¡BOOM! ¡QUÉ ENERGÍA LA DE LOS SUPERHÉROES!

La ficción y la realidad se miden de igual a igual con los superhéroes. ¿Y si algún día todo fuera posible?

La reflexión sobre cuánta ciencia hay en verdad en la llamada ciencia ficción ha motivado un sinnúmero de estudios y de publicaciones. Entre ellos, el ya mítico libro para los amantes de la física y de los cómics La física de los superhéroes. Cómo los cómics pueden explicar leyes científicas de manera sencilla y divertida, de James Kakalios, profesor universitario y fanático de los superhéroes.

En la introducción, su autor declara ‟en mis lecturas he advertido que los escritores y los artistas creadores de historias de cómics de superhéroes consiguen que su ciencia resulte correcta más veces de lo que cabría esperar. Aquellos que no están familiarizados con los cómics de superhéroes quedarían sorprendidos al saber que todo en los cómics podría ser científicamente correcto y que uno puede aprender mucha ciencia leyéndolos”.

Cuando se trata de analizar por qué ciertas historias siguen teniendo vigencia a pesar de los cambios que experimenta siglo tras siglo la humanidad, suele decirse que además de ser potentes vehículos de transmisión cultural, ayudan a las nuevas generaciones a materializar nociones abstractas como la maldad, la generosidad, la traición, la envidia, la justicia.

Tal es el caso de las historias de superhéroes, en las que abundan personajes que le ponen cuerpo a estos conceptos intangibles, y que inspiran más de un sueño irrealizable entre quienes habitamos el planeta Tierra.

Porque, ¿quién no soñó alguna vez en ponerse una enorme capa roja y atravesar la corteza terrestre como Superman o Superchica? O en correr, como Flash, y desaparecer rápidamente de la vista dejando una estela blanca sobre la superficie del océano. O en tener la capacidad de inflar el pecho y ganar músculos hasta romper la ropa, generando un profundo temor en el interlocutor que se nos presenta como una amenaza, tal como el auténtico Hulk cuando se enoja. Hay quienes prefieren imaginarse trepando rascacielos, como el Hombre Araña. O usando una de las tantas armaduras flexibles de Iron Man con sensores, propulsores, escudos, armas y demás prestaciones.

Nuestros abuelos los amaban y seguramente los hijos de nuestros hijos también lo harán en el futuro. Esa devoción ha sido bien interpretada por la industria del cine y la TV que no paran de reeditar, una y otra vez, diferentes versiones actualizadas de clásicos como Batman, Superman o Flash. Como prueba de lo dicho basta con encender hoy mismo la televisión y ver una saga de nuevos productos como Gotham, serie en la que se dan cita héroes y villanos, o Arrow, que para sorpresa de todos reúne a Flecha Verde, Flash, el joven Bruce Wayne, Batman, y otros personajes de la década de los ́60, con un éxito que empuja la cuarta temporada televisiva consecutiva.

Los más curiosos tal vez hayan advertido que los superpoderes y las habilidades de muchos de estos personajes comparten con nosotros los terrícolas principios básicos de la física que involucran fuerzas y magnitudes y hacen uso de diferentes formas de energía. Así es como, para mover objetos, nuestros héroes utilizan la energía mecánica; para producir calor, la energía térmica; para correr, ponen en juego la energía cinética. Sus cerebros utilizan energía química y eléctrica.

En la vida real (y muchas veces también en la ficción) todo el tiempo se están produciendo a nuestro alrededor algún tipo de conversiones de energía, aunque algunos de estos procesos son más evidentes que otros.

Esto llevó al físico James Prescott Joule a enunciar en 1847 el Principio de Conservación de la energía, según el cual, ésta no se crea ni se destruye; se transforma.

Uno de los ejemplos menos evidentes es el de la llamada energía potencial gravitatoria. Aunque no solemos pensar que los objetos estáticos tienen energía, así es. Como la gravedad siempre intenta atraer los objetos hacia el centro de la Tierra, cualquier objeto que sueltes desde cierta altura ganará velocidad. Al hacerlo, el objeto perderá energía potencial gravitatoria, pero ganará energía cinética.

Ante todo es importante recordar que todos los organismos vivos, no importa en qué etapa evolutiva se encuentren (recordemos que Darwin dijo que todas las formas de vida evolucionaron a partir de una o de pocas formas simples de organismos) deben acceder a un recurso primordial para ejercer sus actividades, esto es, una fuente de energía. En el caso de las plantas, algas y un importante número de bacterias, la fuente de energía vital -el sol- se usa en forma directa, mediante el proceso de fotosíntesis. En cambio, los organismos no fotosintéticos -entre ellos, nosotros- obtienen la energía necesaria para la supervivencia en forma indirecta, a través de los alimentos.

Evidentemente, por eso comemos. Al hacerlo convertimos la energía química de los alimentos, en un compuesto denominado adenosín trifosfato (ATP, por sus siglas en inglés), que almacena la energía que nuestras células utilizan para realizar distintas tareas.

Cuando andamos en patineta, la energía que nos impulsa es la energía química del desayuno o del almuerzo, que nuestro cuerpo ha transformado en otro tipo de energía química: ATP. Es esa la que nuestros músculos utilizan, convirtiendo una parte de ella en energía mecánica que nos permite que impulsemos la tabla.

En la Argentina el papel del ATP en el proceso de transformación de los azúcares en el organismo fue estudiado por Luis Federico Leloir y su grupo. El tema es tan importante que el resultado de sus estudios le valió a Leloir el Premio Nobel de Química en 1970. Así, le dio a la Argentina en ese entonces su segundo premio Nobel en ciencias, transformándose en un verdadero superhéroe, tanto por el tenor de sus descubrimientos como por las precarias condiciones en que logró realizarlos. Eso sí, nunca necesitó usar capa.

Mi vida por una pizza

¿Notaste que cuando tenés que estudiar muchas horas seguidas, a medida que pasa el tiempo vas más seguido a la heladera en busca de comida? Es que tu cerebro está consumiendo la energía de las células y te demanda que repongas esa energía con nuevo combustible: alimento.

En las personas, la energía química de los alimentos se usa para obtener la energía necesaria para desarrollar las funciones vitales. ¿Y en los superhéroes?

Uno de los más emblemáticos a la hora de alimentarse es Flash. Casi todos recuerdan haberlo visto comer con enorme voracidad alimentos grasosos, para procurarse así el combustible que le permite correr alcanzando la velocidad de la luz (e incluso superándola). En realidad Flash come por la misma razón que lo hacemos todos: para abastecerse de materia prima para el crecimiento y regeneración de las células y para obtener energía para el funcionamiento metabólico. Resulta tentador tratar de deducir cuánto debe comer para alcanzar el valor aproximado de 300 000 km/s. Para ello lo primero a definir es su contenido como energía cinética (la que depende de la masa del objeto -en este caso Flash-), y además se debe agregar el parámetro de movimiento, esto es la velocidad a la cual se mueve nuestro héroe.

Lo anterior nos lleva a la relación

Ec = (1/2) m.v2.

En donde Ec se refiere a la energía cinética, m es la masa de Flash y v su velocidad de movimiento, elevada al cuadrado.

De acuerdo con esta fórmula, las necesidades de ingesta calórica de Flash aumentan cuadráticamente cuanto más deprisa corre. Si corre dos veces más rápido, su energía cinética aumenta por un factor de cuatro, por lo que necesita comer cuatro veces más para alcanzar esta mayor velocidad.

Si Flash pesara 70 kg sobre la Tierra, entonces su masa sería de 70 kg. Cuando corría al 1 % de la velocidad de la luz (lo que dista mucho de la velocidad tope de Flash), su velocidad sería:

v = 300 millones de m/s. En este caso su energía cinética es:

Ec = (1/2) × (70 kg) × (300 000 000 m/s)2 = 3,15 trillones de kgm2/s2 = 0,75 trillones de calorías.

Te invitamos a realizar el cálculo de cuántas pizzas o hamburguesas le aportarían esas calorías. Recordá que una hamburguesa tiene entre 300 y 500 calorías, y una pizza entera entre 2100 y 2300.

La velocidad extrema ya no es sólo cosa de superhéroes. En 2012 un simple mortal logró lo que parecía sólo tarea de superhéroes: se transformó en el primer ser humano en romper la barrera del sonido, sin apoyo mecánico. El deportista austríaco Félix Baumgartner saltó en caída libre desde una altura de 39 068 metros. La cápsula que lo llevó hasta su punto de lanzamiento fue elevada por un globo de helio que tardó 90 minutos para llegar a la altitud prevista. Se calcula que su caída libre -hasta que se desplegó su paracaídas- duró 3 minutos 48 segundos durante la cual alcanzó una velocidad de 1342 km/h (lo que equivale a 372,78 m/s). Flash, ¿se habrá puesto colorado?

El vuelo de Superman y las placas tectónicas

Volar es otra de las fantasías de los humanos. El primer superhéroe que voló fue Superman en 1941. En ese entonces, el personaje nacido con el nombre de Kal-El en el planeta Krypton y enviado por sus padres en una nave a la Tierra momentos antes de la destrucción de su planeta de origen, era incapaz de volar. Pero podía dar saltos de 200 metros, tenía una piel muy resistente, levantaba pesos imposibles de imaginar para un terrícola y corría más rápido que un tren expreso.

Muchos explicaban sus poderes como resultado de que el ADN kriptoniano estaba codificado para el desarrollo de huesos y músculos adecuados al campo de gravedad de Krypton, que era hasta 15 veces más intenso que el de la Tierra. Recordemos que la energía potencial gravitatoria es proporcional a la masa, a la altura y a la aceleración de la gravedad, por lo cual con un mismo gasto de energía en planetas con gravedad 15 veces menor sería posible llegar a alturas 15 veces mayores. Así, Superman se comportaría como cualquiera de nosotros en la superficie lunar, donde podríamos levantar con facilidad objetos pesados o saltar distancias mayores, debido a la existencia de un campo gravitatorio menor.

Pero con el tiempo el personaje de Superman fue siendo modificado por sus guionistas, los que lo dotaron de visión de rayos X y calorífica, fuerzas extraordinarias y capacidad de vuelo (ya no sólo de salto), entre otros poderes.

Cuando en una escena de la saga Superman detiene un terremoto que inicia su archienemigo Lex Luthor por medio de unas bombas atómicas y lo hace moviendo una placa tectónica, la credibilidad del personaje tambalea. Es ahí cuando se le acusa de ignorar una de las leyes de la mecánica, el principio de acción y reacción, o tercera ley de Newton que dice que: todo cuerpo que ejerce una fuerza sobre otro experimenta una fuerza de igual intensidad, en la misma dirección, pero en sentido opuesto. Pero Superman ni se mueve. Ni siquiera pestañea. La fuerza de igual magnitud pero de sentido opuesto brilla por su ausencia.

Otros críticos niegan la posibilidad de que pueda ocurrir un vuelo como el de Superman sin un mecanismo visible de propulsión. El vuelo de Iron Man, si se quiere, es más realista. Al igual que los helicópteros, los aviones y las aves generan su propulsión enviando aire u otros gases hacia abajo. Pero Superman… ¿cómo lo hace?

El físico Wolfgang Ernst Pauli, ofreció una posible explicación. Considerado el fundador de la mecánica cuántica, postuló que una tercera partícula indetectable, el neutrino (pequeño neutrón), se llevaba parte de la cantidad de movimiento faltante.

‟ ¿Esto qué tiene que ver con el vuelo sin alas de Superman? Lanzando un chorro de neutrinos en la dirección apropiada Superman podría volar y realizar varias de sus hazañas. Los neutrinos pueden surgir del decaimiento de partículas subatómicas inestables, y además la energía generada en esos procesos podría potenciar otras hazañas de este héroe.

La masa de Hulk

El hombre verde también está lleno de misterios. Surgido de la exposición a los rayos gamma, el increíble Hulk puede aumentar hasta 1566 kg su masa muscular al enojarse. Además, levanta pesos de hasta 100 toneladas, da saltos de 6,4 km y sus puñetazos ejercen una fuerza de 14 toneladas por pulgada cuadrada, de acuerdo con la información que suministran en el packaging los productores de su última película.

Pero, dejando de lado la musculatura que genera con su transformación, para empezar ignora el principio de conservación de la masa. Si antes de transformarse pesa entre 60 y 70 kg, ¿cómo obtiene la masa extra que lo hace aumentar de tamaño? Porque si mantiene la masa constante (alrededor de 65 kg) y aumenta el volumen cuatro o más veces, entonces ¿se vuelve menos denso?

Si tan sólo fueran simples mortales…

Es probable que aún no estemos en condiciones de comprender ciertos fenómenos de la física que dan vida a los superhéroes. Pero si no es así, y es válido analizarlos a la luz de conocimientos actuales, algunos poderes nos ocultan el lado oscuro de ser superhéroe. A Superman, por ejemplo, al volar al menos se le debería llenar la cara de insectos, además de smog y otros objetos voladores: aves, chatarra espacial y todo lo que encuentre a su paso. Pero en cambio lo vemos siempre impecable. Con el pelo limpio y recién peinado.

¿Y cómo es que no se estropea los ojos? Si al andar en bicicleta a cierta velocidad es imposible no lagrimear si no utilizamos anteojos, si nos movemos a la velocidad de la luz ¿qué protección sería necesaria?

Lo que sucede con la temperatura es otra incógnita. ¿Cómo hace para no congelarse cuando vuela a grandes alturas? Ni que hablar cuando alcanza el espacio exterior. ¿Usará ropa térmica especial y no lo sabemos?

Y si pensamos en el Hombre Araña y su facilidad para trepar edificios, ¿qué coeficiente de rozamiento necesita para quedarse pegado a la pared sosteniendo todo el peso de su cuerpo? Sus botas, ¿tendrán supervelcro?

Un capítulo aparte merecen las telas con que se les confeccionan los supertrajes. Desde la de Hulk, (que se rompe en mil pedazos cada vez que él crece, para volver luego mágicamente a su estado original), hasta las del Hombre Araña, Batman, Superman y Flash, todas se mantienen inalterables sin importar con cuántos vehículos se choquen, o a qué fricción sean sometidas. Es una verdadera pena que quienes las fabrican no ofrezcan sus servicios a los humanos.
También llama la atención algunas situaciones que tienen lugar en las metrópolis en las que viven estos personajes.

Por ejemplo, ¿cómo es posible que Superman levante un tren con sus manos y éste no se arquee, desmoronándose todos los vagones? O que las personas que suele rescatar el Hombre Araña en el momento en que caen desde inconmensurables alturas de rascacielos no se rompan todos los huesos al impactar su anatomía sobre la tela araña.

Más dudas: ¿Cómo hace Flash para comerse tantas pizzas y salir a correr sin hacer la digestión?

Y cuando corre, ¿cómo maneja la estática? Debería acumular una carga enorme debido al rozamiento entre sus botas y el suelo. Pero nada de eso pasa.

Por su parte Hulk, cuando salta y cae sobre un techo, ¿cómo es posible que no lo atraviese y aparezca en el piso varios metros más abajo? En fin, todos misterios que los simples mortales, aún no hemos podido develar.

Tal vez algún día…

Claudia Mazzeo