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lunes, octubre 22, 2012

Legado: equivalencia masa energía

Legado, de Christopher Paolini

Hace tiempo terminé de leer la saga de «El Legado» (llamada informalmente, la saga de Eragon, que es el protagonista). Ya os comenté en otra ocasión la ambientación, a grandes rasgos, y la sorpresa de encontrar elementos científicos en una novela de fantasía heróica. Pues bien, en el cuarto y último libro, titulado «Legado», encontré alguna sopresa agradable más. Hoy voy a comentar una que me encantó. Intentaré no desvelar demasiados detalles de la trama, pero es posible que alguien pueda considerar spoiler lo siguiente, así que avisados estáis.

La cuestión es que el protagonista, Eragon, viaja con su dragona Saphira y el dragón de su maestro, Glaedr, hacia una isla abandonada, con la esperanza de encontrar «algo» con lo que poder combatir y vencer al malvado emperador Galbatorix. La isla era antaño el hogar de los Jinetes de Dragón, y hubo una batalla de proporciones épicas y destrucción sin igual. Os copio un extracto de cuando llegan al lugar:

En conjunto, aquel valle circular presentaba un aspecto desolador.

—Contemplad las ruinas de la ciudad que fue nuestro orgullo —dijo Glaedr—. Eragon, tienes que lanzar otro hechizo. Dice así.

Y pronunció varias frases en el idioma antiguo. Era un hechizo extraño; tenía una estructura complicada y retorcida, y Eragon no sabía bien para qué serviría.

Cuando le preguntó a Glaedr, el viejo dragón respondió:

—Aquí hay un veneno invisible, en el aire que respiras, en el suelo que pisas y en la comida que puedas comer o el agua que puedas beber. El hechizo nos protegerá contra él.

—¿Qué… veneno? —preguntó Saphira, pensando tan despacio como batía las alas.

Eragon vio a través de Glaedr una imagen del cráter junto a la ciudad, y el dragón procedió a explicar:

—Durante la batalla contra los Apóstatas, uno de los nuestros, un elfo llamado Thuviel, se mató usando la magia. Nunca quedó claro si fue voluntario o un accidente, pero el resultado es lo que ves y lo que no puedes ver, porque la explosión resultante convirtió esta zona en un lugar inhabitable. Los que aquí quedaron muy pronto desarrollaron lesiones en la piel y perdieron el cabello, y muchos de ellos murieron posteriormente.

Mmmm... una explosión enorme que deja un crater... un veneno invisible que lo impregna todo y produce lesiones en la piel, pérdida de cabello y la posterior muerte. ¿Os imagináis a qué puede referirse? Cuando Eragon le pregunta al dragón cómo es posible liberar tanta energía, contesta lo siguiente:

—Del único modo en que podía hacerlo: convirtió su propia carne en energía.

—¿Se convirtió en un espíritu?

—No. La energía quedó libre de pensamientos o estructura, y una vez liberada, salió disparada hacia el exterior hasta que se dispersó.

—Nunca había pensado que un solo cuerpo pudiera contener tanta fuerza.

—Es algo de lo que se sabe poco, pero hasta la partícula más pequeña de materia equivale a una gran cantidad de energía. Según parece, la materia no es más que energía congelada. Si la descongelas, liberas un flujo que pocos pueden resistir… Se decía que la explosión que se produjo aquí se oyó hasta en Teirm y que la nube de humo alcanzó la altura de las montañas Beor.

¡Brutal! Lo que el dragón está describiendo es la equivalencia entre masa y energía, resumida en la conocidísima ecuación de Einstein, E=mc2. Y por supuesto, la enorme explosión resultante es una detonación nuclear (aunque hay otra posibilidad, que comentaré más adelante), y el veneno invisible es la radiactividad resultante.

El inmenso poder destructivo de una explosión nuclear se debe precisamente a esa equivalencia. Parte de la masa se transforma en energía. Y fijáos en la ecuación: la energía equivalente de una masa es el valor de la misma multiplicado por el cuadrado de la velocidad de la luz. Si la velocidad de la luz ya es un valor enorme (aproximadamente 300.000.000 m/s), imaginadlo elevado al cuadrado. Un simple gramo de masa equivale a 9·1013 julios, que vendría a ser el equivalente a una explosión de unos 21,5 kilotones. Para hacernos una idea, la bomba que se lanzó sobre Hiroshima liberó una energía de 13 kilotones, y la de Nagasaki 25 kilotones.

Por supuesto, en una detonación nuclear, no toda la masa se convierte en energía. De hecho, sólo una minúscula cantidad de ella lo hace. Hace tiempo expliqué a grandes rasgos en qué consiste una reacción nuclear. Se trata simplemente de un proceso en el que los núcleos atómicos se dividen (fisión) o se juntan (fusión), formando nuevos núcleos, y por tanto, nuevos elementos. Lo interesante del proceso es que si pesamos todos los componentes involucrados antes y después de la reacción, la masa será diferente. La energía equivalente de esta diferencia de masa, es la que se desprende o se absorbe en la reacción (pues recordad, que pueden ser endotérmicas o exotérmicas). En una detonación nuclear, la masa final es menor que la inicial, y por tanto, se desprende energía.

Para que una reacción nuclear desprenda energía, o bien fusionamos núcleos ligeros, o bien fisionamos núcleos pesados. ¿Cómo de ligeros o pesados? Pues el elemento que está en el «punto medio» es el hierro. A grandes rasgos (si entramos al detalle habría que matizar más), si un núcleo es más ligero que el del hierro, debemos realizar una fusión para obtener energía. Si es más pesado, una fisión. Puesto que la materia orgánica está compuesta sobre todo de carbono, junto con hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y otros elementos más ligeros que el hierro, el elfo tuvo de desencadenar de alguna manera una reacción de fusión nuclear. ¿Cómo? Bueno, aquí sí que no tenemos más remedio que recurrir al «lo hizo un mago» (no-premio al que identifique esta conocidísima cita). Concretamente, él mismo.

Supongo que os preguntaréis, «si en una explosión no hay involucrado material radiacivo, ¿puede haber radiactividad residual?». Pues sí, podría. Veréis, durante una reacción nuclear, se pueden desprender neutrones y partículas alfa, que son núcleos de helio (dos protones y dos neutrones juntitos). Estas partículas, al colisionar con algún núcleo del entorno circundante, producirán una reacción nuclear diferente, alterando dicho núcleo. Y el resultado, podría ser un isótopo radiactivo. De hecho, en una detonación nuclear convencional, parte de la radiactividad residual es debida al material fisionable que se ha dispersado sin fisionar, y parte a que el entorno circundante ha sido irradiado, transmutándose en variedades radiactivas de los elementos que había.

Antes he mencionado otra posibilidad. He supuesto que la detonación es de tipo nuclear. Pero la explicación del dragón insinua que toda la masa del elfo se transformó en energía. Bien, eso sólo sería posible mediante una aniquilación materia-antimateria, que es algo muchísimo más devastador. Aquí, toda la masa involucrada se transforma en energía, y no solamente una pequeña fracción. Pero como su nombre indica, necesitamos antimateria. Concretamente, la misma cantidad de antimateria que materia queramos aniquilar.

Aún así, por curiosidad, vamos a suponer que con la excusa de la magia, el elfo pudo transformar toda su masa en energía, sin necesidad de antimateria. ¿Cuánto es eso? Bueno, vamos a suponer que tuviera una masa de 60 kg (se suele representar a los elfos como esbeltos, gráciles y estilizados). La energía equivalente sería la de una explosión de casi 1300 megatones. Para hacernos una idea, la mayor cabeza nuclear jamás probada era un prototipo de 50 megatones, y se calcula que el arsenal nuclear mundial, tendría de forma conjunta una capacidad destructiva de 5000 megatones.

¿Y la radiactivid en este caso? ¿Se produciría? Bueno, en el caso concreto de una aniquilación materia-antimateria, la energía liberada es en forma de radiación electromagnética de muy alta energía. Esta radiación es ionizante, es decir, arranca electrones de los átomos. Esto hace que un organismo expuesto a esta radiación pueda, efectivamente, enfermar y morir. Pero esta radiación se produce en el momento de la explosión. Es decir, sólo afecta a los organismos expuestos en ese momento. Para que el entorno se vuelva radiactivo, los fotones emitidos en la explosión deberían ser capaces, no sólo de arrancar electrones de los átomos, sino de modificar el núcleo de los mismos, generando isótopos radiactivos. De esto último no estoy seguro, así que agradecería que algún amable lector, experto en estas lides, lo aclare.

Pero insisto, lo que he comentado ocurre en una aniquilación materia-antimateria. Si no es lo que ha ocurrido, y simplemente mediante «magia» la masa del pobre elfo se transformó en energía, así sin más, podemos suponer que parte de ella eran partículas subatómicas de alta energía, que transmutaron el entorno.

20 comentarios:

  1. La otra posibilidad es que el elfo transformase, mediante magia, la totalidad de su masa, no energia, sino en antimateria.

    En ese caso los 60kg de masa del elfo colisionarian con la masa ordinaria circundante, generando una explosion de ¿casi 3000 gigatones?

    Eso mas que para devastar una isla, para da para un buen apocalipsis que cambie el mundo, como el cataclismo del Krynn de la dragonlance.

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  2. Siempre termino preguntándome lo mismo cada vez que leo un articulo tuyo, como lo haces , dedicas mucho tiempo a preparar los temas, estudiaste algo relacionado con ciencias, un ingeniería ?

    Saludos

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  3. La verdad es que el blog tarda en actualizarse, pero cuando lo hace no me deja indiferente. Muchas gracias por dedicar tu tiempo a hacernos pasar buenos momentos y continuar aprendiendo.

    Saludos de un colega informático ;)

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  4. @Private Nemo. Megatones, no gigatones :-) Eso sería 1.000 veces más energía.

    @Anónimo. Sí a las dos preguntas. Es decir, sí, dedico bastante tiempo a preparar los posts (variable, según el tema lo requiera). Y sí, estudié una ingeniería: telecomunicaciones. Pero además, desde pequeño me ha fascinado la ciencia, la tecnología y la ciencia ficción.

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  5. La Xena de Matt Groening, of course. Excelente post, como siempre.

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  6. Una pregunta... la reacción materia - antimateria convierte absolutamente TODA la materia en energía? o cierta cantidad de materia -que debe ser muy pequeña, por supuesto- no se convierte en energía?

    Saludos
    JuanCa

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  7. Guau, impresionante esta entrada, al igual que el "detalle" del libro.

    Por cierto, recomiendas estas saga de libros??? Yo solo vi la pelicula, que se me hizo muy aburrida por cierto, aunque otras peliculas basadas en libros que considero buenos o muy buenos tambien me han parecido asi, xD!!!

    Saludos!!! ;-)

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  8. "Lo hizo un mago". Me suena a un capítulo de los Simpson, cuando un friki le hace una pregunta a Xena. ¿He ganado un gallifante?

    Gracias por el artículo!

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  9. Genial post, de parte de un estudiante de Física.

    http://www.youtube.com/watch?v=q5V01fIjN-s

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  10. Yo diría que el "Lo hizo un mago" es cosa de Terry Pratchett y su Mundodisco, ¿puede ser?

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  11. No-premio para Xavifu, que ha sido el primero. No-mención de honor a Carlos Perales por la prueba documental :-)

    Juan Carlos Giler: Esa es una muy buena pregunta. La respuesta es no. La aniquilación de protones y neutrones con sus antipartículas deja neutrinos por el camino. Así que queda una minúscula cantidad de materia y antimateria que no se aniquila, ya que los neutrinos/antineutrinos apenas interactúan con otras partículas (incluidas ellas mismas). Es una cantidad muy pequeña, despreciable comparada con la cantidad que sí se aniquila, pero no es cero.

    Nicolas Flamel, la película de Eragon es posiblemente una de las peores adaptaciones de un libro en la historia del cine (junto con las de La Historia Interminable). Los libros son muy entretenidos, si te gusta el género.

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  12. Buenas Alf, muy buena crítica, como siempre.
    Espero que pronto puedas hacer un análisis de las patadas a la ciencia (y aciertos, si los hubiera), de la peli Prometheus. Seguro muchos lo esperan con ansias

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  13. No leí los libros. Pero es interesante que un libro de fantasía tenga "buena física" aplicada.

    No vi Prometheus, pero ya de por si los bichos de Alien violan la segunda ley de termodinámica y aún estoy tratando de imaginar como hace una sangre tan ácida para llevar nutrientes al cuerpo del bichito de cabeza alargada... Mala ciencia por donde lo veas.

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  14. Buenos días,

    lo primero decir que me encanta el blog, lo llevo siguendo bastante tiempo, y me gusta mucho.
    Por otro lado, cuento mi experiencia personal con la saga El Legado (Éragon), que me leí entera a raíz del primer comentario sobre los "elfos con buena física", y me ha decepcionado enormemente (y eso que el género me encanta).
    Los libros son lentísimos, y todo lo que tiene que ver con magia se usa (desde mi punto de vista) según le vaya interesando al autor, ya que hay hechizos flotantes que duran milenios después de formulados, algunas veces se deshacen hechizos complejísimos, pero otros sencillísimos no se puede (que ha formulado Éragon sin querer, antes de saber usar la magia).
    Yo me esperaba una forma más "científica" de explicarlo todo, aunque al final lo que parece es que todo son costumbres y tradiciones de cada pueblo (incluidos los elfos).
    Por otro lado, el autor se ha "orientado" mucho en otras sagas bien conocidas, como El Señor de los Anillos, Star Wars, etc., haciendo un recauchutado bastante extraño, que a mí no me entrevuvo en absoluto (los libros fueron de mal en peor, la historia se alargó muchísimo sin sentido y el final deja bastante frío).
    Quería comentar aquí todo este rollo, ya que empecé a leer los libros por este blog, y tenía muchas ilusiones al principio. La película no se adapta al primer libro, ya que hay cosas importantes que no se tratan (no hay enanos ni elfos, por ejemplo, ni sale el primo de Eragon). No es nada fuera de lo común, pero a mí me pareció más entretenida que los libros.

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  15. Aquí les dejo un vídeo de las principales teorías conspiranoicas:
    http://www.youtube.com/watch?v=1mvnlohU44E

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  16. Vaya Iván, siento mucho que por mi culpa te hayas tragado 4 libros que no te han gustado :-/ Yo sí disfruté con ellos.

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  17. Hombre, no sé tú Iván, pero yo, si un libro no me gusta no me lo termino, y mucho menos, leo sus continuaciones, y tu te has comido los cuatro ¿?¿? ... por Aiur, no entiendo nada...

    En taro Adun...

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  18. Buenas otra vez,

    el tema empezó que pedí el primer libro por Navidad, y Papá Noel me trajo los tres primeros, y no era plan de no leerlos...

    Tampoco digo que todas y cada una de las partes hayan sido malísimas, sino que me ha decepcionado bastante (esperaba más).

    En cualquier caso Alf, gracias por el blog :)

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  19. No debería ser difícil encontrarlo en una librería, pero si no lo encuentras, puedes hacerlo en "La casa del libro". Pinchando en la portada que encabeza este post, vas directamente a su web, con Legado seleccionado. Si buscas el primero, puedes navegar a partir de ahí (te aparecerá como recomendado) o ir directamente a este enlace

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