Patricio
Valdés Marín
Aquello
que designamos como “energía” sirve para referirse tanto al componente
fundamental de toda la materia del universo como a lo que permite a la materia
interactuar entre sí, cambiar y también evolucionar. Como veremos también lo “espiritual”
es energía. La base del universo son la materia, la energía, el espacio, el
tiempo y habrá que agregar la estructuración evolutiva. Siendo la energía tan
fundamental, resulta muy importante entender qué realmente es. Hasta ahora la
física ha dado pasos gigantescos para comprenderla. A continuación haremos una
breve revisión de lo que ellaha llegado a saber, para continuar posteriormentecon
reflexiones más filosóficas.
LA ENERGÍA EN LA FÍSICA
Mecánica
La
física tiene la energía como uno de sus pilares fundamentales. A los conceptos
de cambio de movimiento y fuerza, es decir, el principio de inercia de Galileo
Galilei (1564-1642) y al concepto de masa de Isaac Newton (1642-1727), la
dinámica moderna incorporó el concepto de energía. Este concepto tiene una data
relativamente reciente. Fue desarrollado a mediados del siglo antepasado,
principalmente por William Thomson (1824-1907), más tarde lord Kelvin, y W. J.
Macquorn Rankine (1820-1872). Comprende mucho de lo que se tuvo anteriormente
por fuerza. Por consiguiente, es preciso diferenciarlo del concepto fuerza. En
física, “energía” se define como la capacidad para realizar un trabajo y se manifiesta en las transformaciones que ocurren en la
naturaleza.
Así, una cosa tiene energía si es capaz de ejercer una fuerza sobre una
distancia, es decir, trabajo. La capacidad de realizar un trabajo en una
determinada cantidad de tiempo es la potencia. De este modo, la energía no es
una cosa, sino que una capacidad, propiedad o facultad de la cosa, y se
distingue de la fuerza en el sentido de que la primera es un poder que tiene
una cosa o un cuerpo, y la segunda es ejercida por una cosa o cuerpo en uso
precisamente de ese poder.
El
origen de la energía de la física fue la cuantificación de la energía
primordial en el instante del Big Bang, hace 13,7 mil millones de años atrás.
Específicamente, esta energía es la medida de la fuerza que puede ejercer una
cosa o cuerpo y está relacionada con su masa a través de la velocidad. La
energía es la capacidad para efectuar trabajo, y éste, que es un estado del
movimiento, corresponde a una fuerza desarrollada a lo largo de un espacio
determinado. Así, un trabajo realizado por un cuerpo en posesión de energía lo
efectúa cuando aplica una fuerza, moviendo el punto de aplicación sobre un
segundo cuerpo. El trabajo es el producto de la fuerza por la proyección sobre
ella del desplazamiento de su punto de aplicación y depende de la dirección y
sentido de la fuerza, siendo el trabajo máximo cuando la proyección del
desplazamiento sobre el punto de aplicación tiene su dirección y su sentido. El
trabajo es evidentemente nulo si el desplazamiento y la proyección de la fuerza
son perpendiculares. La energía es, de este modo, una cantidad conservada,
producto de la fuerza y la distancia a través de la cual una fuerza actúa
provocando un cambio del movimiento, mientras que la fuerza es, en palabras de
Miguel Faraday (1791-1867), la causa de una acción, siendo la fuente de todas
las posibles acciones de y sobre los cuerpos y corpúsculos del universo. Por su
parte, el concepto de potencia se refiere al índice temporal al que es gastada
la energía.
En
mecánica la energía está en función de la masa y la velocidad. Por masa se
entiende el peso de un cuerpo relativo a la gravedad y se conserva invariante a
través de los procesos físicos y químicos. Por una parte, la energía de un
cuerpo depende de la cantidad de masa. Por la otra, la energía de un cuerpo
depende de su velocidad. Pero la velocidad de un cuerpo es siempre relativa a
otro cuerpo; está siempre referida a otro cuerpo. Luego, la energía de un
cuerpo está en función de la velocidad que tenga respecto a este otro cuerpo.
De este modo, la energía de un cuerpo depende de su masa, la cual se mantiene
sin modificación, y de su velocidad que es siempre relativa a otro cuerpo.
La
energía se relaciona con la masa en dos formas distintas: como energía
potencial y como energía cinética. Esta distinción nos ayudará a comprender
mejor la idea de una energía variable en razón de la velocidad y relativa a un
segundo cuerpo. La cantidad de energía potencial que un cuerpo puede acumular
en sí mismo depende primariamente de la cantidad de masa que contenga.
Secundariamente, la energía potencial es una medida del efecto que un cuerpo es
capaz de ejercer sobre un segundo cuerpo en virtud de sus respectivas
posiciones, direcciones y velocidades relativas.
Para
ser utilizada, la energía potencial debe transformarse en energía cinética. Más
aún, para volverse en otras formas de energía la energía potencial debe
transformarse primero en energía cinética. Pero la transformación de la energía
potencial en energía cinética es sólo un asunto de perspectiva. Conforme se
relaciona un cuerpo con otro en función del movimiento, la cantidad de masa
específica que el primero contiene adquiere una energía cinética determinada
por el movimiento relativo de ambos cuerpos. Luego, la energía cinética es la
medida del efecto que la masa de un cuerpo puede ejercer sobre la masa de otro
por obra de la velocidad.
Termodinámica
La
termodinámica, disciplina que analiza los procesos físicos que operan en
cualquier sistema en términos de estado, y en oposición a la mecánica, complementa
la descripción de la energía con gran brillo. Sus dos primeras leyes tienen una
significación análoga: la energía de un sistema aislado es constante y su
entropía tiende a un máximo. Su primera ley, enunciada primeramente por Hermann
von Helmholtz (1821-1894) a partir del experimento de James Joule (1818-1889)
que probaba la equivalencia del calor y del trabajo mecánico, es la de la
conservación de la energía. Esta afirma que todo cambio en la materia debe ser
compensado exactamente por la cantidad de energía: “la energía no puede ser
creada ni destruida, sólo se transforma”. La energía total de un sistema
aislado es siempre constante, a pesar de las transformaciones que haya sufrido.
Del
mismo modo como toda estructura está constituida, en último término, por
partículas fundamentales, los diversos tipos fundamentales de fuerza asociados
a las estructuras son también limitados. Estas fuerzas transfieren un conjunto
limitado de energías y también se disuelven en el mismo conjunto. Podemos
distinguir entre estas energías la térmica, la química, la radiante, la
eléctrica, la mecánica y la atómica. Únicamente la energía radiante puede darse
en ausencia de masa o de carga eléctrica, pues existe en los fotones. Estas
diversas formas de energía pueden transformarse unas en otras mediante un
motor, el cual relaciona lo que tienen en común, que es la fuerza. Ésta se
expresa en el cambio del movimiento de los cuerpos, desde partículas
subatómicas hasta galaxias. Observemos que las estructuras no pueden
interactuar si las fuerzas correspondientes no están relacionadas a energías
del mismo tipo para que puedan sumarse, restarse o anularse.
El
siguiente ejemplo puede ilustrar el caso: la reacción nuclear del Sol, asociada
a las estructuras de los núcleos de hidrógeno, produce luz, la que es
transmitida por radiación a la Tierra. Esta radiación produce la fotosíntesis,
fenómeno químico asociado a una estructura molecular y que produce una
estructura con un cierto contenido energético aprovechable. En su estado leñoso
o de combustible fósil esta estructura puede combustionarse químicamente para
generar calor. El calor, transmitido por radiación infrarroja, conducción y
convección, excita los átomos de la estructura cristalográfica del receptor,
logrando elevar su temperatura. Si es agua, puede transformarse en vapor,
alterando su propia estructura intramolecular, y adquirir presión, esto es,
conservar en sí la energía inicial. La presión del vapor puede mover un
mecanismo asociado con una estructura mecánica, como un pistón o una turbina, y
hacer girar un eje. Su movimiento, transmitido a un rotor, puede, en combinación
con un estator, generar electricidad, energía asociada a la estructura del
manto electrónico de los átomos. Mediante una resistencia eléctrica esta
energía puede transformarse en calor y proseguir por un ciclo diferente y así
sucesivamente ad in aeternum de
acuerdo a la primera ley de la termodinámica o ley de conservación de energía.
La
segunda ley de la termodinámica, enunciada por primera vez por Nicolás Carnot
(1796-1832), nos señala no obstante que cada transformación efectuada es
irreversible si no hay aporte adicional de energía, siendo la irreversibilidad
una característica fundamental de la naturaleza. La energía tiende a fluir
desde el punto de mayor concentración de energía al de menor concentración,
hasta establecer la uniformidad. Esto es, el flujo tiene un solo sentido y, por
tanto, demuestra la irreversibilidad del tiempo, rompiendo la simetría entre el
antes y el después y estableciendo la diferencia entre la causa y el efecto. La
obtención de trabajo a partir de energía consiste precisamente en aprovechar
este flujo.
Más
tarde, Rudolf J. E. Clausius (1822-1888) aportó la idea de que “en toda
transformación que resulte irreversible en un sistema aislado, la entropía
aumenta con el tiempo”. Entropía, palabra griega que significa transformación,
es el término que Clausius empleó para representar el grado de uniformidad con
que está distribuida la energía. Cuanto más uniforme, mayor es la entropía.
Cuando la energía está distribuida de manera perfectamente uniforme, la
entropía es máxima para el sistema en cuestión. Las concentraciones de energía
tienden a igualarse y la entropía aumenta con el tiempo.
Usualmente
la entropía se la representa figurativamente, a partir de Ludwig Boltzmann
(1844-1906), como una medida de desorden. A pesar de que esta imagen ha ganado
popularidad, frecuentemente ella se presta a gran confusión y muchos equívocos,
pues el desorden se lo representa en forma estructural y, por lo tanto,
estático, en circunstancias de que la entropía se trata de un fenómeno dinámico
y se refiere únicamente a la energía. El error es explicar lo que ocurre con la
energía recurriendo a la estructura. Y así, algunos (en realidad, muchos),
expresando figurativamente la segunda ley al modo de Boltzmann, afirman que el
desorden, imaginado como homogeneización estructural, siempre aumenta con
cualquier proceso que ocurra en un sistema aislado, lo cual es un error.
A
pesar de la difusión que ha tenido la identificación de la idea de
homogeneización, propia del desorden estructural, con el concepto de
uniformidad con que se describe la entropía a partir de Clausius y Boltzmann,
sugiero no obstante que por entropía debe entenderse genéricamente transformación,
tal como es su etimología. Ahora bien, desde el punto de vista de la energía,
por entropía debe entenderse específicamente una medida de disponibilidad de
energía o de la probabilidad del estado de un sistema físico; si un sistema se
ha desviado de su estado de equilibrio estadístico, la probabilidad de que
vuelva a dicho estado es mucho más grande que la de que se aleje aún más.
En
palabras no cuánticas, lo decisivo de esta segunda ley es que afirma
simplemente que en un sistema cerrado, en el que la energía permanece
constante, disminuye la cantidad de energía disponible para realizar trabajo;
se puede convertir todo trabajo en calor, pero no se puede convertir todo el
calor en trabajo. Así, aunque se mantiene el haber total de energía, no toda
ella puede ser convertida en trabajo, puesto que éste siempre fluye del cuerpo
caliente al frío o, más genéricamente, desde el que tiene mayor energía
potencial hacia el que tiene menos. En consecuencia, el trabajo aprovechable en
cualquier proceso concreto ocurre entre dos estados determinados de energía
potencial. Una vez agotada la energía disponible cesará el proceso. Si se
quisiera efectuar nuevo trabajo útil habría que abrir temporalmente el sistema
cerrado y suministrarle energía adicional.
Tiempo
después, el mismo Clausius introdujo el interesantísimo concepto de
“disgregación” a manera de una medida de la ordenación de las moléculas de un
cuerpo, dándole una explicación mecánica. Contrario a esta nueva formulación de
la segunda ley de la termodinámica, James Clerk Maxwell (1831-1879) argüía que
ésta es una ley esencialmente estadística que describe el comportamiento de un
gran número de moléculas y que no puede ser explicada mediante una teoría de
los movimientos moleculares individuales. Pero para Clausius la disgregación es
más fundamental que la entropía, y desde nuestra perspectiva, él andaba por el
camino correcto, pues la segunda ley, más que entenderse como cambio y
transformación, o desorden, se refiere principalmente al efecto de la
aplicación de trabajo.
Así,
en todo sistema en que la energía se convierte en trabajo, existe tanto desestructuración
como estructuración de la materia. Pero puesto que toda estructura es funcional
en toda escala a partir de la estructura más fundamental de todas, el resultado
neto de la aplicación de trabajo, que termina en entropía, es recíprocamente una
mayor estructuración de la materia. Más que un simple ordenamiento de
moléculas, partículas o cualquier otro tipo de unidades, como pensaba Clausius,
la disgregación es en realidad estructuración. Si lo que antes era y ahora
aparece disgregado, la disgregación es en efecto la estructuración de otra cosa
probablemente más complejo. De éste modo, todo trabajo se emplea en el proceso
de estructuración, y toda transformación produce nuevas estructuras, incluso de
escalas superiores.
Boltzmann
sólo era capaz de ver desorden como resultado del ingreso de energía en un
sistema. Sin embargo, la estructuración que resulta de la entropía no se limita
unilinealmente a la sola escala del sistema considerado, como ocurre cuando una
sustancia, junto a otra (u otras) se transforma en una tercera. Así, por
ejemplo, si tras revolver mecánicamente una mezcla de cristales de sacarosa en,
digamos, un determinado volumen de leche de vaca, podemos observar que los
primeros se disuelven homogeneizados irreversiblemente. Boltzmann hubiera dicho
que el desorden es completo y la entropía máxima. No obstante él habría estado
en un error. Para explicar este dilema, podemos considerar que si aplicamos
calor y más movimiento por un tiempo adicional, como una condición del sistema,
obtendremos una nueva estructura caracterizada por un color, textura, sabor y
hasta aroma que nos deleita y que llamamos “manjar blanco”. Además, esta nueva
estructura la podemos transformar en subestructura de otra extraordinaria estructura
que llamamos torta de panqueque con nuez.
Lo
que indica el ejemplo anterior es que las fuerzas exógenas que intervienen en
un sistema producirán ciertamente grados de desestructuración y de
homogeneización. Si estas fuerzas exógenas son consideradas como condiciones
del sistema, como por ejemplo, la fuerza de gravedad, la radiación solar, la
presión atmosférica, la humedad relativa, etc., no sólo las fuerzas endógenas
de las partículas fundamentales, sino que también la capacidad funcional de las
estructuras para transformar energía exógena y para relacionarse mutuamente,
conseguirán nuevas estructuraciones de la materia.
El
punto que se debe destacar es que la energía que ingresa en un sistema no lo
hace en forma indiferenciada, sino que mediante algún tipo específico de fuerza
o de fuerzas. A una causa determinada sigue un efecto también determinado. Este
efecto puede ser una estructuración a escala superior, como cuando se juntan
dos átomos de hidrógeno con uno de oxígeno. Sin embargo, cuando una pluralidad
de causas actúa en forma aleatoria y variable una estructuración resulta
virtualmente impredecible, no pudiendo establecerse el efecto específico que
sigue.
En
consecuencia, se puede sugerir que entropía no significa sólo homogeneización,
sino que su resultado es la estructuración, y que lo que la segunda ley de la
termodinámica expresa realmente es que en un sistema cualquiera la energía
disponible empleada para realizar trabajo no produce necesariamente uniformidad
y menos desorden. Por el contrario, esta energía se utiliza para estructurar la
materia según la funcionalidad de las estructuras y dependiendo de sus
distintas escalas, desde las más simples hasta las más complejas. Además, las
estructuras creadas obtienen un equilibrio energético y una conservación
molecular, situación que tiende a mantenerse mientras el sistema no entregue ni
absorba energía, esto es, que no sea ni causa ni efecto.
Si
se deseara aumentar al máximo la entropía, el estado final del proceso debiera
tener la temperatura más baja posible. La entropía máxima que se puede esperar
es que toda la energía haya sido empleada en el proceso de estructuración. Sin
embargo, la entropía tiene un límite que es expresado por una tercera ley de la
termodinámica: “conforme nos acercamos al cero absoluto, las energías libres y
totales llegarán a hacerse iguales”. Esta ley implica que nunca un cuerpo puede
llegar a la temperatura de cero absoluto, punto en el cual los procesos
transcurren sin pérdida de energía. El cero absoluto no puede ser alcanzado; es
inaccesible. A la temperatura de cero absoluto simplemente deja de haber
movimiento. De este modo, mientras la velocidad finita de la teoría de la
relatividad fija el límite máximo a los cambios de energía posible, la energía
de punto cero de la termodinámica les fija el límite mínimo. Esta limitación de
un proceso natural --el alejamiento asintótico de un ideal propuesto por las
nociones matemáticas de infinito y cero-- condiciona la realidad del universo.
Todos los cambios reales de energía son finitos y todo cambio de energía, por
pequeña que sea, implica pérdida. Jamás se puede alcanzar la estructuración
absoluta.
Todo
sistema, en cuanto estructura, pertenece a un sistema de escala mayor, siendo
el mayor de todos, límite absoluto de todo, el mismo universo. En este sentido,
ningún sistema puede ser considerado absolutamente cerrado, pues forma parte
del universo de una u otra manera. Y el universo, en tanto sistema, no es
cerrado, pues sus límites se van expandiendo en forma continua y permanente a
la misma velocidad que la máxima que puede alcanzar la causalidad, que es la de
la luz.
Teoría especial de la relatividad
Para
la teoría especial de la relatividad, producto del genio de Albert Einstein (1879-1955), el
acrecentamiento de la energía cinética de un cuerpo ocurre simultáneamente con
el de su masa, y alcanza a ser enorme para velocidades próximas a la de la luz,
llegando a ser infinita si la masa lograra dicha velocidad, cosa que
lógicamente es imposible experimentar, indicando que la velocidad de la luz es
una barrera infranqueable. Einstein dedujo que la energía de un cuerpo en
reposo es el producto de su masa por el cuadrado de la velocidad de la luz,
relación que se escribe en la famosa fórmula E = m c². Así, la energía
contenida en la masa es enorme (1
gramo de masa contiene 9 billones de julios, ó 25
millones de kilovatios hora). Esta realidad es de gran importancia y significa
que la energía y la masa son interconvertibles, siendo la masa un enorme
acumulador de la energía y siendo ambas dos aspectos de una misma realidad. Si
en el comienzo del universo sólo hubo energía, la masa existente ha sido el
producto de la conversión de parte de dicha energía.
La
teoría de la relatividad especial surgió para compatibilizar la idea newtoniana
de que toda velocidad, incluida la de la luz, depende del movimiento del
observador, con la idea de que la velocidad de la luz es la misma para todos
los observadores. Esta teoría, publicada por Einstein en 1905, se denomina
“especial” o “restringida” porque se refiere al movimiento a velocidad
constante respecto al observador, y se distingue de la teoría “general”,
publicada diez años después, que se refiere al movimiento uniformemente
acelerado. Analizaremos a continuación el fundamento de esta primera teoría.
Newton
supuso que para las leyes físicas de la inercia y la gravitación debe existir
un sistema de referencia absoluto. Este sistema lo atribuyó a un tiempo y un
espacio absolutos, donde los acontecimientos son simultáneos. Esta idea probó
ser una abstracción, o una simplificación de la realidad. Así, pues, mientras
los parámetros de tiempo y espacio fueron considerados absolutos, se pudo
pensar en la simultaneidad de los sucesos para distintos observadores. Pero, a
partir del descubrimiento realizado por Albert A. Michelson (1852-1931) y
Edward Morley (1838-1923) de que la velocidad del movimiento tiene un límite
absoluto de 299.793
kilómetros por segundo en el espacio vacío, Einstein
revolucionó la concepción euclidiana respecto a la infinitud y la eternidad del
universo. En primer término, si la velocidad máxima del movimiento es la de la
luz y tiene un valor absoluto, ella constituye una constante universal. Esta
velocidad máxima para la propagación de una causa se refiere tanto a los
fenómenos electromagnéticos, por ejemplo la luz, como a los fenómenos
gravitacionales, y es el tope absoluto para el movimiento de la masa.
En
segundo lugar, si la velocidad del movimiento tiene un límite máximo absoluto,
entonces el tiempo y el espacio tienen que ser relativos para un observador con
relación al cuerpo observado que se mueve, ya que la velocidad de la luz es
enteramente independiente del movimiento tanto de la fuente luminosa como del
observador. Así, dos sucesos acaecidos en lugares diferentes son o no
simultáneos dependiendo de la posición del observador. El universo no tiene un
sistema de referencia absoluto, diría Einstein. Agregaremos que los únicos
referentes absolutos para el universo son su inicio en el Big Bang, la gran
explosión que estuvo en el origen del universo, y el tiempo presente del
observador. El hecho de que el tiempo y el espacio son en sí mismos relativos y
que se relacionan entre sí a través de la velocidad de la luz, único parámetro
absoluto, llevó a Einstein a hablar, no de tiempo y espacio, sino de
espacio-tiempo.
La
teoría de la relatividad especial parte, como hipótesis fundamental, de que las
acciones no pueden propagar sus efectos con una velocidad mayor que la de la
luz. La propagación de la fuerza no puede superar la velocidad de la luz. Esta
velocidad es el límite de la propagación del efecto en el cono de luz, que
comprende los puntos espacio-temporales que son alcanzados por la onda lumínica
emitida por el punto activo. Puesto que el campo de fuerza, cuya velocidad
máxima es la de la luz, determina las relaciones espacio-temporales entre los sucesos,
no puede existir un sistema de referencia absoluto. Todos los sistemas
inerciales son equivalentes, y la contracción de las longitudes y la dilatación
de las duraciones observadas son recíprocas. En el espacio-tiempo newtoniano
podemos suponer que entre el pasado y el futuro se intercala un momento
infinitamente breve, al que llamamos el instante actual. Einstein descubrió que
lo que se intercala es un intervalo temporal finito cuya amplitud depende de la
distancia espacial entre el acontecimiento y el observador, y, en último
término, entre la causa y el efecto, pues lo percibido por el observador es el
efecto del acontecimiento.
Al
aceptar que la velocidad de la luz es constante, se debe aceptar también una
serie de fenómenos inesperados que salen de nuestra experiencia cotidiana.
Famosos son los ejemplos de Einstein empleando trenes en marcha, varas de
medida y relojes para dar a entender que para un observador los objetos tienden
a acortarse en la dirección del movimiento hasta llegar a una longitud nula en
el límite de la velocidad de la luz (contracción de FitzGerald). En dichos
objetos, para el observador, el paso del tiempo tiende a hacerse más lento,
hasta detenerse en el límite de la velocidad de la luz. Para el mismo
observador la masa de aquellos objetos en movimiento tiende a aumentar con la
velocidad hasta hacerse infinita con la velocidad de la luz (transformación de
Lorentz).
El
corolario que sigue es que la energía que se debe imprimir a un cuerpo tendría
que ser infinita para que llegara a alcanzar la velocidad máxima límite; o,
desde el punto de vista complementario, la masa de tal cuerpo que alcance la
velocidad de la luz llegaría a ser infinita en la perspectiva del observador
ubicado ya sea en el punto de partida o en el de llegada; toda la energía que
se le transfiera se va convirtiendo en masa a medida que el cuerpo se va
desplazando cada vez más cercano a la velocidad de la luz, desde el punto de
vista de dicho observador. Por ello, a la velocidad máxima absoluta, o de la
luz, no puede haber masa. De ahí que tan solo los neutrinos y los fotones, las
únicas partículas que se desplazan a esa velocidad, no tienen masa ni carga
eléctrica, y de éstos, sólo los fotones tienen únicamente energía.
La
energía que contendría la masa de un cuerpo que viajara a la velocidad de la
luz es más que el suplemento de masa que se agrega a la masa de un cuerpo
cuando es sacado del reposo y que proviene de la transformación, proporcional
al cuadrado de la velocidad, de su energía cinética en masa, según lo
establecido por Newton. Según la teoría de la relatividad, ese suplemento es
infinito. El suplemento de masa no es proporcional a la velocidad, sino que se
va haciendo logarítmica y asintóticamente infinito a medida que la masa se
acerca a la velocidad de la luz.
Einstein
dedujo que la masa y la energía son interconvertibles a la velocidad de la luz.
A esta velocidad la masa adquiere una nueva función, además de las establecidas
por Newton de inercia y gravedad. Su sencilla fórmula E = mc² afirma que la
masa es una forma muy concentrada de energía, pues el valor de la velocidad de
la luz al cuadrado es realmente grande. Esta relación fue experimentalmente
comprobada en 1932 por Cockroft y Walton, en su acelerador de partículas, al
descomponer en dos núcleos de helio un núcleo de litio, bombardeado con
protones de hidrógeno. La famosa fórmula significa que la masa es condensación
de energía y que puede también convertirse en energía.
Energía discreta
Cinco
años antes de que el citado Einstein enunciara su notable teoría, la de la
relatividad especial, y a días de comenzar el siglo XX, el 14 de diciembre de
1900, Max Planck (1858-1947), a pesar de sus propias convicciones, pero a
consecuencia de los porfiados hechos empíricos, se había visto obligado a
emitir la otra gran teoría que en el siglo XX conmocionó la física hasta sus
cimientos. Había concluido que contra toda lógica la energía de la radiación de
un cuerpo negro está cuantificada y es emitida de forma discontinua, como
unidades discretas, es decir, que la energía que se intercambia entre dos
cuerpos es en forma celular e indivisa.
Aunque
supuso que la discontinuidad reside únicamente en el intercambio de energía
entre el cuerpo y la radiación, se comprobó más tarde que el cuerpo no sólo está
conformado por unidades discretas que generan lugares espaciales, sino que
estas unidades, por el hecho de ser discretas, emiten o reciben energía también
como unidades discretas o cuantos de energía, es decir, sin continuidad alguna.
Es como una llave de agua: abierta completamente sale un chorro, el que va
disminuyendo en la medida que la llave se va cerrando; pero en un punto dado
del cierre el agua no seguirá fluyendo como un hilillo cada vez más fino, sino
que como gotas muy uniformes y cuya frecuencia irá disminuyendo con cada
apriete para cerrar la llave. Tal como la teoría de la relatividad había puesto
límite a la velocidad de la relación causal, la mecánica cuántica afirmaba que
la relación causal no es continua. El cambio en la escala más pequeña se
producía por saltos y no en forma continua. De este modo, se concluía que la
energía se transmite en “paquetes” o cuantos (de la palabra latina quantum).
A
partir de la mecánica cuántica, el mismo Einstein explicó, en 1918, el fenómeno
fotoeléctrico, o más bien, el fenómeno fotoeléctrico explica la mecánica
cuántica mejor que el de las radiaciones del cuerpo negro empleado por Planck.
Fue por esta contribución, y no por su revolucionaria teoría de la relatividad,
que él recibió el premio Nobel. El proceso de absorción de la luz y emisión de
electrones es un proceso estadístico, en el cual el átomo captura cuantos
luminosos, granos de luz, o “fotones” como él los designó, de cierta
frecuencia, y expulsa electrones, y la velocidad de los electrones expulsados
no depende de la intensidad de la luz, sino de su frecuencia.
Podemos
inferir que no existe un continuum
preexistente de espacio-tiempo, como Einstein supuso, sino que tanto el espacio
como el tiempo comienzan a existir a partir de dimensiones muy pequeñas y
discretas –las definidas por el número de Planck–, es decir, las que pueden
establecer dos o más partículas subatómicas cuando interactúan. En otras palabras,
la existencia del espacio y el tiempo está determinada por la interacción
causal de la materia. Para que estas partículas materiales puedan interactuar
necesitan poseer energía. Pero el intercambio de energía entre las partículas
fundamentales es discreto, es decir, la energía se traspasa en paquetes o
cuánticamente. Esto quiere decir que ambos, el tiempo y el espacio, no son
continuos ni infinitesimalmente pequeños, sino que son granulados,
constituyendo el número de Planck la menor dimensión de los granos de
espacio-tiempo.
LA ENERGÍA EN LA METAFÍSICA
¿Qué es la energía?
Entender qué es la energía es una cuestión
netamente filosófica. Los científicos se pueden hacer esta pregunta, pero la
ciencia no está llamada a responderla, pues su método experimental no es
suficiente. En vez, debemos usar la abstracción y la lógica a partir de las
teorías y observaciones siguientes: En 1922, Alexander
Friedmann (1888-1925) predijo la posibilidad de una explosión al inicio del
universo a partir de un denso núcleo de materia. En 1927,
conforme a las ideas matemáticas de Friedmann, el abate Georges Lemaître
(1894-1966) propuso un modelo para una teoría cosmológica del universo, postulando un estado inicial, que él llamó “huevo
cósmico”, en el que la materia estaba constreñida en un espacio tan pequeño y
denso como ello fuera posible. En 1929, Edwin P.
Hubble (1889-1953) concluyó que el creciente corrimiento al rojo en el espectro
de la luz emitida por galaxias cada vez más lejanas es debido al efecto
Doppler-Fizeau, lo que significa que, mientras más lejana se encuentre una
galaxia, ésta viaja más velozmente, de modo que las galaxias se alejan unas de
otras a una velocidad proporcional a sus distancias.
En consecuencia, podemos entender que el
universo comenzó a partir de un punto en que la infinita energía estaba
contenida en un punto adimensional y atemporal. Entonces podemos deducir de la
energía lo siguiente:
·
Ella
es primigenia porque es naturalmente anterior al universo.
·
Ella
es el fundamento del universo.
·
Ella
es el principio activo del universo y sus cosas.
·
Ella
está presente en todo el universo y en cada parte de éste
·
Ella
no posee ni tiempo ni espacio.
·
Ella
fue cuantificada, dando origen al Big Bang.
·
Ella
genera el continuo cambio y transformación que se observa en el universo.
·
Ella
desarrolla el tiempo y el espacio cuando interacciona con la materia en un
proceso.
·
Ella
no tiene ni volumen ni peso.
·
Ella
contiene los códigos por los cuales se puede condensar en específicas partículas
fundamentales altamente funcionales.
·
Ella
no es amorfa.
·
Ella
interviene en la complejificación y evolución de la materia a partir de dichas
partículas.
·
Ella
no se crea ni se destruye, solo se transforma, según expone el primer principio
de la termodinámica.
·
Ella
está presente como energía cinética cuando un cuerpo o partícula inicia, cambia
o detiene su movimiento.
·
Ella
realiza trabajo cuando es mayor que el nivel de energía del medio, que es de la
entropía o el equilibrio.
·
Ella
es efectiva cuando efectividad su intensidad se relaciona con la funcionalidad
del receptor.
·
Ella
era y sigue siendo infinita en relación a su expansión y su evolución para
satisfacer las exigencias del universo.
·
Ella
no puede existir por sí misma y debe consecuentemente estar contenida o en
dependencia de algo.
·
Ella
se estructura en psíquica y desmaterializada mediante la intención reflexionada
en la mismidad de la conciencia profunda de una persona la estructura
psíquicamente.
·
Ella
subsiste a la muerte corpórea de una persona.
·
Esencialmente,
ella es la realización del poder de Dios.
Podremos
entender la energía, en el término más genérico, como un principio de
actividad, cambio y estructuración. No es ni una cosa, una sustancia ni tampoco
un fluido. No tiene existencia en sí misma, pero está presente en todo el
universo. De hecho, el universo entero está construido de energía como su única
materia prima. Si el universo todo tuvo un mismo comienzo y si todo él está
compuesto por el mismo tipo de energía, el universo tiene unidad por origen y
composición y las leyes de la naturaleza, cuyo descubrimiento tanto ocupa a los
científicos, se cumplen para todo el universo en el curso de su historia.
Una característica de la energía es que no
tiene ni tiempo ni espacio. Estos parámetros pertenecen a la materia. Por lo
tanto, el Big Bang se originó en un punto atemporal y adimensional. Podemos
inferir que en el mismo instante del Big Bang la energía se cuantificó y se
convirtió en materia. Y en su interacción la materia comenzó a desarrollar el
tiempo y el espacio, y el universo comenzó a devenir, expandiéndose desde
entonces y desde este origen a la velocidad constante de la luz. Dadas su
densidad y su temperatura, en un comienzo y por algún tiempo el universo estuvo
constituido por un plasma abrasador y súper-denso, pero que tendía a enfriarse
y a aligerarse por estar en expansión.
La energía primordial no comenzó como algo
amorfo o indeterminado. Contenía en sí misma no solo los modos precisos y
específicos de su conversión en materia, sino que también el código de las
leyes naturales por el cual la materia interactúa, se estructura y evoluciona.
Esta idea podría ser una salida para la absurda polémica entre evolucionistas y
creacionistas que está en boga en EE.UU. Una parte de la energía se convirtió
en masa y otra parte, en cargas eléctricas bipolares. Desde luego, esta
conversión no fue tan simple y los físicos nucleares hacen enormes esfuerzos
para comprender las funciones y características de las decenas de partículas
subatómicas que surgen de las colisiones que ellos producen en aceleradores de
partículas.
Lo que puede concluirse de lo anterior es que
la energía no es una capacidad indiferenciada y amorfa que posee un cuerpo,
sino que puede transformarse en masa y carga eléctrica o ser usada por la masa
o la carga eléctrica de manera tan distintiva que llega a poseer un
comportamiento absolutamente determinado, y de este comportamiento se pueden
reconocer leyes naturales. Desde el mismo comienzo del universo la energía se
ha condensado en determinadas partículas fundamentales distintivas, siendo las
pertenecientes a cada tipo idénticas entre sí, por lo que funcionan del mismo
modo. Adicionalmente, éstas han podido interactuar e interactúan de modo
absolutamente determinado en su propia escala, y pueden estructurar cosas en
escalas superiores también de modo determinado, según las leyes naturales que
va develando la ciencia.
Algunos científicos creen observar un
completo indeterminismo en el origen del universo, pudiendo éste haber
evolucionado indistintamente y al azar en cualquier sentido. No logran
considerar el hecho de que el universo ha seguido la dirección impresa desde su
origen según las propiedades de la energía primordial, la que para nada ha sido
azarosa. La energía primigenia ha ido dando origen a la estructuración ulterior
de la materia a partir de su condensación primera en partículas fundamentales,
en un acto de creación que no tiene término y según un código preestablecido.
La conversión de la energía en materia
requirió ingentes cantidades de energía. La conversión en masa obedece a la
famosa fórmula de Einstein, E = mc², que indica la enorme cantidad de energía
requerida en su condensación en masa. Una energía (cinética) infinita —concepto
aborrecible por la ciencia, que estudia lo que es delimitado— se requirió
adicionalmente para proyectar la materia masiva desde su origen en el Big Bang
a la velocidad de la luz hacia todas direcciones. Habiéndose transformado la energía
en masa y carga eléctrica, podemos concluir entonces que la energía pasa a
constituirse en una propiedad que poseen ambos tipos de concreciones materiales
de la energía.
El universo que devino del Big Bang se
caracteriza por ser un continuo cambio y transformación. Pero todo cambio es un
proceso que se desarrolla en el tiempo y abarca un espacio definido.
Específicamente, tanto como la estructuración de la materia conformó el espacio,
puesto que un espacio es inconcebible si no es parte de una estructura, la
funcionalidad de las estructuras que transforma la energía en fuerza hizo
posible el tiempo, ya que el tiempo es generado por la relación causal.
La energía como masa y carga eléctrica
En
el curso de la historia del universo, cuyo origen fue el Big Bang, una cantidad
infinita de energía estuvo contenida en un punto espacial infinitamente pequeño.
Se puede suponer que desde dicho instante su cuantificación tuvo una consecuente
condensación en el tiempo en la medida que el espacio se fue expandiendo a la
velocidad de la luz, resultando en su conversión en masa y carga eléctrica. El efecto ha sido una creciente estructuración de
la materia. Todas las cosas del universo no han emergido con diferentes grados
de estructuración, sino que han surgido a partir de las partículas
fundamentales, como el fotón, que han sido el inicio de la estructuración de la
materia para proseguir a través de escalas sucesivas cada vez más complejas. Toda
estructura es una forma de contener energía, y la masa y la carga eléctrica se
han ido estructurando en formas cada vez más eficientes de contener y utilizar
energía.
Los fotones son paquetes muy pequeños de
energía. Aunque no masivos, ellos son las partículas fundamentales de la
materia. Se comportan como ondas y como corpúsculos al mismo tiempo, como si
fueran tanto energía como materia, ya que están a medio camino de ambas. Su frecuencia
se relaciona con el tiempo; su longitud se relaciona con el espacio. La interacción entre los fotones, que se
realiza en un campo de energía, resulta en la formación del tiempo y el
espacio, siendo la velocidad de esta interacción la de la luz. La cuantificación de la energía en la escala
del fotón, que es la escala fundamental y la menor de todas, contiene un
libreto que fue y es la transformación de esta energía cuantificada en energía
condensada. Esta segunda energía se organizó ulteriormente en dos formas
básicas, que son la masa y la carga eléctrica, de las cuales el universo se ha
ido estructurando en su totalidad. Respecto a la masa, aunque Einstein
demostrara la convertibilidad entre la energía y la masa, mediante el CERNC la
ciencia aún no logra relacionar el fotón, que es un bosón sin masa, con el
postulado bosón de Higgs, la partícula fundamental de la masa. Hasta ahora este
segundo bosón aparece en el origen de la masa, ya que se supone que, como
unidad discreta, ésta vibra en un campo propio para estructurar una pequeña
cantidad de masa. La masa es responsable de la inercia y la gravedad.
Respecto
a la carga eléctrica, ésta se manifiesta en dos estados contrarios ̶ positivo y negativo ̶ y está cuantificada con valor entero. La
carga de un signo surge del sustrato de energía simultáneamente a la carga de
signo contrario y no necesariamente en el mismo lugar, como la experimentación
lo muestra, causando gran asombro en los observadores. De la energía surge el
par de cargas eléctricas de signos contrarios y en ella este par se disuelve
cuando se vence la resistencia de la repulsión entre las cargas. Si acaso el
Modelo Estándar de la física de partículas llegara a postular el origen
fotónico de esta carga, tampoco se lo conoce. La conversión en carga eléctrica
requirió también mucha energía. La fuerza para vencer la resistencia entre dos
cargas eléctricas del mismo signo es enorme. Se calcula que solamente 100.000
cargas (electrones) unipolares reunidas en un punto, experimento imposible
debido a la su recíproca fuerza de repulsión, ejercerían la misma fuerza que la
fuerza de gravedad de toda la masa existente de la Tierra.
De
este modo, infinitos puntos o centros funcionales, atemporales y adimensionales
de energía cuantificada originan el espacio-tiempo del universo al interactuar
entre sí y relacionarse causalmente mediante también energía cuantificada,
constituyendo la base de la estructuración del universo. La expansión del
universo causa la disminución de su densidad y su temperatura, lo que en el
comienzo permitió la estructuración de las distintas partículas subatómicas y
los átomos más simples. Siempre que la materia esté considerada como masa, está
referida a las fuerzas gravitacionales y genera un campo gravitacional. Pero si
la materia está considerada como carga eléctrica, está referida a las fuerzas
electromagnéticas y genera un campo electromagnético. En ambos campos
específicos es posible la interacción de las partículas. Puesto que estas dos fuerzas
generan campos de alcance infinito, éstas son decisivas en la estructuración de
la materia en todas sus escalas posibles.
En
el estudio de las partículas subatómicas, se observa que la materia se presenta
activa de otras maneras. Si la materia está considerada como núcleo atómico,
está referida a la fuerza llamada “nuclear fuerte”, que mantiene a los protones
y neutrones firmemente unidos en el núcleo atómico, dándole estabilidad y
evitando que los protones, por poseer el mismo tipo de carga eléctrica, se
repelan entre sí y tiendan a separarse. El radio de acción de esta fuerza es de
corto alcance. En las reacciones en que intervienen leptones (electrones,
positrones, neutrinos y muones), aparece una nueva clase de interacción que es
más débil que la fuerza electromagnética, aunque muchísimo más fuerte que las
fuerzas gravitatoria y de alcance muy corto. Se la conoce como “interacción
débil”. Además de las cuatro fuerzas mencionadas, podría considerarse la fuerza
que estaría actuando en la escala fundamental que da cuenta de la unión de la
masa con la carga eléctrica, pues es claro que una carga eléctrica no puede
existir sin estar asociada a una masa. Esta fuerza debiera ser poderosísima,
pues tanto los electrones como los protones son extremadamente estables. Ambos
poseen masa y carga eléctrica, y son también las partículas que siempre
aparecen después de la desintegración de partículas con mayor masa. Hasta ahora
no se ha construido algún acelerador de partículas lo suficientemente poderoso
como para desintegrarlos y separar la masa de la carga eléctrica.
Lo
que puede concluirse de lo anterior es que la energía no es una capacidad
indiferenciada y amorfa que posee un cuerpo, sino que es un principio que puede
transformarse en masa y carga eléctrica o ser usada por la masa o la carga
eléctrica de manera tan distintiva que llega a poseer un comportamiento o
función absolutamente determinado, y de este comportamiento se pueden reconocer
leyes naturales. Desde el mismo comienzo del universo la energía se ha
condensado en determinadas partículas fundamentales distintivas, siendo las
pertenecientes a cada tipo idénticas entre sí y funcionan del mismo modo.
Adicionalmente, éstas han podido interactuar e interactúan de modo
absolutamente determinado en su propia escala y pueden estructurar cosas en
escalas superiores también de modo determinado. Esto resulta evidente en cosas
de escalas primitivas, como partículas subatómicas, átomos y moléculas. La
complejidad de las estructuras de escalas superiores opaca este hecho de una
funcionalidad específica y determinada.
La energía en
evolución
Haremos el esfuerzo de intentar aproximarnos
a la realidad desde la perspectiva de la energía y no de la materia.
Consideremos que esta última ha sido el objeto material de los filósofos desde
la antigüedad. Ni Heráclito, para quien todo es devenir, filosofó sobre la
energía. La razón es que el concepto de energía surgió con la ciencia moderna,
recién a partir de la segunda mitad del siglo XIX. Ello quiere decir también
que nuestro esfuerzo filosófico será hecho sobre fundamentos construidos por la
ciencia y que ya revisamos.
El
universo, considerado después del Big Bang, es el objeto de estudio tanto de la
ciencia como de la filosofía, disciplinas que han encontrado en el análisis de
las relaciones y de las causas la posibilidad del conocimiento objetivo. Las
anteriores afirmaciones, de carácter más bien filosófico, pueden ser hechas
ahora y después de decisivos descubrimientos y desarrollos científicos. Estos
descubrimientos y desarrollos están relacionados con la energía y la materia,
la masa y la carga eléctrica, el tiempo y el espacio, la causa y el efecto, la
fuerza y la estructura.
El Big Bang marca el principio del universo y
también lo más antiguo que nos es posible llegar a conocer. Lo que ocurrió antes
de este singularísimo evento nada podemos conocer, pues nuestro conocimiento
proviene de la experiencia u observación acerca el universo. En la experiencia
científica podemos observar y medir la energía —presión, temperatura, fuerza,
etc.—, pero no directamente, sino que en los objetos materiales. Podemos
concluir que la energía no tiene existencia en sí misma. Sin embargo, si
afirmamos tal cosa, podemos inferir que ella debió previamente haber estado
contenida en alguna entidad. Los conceptos bíblicos de “creación” y del
universo como “soplo divino” comienzan a adquirir un significado objetivo.
A
partir de la famosa ecuación de Einstein, de que la energía es igual a la masa
por la velocidad de la luz al cuadrado, se puede concluir con algo que no es
tan evidente: que la energía no existe por sí misma, sino que está vinculada a
algo. En nuestro universo ese algo es material, como la masa o la carga
eléctrica. Se podría afirmar también que previo al Big Bang, toda la infinita
energía que compone el universo, ya sea como materia o vinculada a la materia,
estuvo contenida como su emanación en un agente que muchos denominan su
creador, por lo que Big Bang se puede definir como una cuantificación instantánea,
irreversible y definitiva de energía infinita, creando nuestro material
universo en dicho instante. Sigue a continuación la idea de que la energía que fue
cuantificada formando el universo no termina en desorden, sino que es utilizada
para estructurar la materia.
Aunque
este agente, que algunos pueden llamar Dios, pudiera estar al comienzo de la
existencia del universo, su acción posterior sobre éste proviene de haberlo
creado con capacidad para evolucionar y estructurarse en formas cada vez más
complejas a partir de lo más simple: la energía cuantificada. Esta idea difiere
radicalmente del pensamiento tradicional, anevolutivo y fundamentalista, que ha
sido influenciado por el Génesis, del
que se deduce que la creación consistió en un conjunto de actos divinos
efectuados en el principio de los tiempos y para todos los tiempos. Pero este
agente no creó las cosas en el inicio, sino que entonces la infinita energía ya
contenía el código para todas las leyes naturales que comandan el
funcionamiento del universo y que estuvo condicionada para condensarse en
determinadas partículas fundamentales tan específicamente funcionales que
conforman una materia con capacidad para, en el curso del tiempo, estructurarse
indefinidamente y evolucionar en infinitas formas a través de una multiplicidad
de escalas. Desde luego, esta idea contradice la afirmación de San Agustín (354-430)
de que Dios creó el universo ab nihilo,
es decir, de la nada.
Si
al universo le suponemos un comienzo, como se desprende con fuerza cada vez
mayor de todos los descubrimientos cosmológicos que se han ido efectuando, para
comenzar a existir, la materia necesitó de un acto de creación por parte de un
agente externo a ella, como se ha dicho más arriba. Aunque sostengamos con
Stephen W. Hawking (1942- ) que la materia salió de la nada a través de una
separación de ella y su contraria, la antimateria, debió necesitar de todos
modos de un agente externo al universo que de su emanación haya, en un momento
dado y con gran traspaso de energía, producido o separado estas dos existencias
mutuamente extinguibles, pero generadoras a su vez de energía. Algo similar puede
decirse de Ernst Pascual Jordan (1902-1980), quien postuló que no existe
diferencia energética alguna entre el universo de cosas y el universo vacío,
pues a la energía ligada a la masa se podría restar la energía gravitacional,
ambas supuestamente de un mismo valor equivalente.
Una
explicación a esta correlación energética puede residir en la posibilidad de
que la fuerza gravitacional esté vinculada a la energía primigenia del acto
creativo del Big Bang que propulsó radialmente la masa a la velocidad de la
luz, siendo la masa misma condensación de la energía primigenia. Según esta
teoría que he propuesto el Big Bang sería una especie de tronco o base para
toda la masa del universo, uniendo dicho acto al comienzo del universo con el
momento presente. En un segundo punto de vista, la de cada observador en
particular—o la de cada cosa existente— el Big Bang envuelve su propio universo.
Así, pues, el Big Bang, que no sería otra cosa que la emanación divina o
energía primordial cuantificada entonces, es el instante del comienzo de la
creación y es igualmente el capullo que envuelve todo el universo. Estas ideas
parecen menos fantásticas e inverosímiles que muchas de las postuladas por
eminentes cosmólogos, quienes, fieles a sus principios científicos y fórmulas
matemáticas, no han querido tal vez introducir factores meta universales en una
realidad que forzosamente limita con lo que transciende el universo.
Pero
el ulterior desarrollo y evolución del universo no necesita ni de una causa
extra-natural ni de una causa final para ser explicado. Reeditando en parte la
noción deísta dieciochesca de deus ex
machina, los procesos materiales prescinden de la causalidad divina y
adquieren autonomía inmanente en razón del determinismo de la causalidad y de
la capacidad inmanente de la materia para estructurarse. La estructuración que
la materia en definitiva actualiza es aquella que le es posible según las leyes
que la rigen y según la capacidad de subsistencia que la funcionalidad
resultante de una estructuración particular le confiere.
Cabe
agregar que si el curso de la evolución del universo tiene algún sentido más
allá de la estructuración histórica que ha experimentado la materia, no es
resorte de la ciencia para determinarlo. Por parte de la finalidad, si acaso la
evolución y la estructuración del universo tienen un propósito, una intención,
una causa final, es algo que es imposible inferir por su solo conocimiento. Y
el hecho comprobable de su progresiva complejificación, en términos de Pierre
Teilhard de Chardin (1881-1955), es insuficiente para concluir que existe
necesariamente una intencionalidad divina, aunque no lo es ciertamente para
concluir sobre su imposibilidad. Simplemente, el conocimiento objetivo no puede
determinarlo.
Sin
embargo, el hecho de que el universo ha estado evolucionando desde su inicio y
que seguirá haciéndolo eternamente nos indica que la creación es energía que
emana permanentemente desde el principio y es fuerza que continúa estructurando
la materia. Las anteriores nociones son las que separan abruptamente la
mentalidad científica de la mítica. En la actualidad podemos pensar que desde
el primer instante de su existencia la materia tuvo las características que no
sólo le permitieron adquirir infinitas formas, sino también la energía para ir
conformando estructuras cada vez más complejas y funcionales. Es maravilloso
saber que la materia que compone el universo surgió con una capacidad
intrínseca para desarrollarse y evolucionar ilimitadamente, pero según leyes y
relaciones de causa-efecto muy determinadas.
La relación causal
La
fuerza se ejerce por el traspaso de energía entre dos cuerpos, y este traspaso
se verifica a través de la fuerza y produce el cambio, con lo que se explicita
la relación entre la causa y el efecto. La fuerza es la propiedad de la materia
que permite que sus partes se relacionen causalmente en sus distintas
manifestaciones a través de la energía. Toda relación de causa-efecto significa
cambio y el vínculo entre una causa y un efecto es la fuerza. Una causa es el
ejercicio de una fuerza que tiene por término un efecto. En la relación causal
la causa genera una fuerza que el efecto absorbe y, en esta acción, ambos son
modificados de alguna manera. La fuerza genera la relación causal al actualizar
la energía. Un efecto es producido por la fuerza, recibiendo la energía que
ésta porta. El ejercicio de una fuerza requiere contener energía en alguna
forma, ya sea acumulada, como portadora (energía potencial), ya sea en
movimiento, como transmisora (energía cinética). La fuerza es el vehículo de la
energía que transita a lo largo de un acontecimiento entre una causa y un
efecto. El cambio es el producto de la transferencia de energía por medio de la
fuerza que produce estructuraciones y desestructuraciones en los cuerpos
durante un acontecimiento o proceso.
Puesto
que en toda relación causal se produce una secuencia temporal, la fuerza es
aquello que se interpone entre el “antes” y el “después” de tal acontecimiento;
ella constituye el “ahora” del acontecimiento. En todo cambio hay traspaso de
energía de acuerdo a la primera ley de la termodinámica; todo cambio es
irreversible, según su segunda ley. Por lo tanto, podemos subrayar que la
fuerza genera el devenir y desarrolla el tiempo. Los acontecimientos conforman
un proceso que genera un tiempo y un espacio para efectuarse. Una relación
causal es el proceso, y depende de la cantidad de energía que se transfiere y
de la velocidad de la transferencia. Un cambio puede ser tan imperceptible como
la evaporación del agua en un vaso en el ambiente de una pieza o tan explosivo
como la oxidación de un volumen de hidrógeno. También entre la causa y su
efecto se genera un tiempo y un espacio, siendo la relación más rápida la que
alcanza la velocidad de la luz. El espacio generado en una relación causal
adquiere significación sólo cuando la causa y su efecto se relacionan entre sí;
antes son solo campos de fuerza de ambos, causa y efecto, que no se relacionan
aún.
Un
solo acontecimiento, una sola relación causa-efecto, no logra decirnos mucho
acerca del espacio-tiempo: tan sólo que un acontecimiento separa un antes de un
después en algún lugar. La dimensión espacio-temporal es el conjunto de los
múltiples acontecimientos particulares que están sucesivamente relacionados en
un proceso, porque se van actualizando en un tiempo determinado, que es el
presente para un determinado lugar del espacio. Pero esta dimensión no puede
ser únicamente lineal, ni tampoco unidimensional. El tiempo no es independiente
del espacio, pues la sucesión de acontecimientos no se da únicamente en un
punto espacial, sino que abarca un tejido interdependiente de distintos
acontecimientos cuya correlación es asunto de la posición en el espacio no sólo
del observador, que es un referente particular, sino del big bang, que es el
referente absoluto del universo. El universo es el conjunto de las
interrelaciones causales que tiene su origen en el Big Bang. Y a causa de este
origen común y estar compuesto por la misma energía, aquél tiene unidad y sus
leyes naturales se cumplen en todo tiempo y lugar.
La
acción de la materia no ocurre en el espacio-tiempo, sino que produce el
espacio-tiempo. La relación de causalidad se da tanto directamente, mediante el
contacto entre corpúsculos y cuerpos, como indirectamente, mediante los campos
de fuerzas gravitacionales y electromagnéticos. Einstein descubrió que el fotón
es la partícula encargada de las relaciones de causalidad electromagnética a
distancia. De modo distinto, sin intervención de una supuesta partícula
gravitacional, pero a causa de la funcionalidad gravitacional de la masa se
produce la causalidad de la gravitación, y ello es efecto de la expansión del
universo.
El
espacio es propio de la estructura, y el tiempo, de la fuerza. Entonces,
nuestro universo no es el campo espacio-temporal donde juegan fuerzas y
estructuras, sino que el juego mismo es el espacio-tiempo desarrollado por la
interacción fuerza-estructura. Si su origen primigenio fue una energía infinita
contenida en un no-espacio, su evolución en el curso del tiempo ha seguido el
transcurso de una continua y cada vez más compleja estructuración, la cual ha
ido desarrollado el espacio. En el universo existen un límite inferior y un
límite superior para la acción de la causalidad. El límite inferior es la
dimensión del cuanto de energía, dado por el número de Planck, y que determina
la escala más pequeña para la existencia de la relación causal. El límite
superior para la relación causal se refiere a la velocidad máxima que puede
tener el cambio, que es la de la luz.
La
explicación de las anteriores afirmaciones se encuentra en dos consideraciones
que son importantes. Por una parte, la energía no tiene existencia en sí misma,
sino que a través de la materia. La materia en sí misma es condensación de
energía. Pero también la materia es el medio a través del cual la energía fluye
de un lugar a otro. Por la otra, la materia no es un algo indiferenciado, sino
que estructurado. Al decir estructurado me refiero a dos características. En
primer lugar, una estructura está compuesta por estructuras de escalas menores
y forma parte de estructuras de escalas mayores, y en segundo término, toda
estructura es específicamente funcional, es decir, emplea la energía para
ejercer fuerza de manera específica. Las leyes de la termodinámica se refieren
a la cantidad de energía. Evidentemente, la energía puede medirse por la
cantidad, pero en la energía convertida en fuerza gracias a la funcionalidad
específica de cada estructura se mide más bien la calidad. Por ejemplo, la
energía contenida en el azúcar que la sangre lleva al cerebro es transformada
por las neuronas en complejos pensamientos, tales como relacionar conceptos tan
abstractos como materia, energía, estructura y fuerza. Así, en este ejemplo se
pueden distinguir la física, la química, la biología, la psicología y la
filosofía.
En
síntesis, puntos atemporales y adimensionales de energía, condensadas en masas
y cargas eléctricas funcionales y estructuradas naturalmente según las “leyes
naturales”, generan espacio-tiempo al interactuar entre sí. Inversamente, masas
y cargas eléctricas estructuradas en la escala máxima de estructuración, que es
la conciencia de sí misma de la persona, generan racional, afectiva y
efectivamente productos psíquicos unificados que estructuran la energía
indeleblemente al “reflexionarla” en conciencia profunda, como intentaremos ver
a continuación.
LA ENERGÍA EN LA PARAFÍSICA
Todo
el universo está hecho de energía y nada de lo que allí pueda existir puede no
estar hecho de energía. Incluso aquello que llamamos espíritu es energía. El
universo conforma una unidad en la energía y no admite dualismos
espíritu-materia, como los postulados por Platón, Aristóteles o Descartes. La
diferencia entre el mundo físico y el mundo para-físico es que el primero es cuantificación
y condensación de energía en materia estructurada y podemos sentir sus efectos,
en cambio, el segundo no lo sentimos, pero podemos postular que su energía
puede estructurarse en unidades que no son perceptibles por no tener efecto en
la materia. Lo “espiritual” vendría a ser la estructuración de la energía a
través de la conciencia profunda. El
dominio de la ciencia está limitado a lo que puede ser empíricamente estudiado
y probado, que es virtualmente todo lo que conocemos con mayor o menor certeza.
En consecuencia, aquello que estamos postulando aquí está al margen de nuestro
conocimiento, lo que no significa que no pueda pertenecer a la realidad del
universo, ya que ésta es más grande de lo que podemos conocer. Además, está en
línea con los fenómenos parapsicológicos.
Si uno acepta que todo lo que existe
en nuestro universo está compuesto de materia y energía, la pregunta ¿qué parte
de mí puede subsistir a mi muerte, si acaso algo puede subsistir? genera más
preguntas de las que responde. Así, ¿qué naturaleza tendría ese algo?, ¿cómo se
generaría ese algo?, ¿cuál sería su sustento?, ¿se identificaría ese algo con
el yo?, ¿qué es el yo?, etc. Cualquier respuesta que se puede dar entra en el
terreno de la hipótesis. Además, estas preguntas tratan de asuntos imposibles
de verificar experimentalmente por pertenecer a un ámbito que existiría más
allá de nuestra experiencia empírica.
Un principio de respuesta se
encuentra al considerar la noción de “conciencia”. Allí podemos distinguir al
menos tres tipos de conciencias progresivas e incluyentes. 1. Conciencia de
algo en tanto sujeto de una acción que puede afectarme. En esta categoría están
los fenómenos naturales, incluyendo las acciones instintivas de los animales, y
las acciones intencionales de otras personas. 2. Conciencia de sí en tanto
saber primero que se es parte individual de un entorno de tiempo y espacio, y
segundo que se es sujeto de acciones tanto físicas e instintivas como
intencionales que afectan a otros. 3. Conciencia profunda en tanto saberse y
sentirse sujeto con un yo mismo que es singular y subsistente.
Desde el Big Bang toda
la evolución del universo ha consistido en que la energía primordial se ha
transformado en estructuras materiales cada vez más complejas y de escalas cada
vez mayores siguiendo el código impreso en la misma energía, que son las leyes
naturales. Con la aparición del ser humano, como ser inteligente y libre, por
vez primera en esta historia la estructuración llega a ser de la misma energía.
Una persona puede ser definida por las funciones de su cerebro material
compuesto por neuronas, neurotransmisores e impulsos eléctricos. Éste es capaz
de generar un pensamiento reflexivo que es tanto abstracto como racional,
pudiendo producir 1. conceptos y conclusiones lógicas, 2. a partir de la
combinación con la afectividad y la efectividad, producir sentimientos e
intenciones y 3. Actuar intencionalmente para afectar a otros y a uno mismo. En
una primera instancia esta multifuncionalidad de sus subestructuras psíquicas
es unificada por la conciencia de sí, preocupada como el resto de los seres
vivos por sobrevivir y reproducirse. En una segunda instancia, cuando la
persona reflexiona sobre el por qué de sí misma, llegando a la conclusión de su
propia y radical singularidad, la multifuncionalidad psicológica es unificada
por y en su conciencia profunda, o yo mismo.
La
mismidad
La estructura funcional que nos
preocupa ahora es el ser humano. Entre sus subestructuras, se encuentra un
cerebro. Incluido el de los animales con sistema nervioso central, ésta es la
única estructura en el universo conocido que entre sus funciones posee
funciones psicológicas. Lo que caracteriza exclusivamente el cerebro humano son
las funciones psicológicas de un intelecto con pensamiento abstracto-racional,
una afectividad de sentimientos y una efectividad intencional y libre.
Precisamente, en estas características el cerebro humano se diferencia de la
estructura psíquica común a los animales superiores, la que se caracteriza por
desenvolverse en una escala inferior respecto a lo humano, ya que posee las
funciones psicológicas del instinto, las imágenes y las emociones. El cerebro
humano genera un pensamiento reflexivo que es abstracto y racional, pudiendo
producir primariamente ideas y conclusiones lógicas, y secundariamente, a
partir de la combinación con la afectividad y la efectividad, producir
sentimientos e intenciones. Estas funciones específicamente humanas definen al
ser humano como persona. Las estructuras cerebrales que las generan no
aparecieron desde un platónico “Mundo de las Ideas”, sino que surgieron en el
muy material curso de la evolución biológica.
En una primera instancia esta
multifuncionalidad de las subestructuras psíquicas humanas es unificada por la
conciencia de sí, preocupada como el resto de los seres vivos por sobrevivir y
reproducirse. La ventaja de esta conciencia fue un salto cuántico importante en
el proceso de la evolución biológica. A diferencia de la conciencia de lo otro,
común a humanos y animales, la conciencia de sí reflexiona sobre sí misma en su
relación con otros individuos, sean cosas inanimadas, animadas o semejantes, y
proyecta y determina cursos de acción intencional relacionados principalmente
con la supervivencia y reproducción propia. La generación del yo individuo,
como estructura psíquica, se asienta en la materialidad biológica de un cerebro
constituido de células muy diferenciadas, que son las neuronas, y es producto
de la mente humana y sus funciones psicológicas en toda su actividad racional y
abstracta, en su afección de sentimientos y en su consiguiente proyección
intencional. Como en los animales, la naturaleza de esta estructura psíquica es
propiamente material, en el sentido de consistir en átomos y moléculas, es el
producto de las fuerzas fundamentales mediadas por la compleja estructura
neuronal del cerebro y constituyen una estructura de energías específicas,
principalmente de carácter electroquímico. La particularidad del sistema
nervioso central es que el producto de su funcionamiento es psíquico, como el
concepto, el sentimiento y la intención.
En una segunda instancia, cuando la
persona reflexiona íntimamente sobre el por qué de sí misma, en una complejidad
de pensamientos, sentimientos y proyectos, llega a su propia y radical
singularidad. Entonces la multifuncionalidad psicológica es unificada por y en
la conciencia profunda, o yo mismo. Lo crucial de esta actividad es que este yo
mismo refleja el yo individual dentro de una cosmovisión particular que el yo
va conformando, generando y creando en su propia historia de experiencias, vivencias,
representaciones, conocimientos, sentimientos y acciones intencionales. Esta
cosmovisión refleja el proyecto de vida que la persona construye. Allí se
perfilan lazos de amor, justicia, solidaridad, bondad y misericordia y sus
opuestos. En esta acción cognoscitiva, afectiva e intencional el yo adquiere autonomía
e independencia, transcendiendo la materia del universo. Esta reflexión amplía
la conciencia de sí individual para descentrar la acción de sí mismo y
considerar y valorizar la complejidad del universo, incluyendo una intuición de
lo transcendente.
La generación de una mismidad
singular transcendente como reflejo las actividades psicológicas humanas es el
máximo logro de la evolución de la materia. Este yo mismo es precisamente lo
esencial de la persona. Ocurre cuando la materia-energía, a través de la
actividad inteligente, afectiva e intencional de su conciencia profunda,
estructura la energía en una identidad psíquica que comprende la totalidad de
la singularidad de su persona. Se produce una conversión de la energía cuántica
en energía psíquica. Se trata de la generación de una estructura única
inmaterial. En la reflexión introspectiva de la conciencia profunda el yo mismo
se establece en una escala superior no material de energías que caracterizan únicamente
las funciones psicológicas. Es decir, la persona va generando durante el curso
de la vida una estructura inmaterial de energías psíquicas, la que se va
constituyendo en forma independiente de las leyes de la termodinámica y, por lo
tanto, es subsistente, única e
irrepetible. La energía que la conciencia profunda estructura es lo que
corrientemente se llama alma espiritual. Esta alma no es una cosa, ya que no
contiene materia. Tampoco es objeto del conocimiento sensitivo. Simplemente
existe y se identifica plena y totalmente con el yo mismo. La
estructuración de la energía que una persona efectúa en el curso de su vida se
realiza en el tiempo y el espacio y en la racionalidad, los sentimientos y la
intencionalidad. Todas estas características serían partes integrantes de esta
estructuración y le conferirían un modo
de ser y actuar para una eternidad.
En resumen, en la escala de la
estructura humana de la cognición, la afectividad y la efectividad nosotros
encontramos respectivamente el pensamiento racional y abstracto, los
sentimientos y la acción intencional. En esta escala los productos psíquicos
del sistema nervioso central se unifican en la conciencia de sí, que de todos
los seres en el universo sólo los humanos tenemos la capacidad para
estructurar. Cuando las representaciones abstractas y lógicas, los sentimientos
desprovistos de pulsiones biológicas y la voluntad libre reflejan su singular
mismidad, que es el reflexionar sobre su existencia, surge o se estructura la
conciencia profunda en la persona. Esta estructuración es en efecto una
estructuración de la energía psíquica. Y aunque estos contenidos de conciencia
unificados ahora en la conciencia profunda estén asentados en el sustrato
material de la estructura neuronal, sus neurotransmisores y sus impulsos
eléctricos pasan a independizarse de la materia y a tener existencia
subsistente en la unidad de esta conciencia, pues ésta ya no constituye una
estructura de la materia, sino de la energía. Es así que los seres humanos
somos los únicos seres del universo que auto-estructuramos energía psíquica.