Casi todo el mundo conoce la famosa ecuación de Einstein E=mc². Podríamos decir que se ha convertido en un icono de la ciencia. Pero, ¿sabes realmente qué nos dice esta ecuación? A esta pregunta muchos responderán que sí, que nos dice que la masa puede convertirse en energía, ¡pues no, esa especie de alquimia de “convertir” no existe en física!

En este post vamos a intentar explicar cuál es el significado profundo de esta ecuación de forma sencilla y concisa. Es una tarea muy complicada ésta, pero en Rewisor nos encanta la ciencia así que vamos a hacer ese pequeño esfuerzo por ayudarte a acercarte a una forma de ver el mundo absolutamente maravillosa.

Masa y energía, energía y masa

Para encontrar por primera vez esta formula en la literatura científica nos tenemos que remontar al año 1905, el “annus mirabilis” de Einstein. En uno de sus artículos de ese año (concretamente en el artículo “Does the inertia of a body depend upon its energy-content?”), Einstein nos descubrió su famosa formula pero escrita un poco diferente y mucho más sugerente, m=E/c², que si nos fijamos es exactamente lo mismo pero despejando la masa en vez de la energía.

Su famosa ecuación leída así evidencia de manera mucho más clara que la masa y la energía son exactamente lo mismo. Para entender bien qué significa esto, que no es para nada tan fácil como parece, os hago una pregunta. Imagina que tienes una báscula de pesaje que puede medir con mucha mucha precisión, y te pesas con una linterna en la mano…¿pesarías más con la luz de la linterna encendida o apagada? ¡pensadlo mirando la ecuación!

Tic, tac, tic, tac…vale, ya se os ha pasado el tiempo. La respuesta es que, efectivamente, pesarías más con la linterna…¡apagada! Es muy sencillo de pensar con la ecuación de Einstein en la mano. Mirad, cuando encendemos la linterna, la luz que ésta despide lleva consigo una energía. Esta energía antes estaba almacenada en la pila de la linterna, pero ahora se la lleva la luz, y si la masa es energía entonces la linterna encendida está perdiendo energía y por tanto masa.

Es así como hay que pensarlo. La masa es una manifestación de la energía, en si misma la masa no es nada. Es decir, que a lo largo de tu vida que te habrás pesado muchas veces, no has hecho más que medir cuanta energía almacenas. Cada vez que peses algo piénsalo.

Energía negativa y ¿masa negativa?

Ahora vamos a entrar en algo un poco más sorprendente. Todos sabéis que un átomo de Hidrógeno está compuesto por un protón y un electrón. Sorprendentemente, el Hidrógeno pesa menos que la suma de las masas de un protón y un electrón…¡¡¡¿Qué?!!! Sí, sí, es más, cada uno de los elementos de la tabla periódica (eso que odiábamos porque nos explicaban horriblemente mal en el colegio) pesa menos que la suma de sus componentes.

Efectivamente, el que haya pensado en energía negativa está en lo correcto. La energía acumulada por la atracción electromagnética de un protón (carga +) y un electrón (carga -) es negativa, lo que hace que la masa del Hidrógeno sea la suma de las masas de ambas partículas MENOS la energía negativa acumulada, haciendo que ésta sea menor. Es algo así como decir que un protón y un electrón prefieren estar juntos que separados ya que minimizan la energía, es decir, la masa…¿qué bonito, no?

E=mc² nos ha enseñado que la masa de algo no es la suma de la masa de sus componentes, existe algo más, y esto es la energía que hace que esas cosas estén juntas o la que se produce cuando lo están, es decir, toda la energía contenida en algo. Por lo tanto, dos objetos compuestos de exactamente los mismos átomos no tienen porque tener la misma masa. En mi opinión, esta es de las cosas más alucinantes que se desprenden de la ecuación.

La cantidad de energía contenida en ti es tremenda

Esta frase, que podría parecer de esas de Facebook o de coaching barato, es una realidad como una catedral. La velocidad de la luz, expresada como c en la ecuación, es de 300.000 km/s, o lo que es lo mismo, es enorme. Si la elevamos al cuadrado, como aparece en la ecuación, , es muchísimo más grande aún.

Esto quiere decir que, si multiplicamos tu peso (vamos a asumir un peso medio de 65 kg) y lo multiplicamos por c² para calcular la energía nos daría algo parecido a 5,000,000,000,000,000,000 Julios. Vale, sí, es grande pero ¿sabes a cuánto equivale esto? Para hacernos una idea, un solo ser humano equivale a 70.000 bombas atómicas como la que asoló Nagasaki durante la segunda guerra mundial.

Otra forma de verlo es que con 1kg de masa se podría alimentar energéticamente a Reino Unido durante un año entero, ¡casi nada! Quizá algunos estéis pensado que porque entonces se habla del problema del abastecimiento energético si con un una tonelada de masa quizá tenemos para sostener el planeta Tierra anualmente. La cosa es que no se sabe como controlar esa extracción de forma eficiente. Basta con ver lo que pasa en una bomba atómica…

¿Tienes ahora claro qué significa E=mc²?

Exacto, esta formula nos dice que la masa es una manifestación de la energía. Nos dice que ambas cantidades no son cosas diferentes, o “convertibles” como dicen algunos. Es algo más profundo. La masa es una propiedad que toda la energía “exhibe”.

No vuelvas a pensar en la masa como la cantidad de “cosas”, en un sentido material, que tiene algo o alguien, si no como su cantidad de energía. Lo que has hecho a lo largo de tu vida pesándote, o cuando vas a preparar un pastel, no es más calcular la cantidad de energía contenida en un cuerpo.