De la energ¨ªa al orden

Disponiendo de suficiente energ¨ªa podemos resolver casi todos los problemas de la humanidad que admiten soluciones tecnol¨®gicas. As¨ª podemos disponer de agua dulce desalinizando agua de mar o podemos secuestrar di¨®xido de carbono inyect¨¢ndolo en el fondo de los oc¨¦anos para paliar el efecto invernadero. Actualmente el ritmo de consumo de energ¨ªa primaria de nuestra especie supera los 12 teravatios, potencia equivalente a la de 120.000 millones de bombillas de 100 vatios, 20 bombillas per capita. Para vivir nuestro cuerpo s¨®lo se necesita el equivalente de una bombilla, 2.000 kilocalor¨ªas por d¨ªa, por lo que el consumo correspondiente a las otras 19 bombillas corresponde a vivir bien. Para los pa¨ªses m¨¢s ricos la relaci¨®n es de uno a cien, es decir consumen cien veces m¨¢s que lo necesario para sobrevivir. Esto es un problema, pero hoy nos interesa otro.

Resulta que la energ¨ªa no se consume. Desde el siglo XIX se sabe que la energ¨ªa se conserva rigurosamente y desde el siglo XX se sabe que esta ley proviene de una caracter¨ªstica importante de las leyes b¨¢sicas de la f¨ªsica: que ayer eran las mismas que hoy. Entonces, si no se consume la energ¨ªa sino que s¨®lo se transforma de unas formas en otras, ?por qu¨¦ es tan importante tener fuentes de energ¨ªa? ?Qu¨¦ caracter¨ªstica tiene la energ¨ªa por la que pagamos -la electricidad, el gas o la gasolina- que no tenga la energ¨ªa en la que esta al final se transforman, el calor? La respuesta es que las primeras son energ¨ªas estructuradas, ordenadas en movimientos colectivos de electrones o en enlaces moleculares, mientras que el calor es energ¨ªa t¨¦rmica, la energ¨ªa contenida en los movimientos desordenados de part¨ªculas de todo tipo.

Lo que nos interesa es el orden y nos interesa porque lo transformamos en nuevo orden, un orden ¨²til. Eso es la vida, crear orden local a partir de la energ¨ªa ordenada que se elimina en forma de calor y eso es lo que nosotros como individuos de una especie animal hacemos d¨ªa tras d¨ªa, mientras no estemos destruyendo. Cuando pensamos creamos un cierto orden en nuestra actividad neuronal, que lo sacamos del orden contenido en los enlaces moleculares de nuestros alimentos. Por eso nuestro cerebro llega a consumir hasta un 20% de la energ¨ªa que necesitamos para vivir.

El Sol transforma cerca de cinco millones de toneladas de masa por segundo en energ¨ªa, seg¨²n E = m c2. Una parte importante de esta energ¨ªa sale en forma de radiaci¨®n electromagn¨¦tica, en particular luz, y una peque?¨ªsima parte de esta energ¨ªa es interceptada por nuestra Tierra, a un ritmo de unos 250 vatios por metro cuadrado de superficie terrestre tras descontar la radiaci¨®n reflejada. Al mismo ritmo emite la propia Tierra, tambi¨¦n como onda electromagn¨¦tica, en particular en el infrarrojo, la energ¨ªa que absorbi¨® y por eso su temperatura es pr¨¢cticamente constante. Casi todo lo que ocurre biol¨®gicamente en nuestro planeta es el resultado de transformar la radiaci¨®n electromagn¨¦tica incidente, caracterizada por la temperatura de la superficie del Sol, unos 6.000 grados cent¨ªgrados, en la saliente, caracterizada por la temperatura de la atm¨®sfera terrestre de unos 0 ?C. La primera est¨¢ mucho m¨¢s ordenada que la segunda. La energ¨ªa est¨¢ mucho m¨¢s agrupada y localizada ya que un fot¨®n de la primera tiene la misma energ¨ªa que 20 fotones de la segunda. Ordenar quiere decir tener los 20 pares de calcetines en un caj¨®n y no distribuidos por toda la casa. Pues lo mismo ocurre con la luz visible comparada con la radiaci¨®n infrarroja.

Cuando consumimos orden para crear nuevo orden pr¨¢cticamente siempre el balance total es negativo: los cient¨ªficos decimos que se genera entrop¨ªa, porque la entrop¨ªa es nuestra forma de cuantificar el desorden. Cuando firmamos un contrato con una compa?¨ªa el¨¦ctrica, compramos una fuente de orden que nos permite utilizarlo para transformarlo, por ejemplo, v¨ªa un reproductor de CD, en unas ondas de presi¨®n del aire ordenadas seg¨²n una partitura de Mozart y que finalmente se transforman en calor del aire o de los materiales que las absorben. La entrop¨ªa globalmente siempre crece y la lucha que caracteriza la vida es la creaci¨®n de orden local y temporal, que extrae de la energ¨ªa altamente ordenada, desordenando concomitantemente el entorno. Nuestro anhelo por las fuentes de orden -no olvidemos que ordenar es mandar-, nos puede llevar a ser inmensamente destructivos y por lo tanto generadores de desorden, all¨¢ donde nos moleste poco. Esto se llama guerra. Pero incluso con la mejor voluntad y el m¨¢ximo conocimiento de las leyes de la naturaleza, el desorden siempre aumenta globalmente.

Crear islas de orden en un oc¨¦ano de desorden creciente es la raz¨®n de lo que se entiende por consumo energ¨¦tico.

Rolf Tarrach es catedr¨¢tico de F¨ªsica en la Universidad de Barcelona.