*Este texto fue escrito por un columnista de TecMundo; aprender más al final.
Probablemente hayas visto la ecuación E = mc antes.de ellos en algún lugar (películas, series, camisetas, entre otros). Pero, ¿sabes lo que eso realmente significa? Tal ecuación, aparentemente simple desde el punto de vista matemático, no se enseña en la escuela, lo cual es perfectamente natural cuando se piensa que, para la comprensión de la «Física Cotidiana», tal ecuación, aunque famosa, no es aplicable. lo hace si es necesario.
Pero, ¿de dónde vino toda esta «fama» en primer lugar? La razón más probable es bastante macabra. La ecuación apareció en el informe del Proyecto Manhattan enviado al gobierno de los EE. UU. por el científico Henry DeWolf Smyth en 1945. El texto relataba los esfuerzos de producción del bomba atómica responsable de la muerte de cientos de miles de japoneses ese mismo año. Y la ecuación de Einstein es fundamental para entender el funcionamiento de esta bomba y, además, de todo nuestro universo.
La ciudad japonesa de Hiroshima tras la caída de la bomba atómica lanzada por Estados Unidos en 1945Fuente: Getty Images
La ecuación representa la equivalencia existente entre la energía «E» con la masa «m» a través de una constante «c». Su simple apariencia esconde un profundo significado físico. Para entender esto, hay que pensar que, durante cientos de años, los científicos creyeron que una ley natural sería prácticamente inmutable: “la masa de un sistema siempre debe conservarse”.
Por ejemplo, en una reacción química, la suma de las masas de todos los átomos y partículas antes de la reacción debe ser igual a la suma de las masas después de la reacción. Como casi siempre en la ciencia, la verdad científica de una era es obviamente falsa en una era posterior. Esta “ley inmutable” en cuestión no siempre es respetada en la naturaleza. En el estudio de las partículas subatómicas tenemos varios casos en los que no se conserva la masa.
Entre ellos tenemos el caso de la desintegración radiactiva que se produce durante la fisión nuclear. En este fenómeno, el núcleo de un átomo se resquebraja literalmente y puede emitir varias partículas muy pequeñas, lo que provoca que su masa final sea menor que su masa inicial (no hay conservación de la masa). La diferencia entre las masas, aunque pequeña, obliga al sistema a estar equilibrado. ¡Einstein hizo esto diciendo que la masa perdida se convertía en energía!
Al evaluar la ecuación, podemos comprender y calcular la cantidad de energía liberada en este proceso. Al convertir masa en energía, se multiplica por una constante (c) al cuadrado. Una de esas constantes es la velocidad de la luz en el vacío, que equivale a 300.000 kilómetros por segundo. Cuando elevamos ese número al cuadrado y lo multiplicamos por esa masa, es fácil imaginar que aunque la masa sea muy pequeña, convertirla representa una gran cantidad de energía. A modo de comparación, al convertir un solo kilogramo, se libera una cantidad de energía equivalente a unos 35 millones de toneladas de dinamita.
Así se explica el efecto destructivo de la bomba atómica. Una pequeña cantidad de masa perdida del núcleo de los átomos de uranio en una reacción química natural puede convertirse en energía suficiente para destruir ciudades e incluso todo nuestro planeta.
Sin embargo, aunque este conocimiento científico tiene un uso extremadamente dañino para la humanidad en forma de una tecnología específica (bomba), el mismo conocimiento puede usarse para comprender muchas otras cosas. La ecuación de Einstein nos permite entender que bajo ciertas condiciones, no solo la masa se puede convertir en energía, sino que la energía también se puede convertir en masa. Estas dos magnitudes son dos modos distintos de aprehender una misma cosa. En pocas palabras, la masa de un cuerpo es una forma concentrada de toda la energía almacenada en el cuerpo.
Tal entendimiento nos permite calcular, predecir y explicar las partículas que componen nuestro universo, lo que sucede dentro de las estrellas para que emitan la luz que hace posible nuestra vida, entre otras cosas. El conocimiento es complejo y también lo es el uso que hacemos de él los seres humanos. Cuando pensamos que la masa que cada uno de nosotros lleva es también una forma de energía en el universo, entendemos la frase del físico estadounidense y divulgador de la ciencia Carl Sagan: “somos la forma en que el universo se entiende a sí mismo”.
Rodolfo Lima Barros Souzaprofesor de física y columnista de la mundotecnico🇧🇷 Es licenciado en física y tiene una maestría en educación científica y matemática de la Unicamp en el campo de la percepción pública de la ciencia. Está presente en las redes sociales bajo el nombre de @rodolfo.sou