energía del país por 55 años (si la demanda mensual se mantuviera con los niveles actuales). Ahora, ¿es posible esto? Teóricamente sí... el problema es llevarlo a la práctica. Pero ya entendimos qué significa E=mc²... fórmula base de las bombas atómicas.

¿Pero qué tiene que ver la palabra "relatividad" con esta fórmula? La frase "todo es relativo" se ha transformado en cliché y abarca a su vez el tema de la velocidad. Porque si ustedes me contestan si están quietos (velocidad nula) o moviéndose (velocidad mayor a cero), deberían considerar la velocidad de la tierra con respecto a su eje por efecto de la rotación, la velocidad de la tierra con respecto al sol por efecto de la traslación, la velocidad de la tierra con respecto al centro de la galaxia, etc, etc. O sea... tengan claro que no estamos quietos, aunque creamos que sí, ya que nuestro planeta se está moviendo.

Y es clave la frase "con respecto a" - base de la relatividad -, ya que si corremos por un tren en movimiento en la misma dirección que este se mueve, para un pasajero que va en el tren, nosotros estamos corriendo a la velocidad de nuestra carrera, sin embargo para una persona que esté en tierra firme - aunque no tanto por lo explicado al inicio de este párrafo - nos verá correr a una velocidad que es igual a la velocidad del tren más la velocidad de nuestra carrera. O sea, la velocidad depende respecto a qué la midamos, y a todas las velocidades les pasa esto... salvo a la velocidad de la luz! Esta es constante SIEMPRE y es por eso que en la ecuación E=mc² la velocidad de la luz se representa con una "c", de "Constante".

Luego les explico qué implica que la velocidad de la luz sea constante... ya que de aquí resulta que el tiempo es relativo. ¿Relativo? Uf! Espero que todo esto no haya sido un trabalengua...

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