Física en la ciencia-ficción
La ciencia-ficción se encarga de hacer realidad hipótesis y teorías que no son posibles en nuestro mundo con un salto de fe con triple tirabuzón y palabras muy largas y complicadas que entienden los científicos de esos mundos. A nadie le sorprenden las naves y los viajes de Star Wars pero, ¿qué pasa cuando intentamos no alejarnos tanto de nuestra realidad? Cuanto más verosímil se quiere ser añadiendo los mínimos elementos de fantasía, más leyes físicas fallan sin darnos cuenta. La gravedad es la primera en ser ignorada. En todas las pelis vemos saltos que ni los atletas profesionales serían capaces de hacer. Aun así, hay veces que por sentido común podemos pensar que son reales pero la física nos dice que es imposible.
Un ejercicio interesante es, en vez de regirnos por los parámetros que nos da el mundo en el que vivimos, coger otros que inicialmente son inamovibles. Es el caso de Doña Valentín de One Piece, (Vídeo - Youtube) un personaje que tiene la capacidad de cambiar su masa, que no su peso, a voluntad entre 1 kg y 10000 kg. El uso de sus habilidades en un mundo que toma muchos elementos del real hace que sea difícil distinguir qué es puramente ficción y qué lo es de manera inintencionada. En este caso podemos ver dos ejemplos distintos: un elemento claro de ciencia-ficción que ya esperábamos que no fuera real y otro que por sentido común podría parecer real pero no es el caso.
Debemos partir de que violamos la ley de conservación de la materia, pero veremos que aún en este supuesto debemos ignorar otras tantas leyes. Una de las primeras habilidades que utiliza es reducir su peso a 1 kg para poder flotar. Con unas pocas cuentas podemos ver qué pasaría de verdad en este caso. Supongamos, valiéndonos de las medias estadísticas, una altura de 165 cm y un ̈peso ̈ de 55 kg además de obtener la densidad media del cuerpo humano: 933 kg/m 3 . Si reducimos el peso a 1 kg sin variar el volumen obtenemos una nueva densidad de 16,96 kg/m 3 que en comparación con la densidad del aire de 1.2 kg/m 3 sigue siendo mucho mayor. Sin entrar en física de fluidos con su parámetro para la viscosidad, sólo por el principio de Arquímedes sería imposible que flotara, un resultado muy diferente al fantasioso, pero no pasa nada, esto ya nos lo esperábamos.
Además, al reducir tanto su peso gracias a la segunda ley de Newton, , podemos deducir qué otras cosas también resultarían imposibles. Sin entrar en las fuerzas necesarias para poder moverse por sí misma, supondremos que se puede mover de la misma manera que antes, encontramos un gesto contencioso. ¿Cómo es posible que se agarre al paraguas y pueda girarlo? En la ley tenemos la masa y la aceleración que al multiplicarlas nos da la fuerza que se ejerce. Si reducimos la masa aun teniendo la misma aceleración las fuerzas que podemos ejercer son mucho menores. Sujetar el paraguas pasa a ser una tarea imposible en esta situación. Esto se puede entender todavía de manera intuitiva, cuanto menor masa tenga un objeto más fácil es moverlo. Este caso es el inverso, si no tenemos la masa suficiente para ejercer la misma fuerza necesitamos una aceleración mayor.
En lo que ya empieza a fallar el sentido común es la velocidad de la caída. Si la forma y el volumen son siempre los mismos el rozamiento que se ejerce al descender es el mismo, la aceleración del campo gravitatorio es la misma para todos los cuerpos, solo cambia la fuerza que se ejerce. Con esto tenemos que si en un principio el empuje del aire no era suficiente para mantenerla a flote cuando pesaba 1 kg al aumentar su peso la caída no cambiaría de aceleración. En el momento que después de flotar empieza a pasar a los 10000 kg ya mencionados gradualmente se ve cómo va acelerando cada vez más. Con todos los supuestos que hemos tomado esto obviamente no pasaría, el cuerpo al caer aceleraría, pero al mismo ritmo desde el instante en el que está en su punto más alto hasta que toque el suelo. Es más, con el rozamiento del aire los cuerpos en caída tienen una velocidad límite, entonces, una vez alcanzada, daría igual el cambio de la masa, sería imposible ir más rápido sin cambiar la forma.
En este caso se ve claramente que poder cambiar la masa de una persona a voluntad es irreal. Además, haciendo las cuentas vemos que ni siquiera sería posible volar de esta manera pero ninguna de estas cosas es algo que nos sorprenda. En cambio, que al cambiar la masa del cuerpo cambie la aceleración de la caída a trompicones según cambia la masa sin que cambie la forma es falso. Esto ya lo demostró Galileo hace 500 años lanzando 2 bolas de cañón de tamaño similar pero de distinto material y por consiguiente peso. Ambas llegaron al suelo al mismo tiempo ya que el campo gravitatorio acelera todos los cuerpos por igual, lo que cambia es la fuerza resultante debido a la masa como dice la segunda ley de Newton. Si esto no ocurre en nuestro día a día es porque el aire ejerce un rozamiento y entonces la forma del objeto entra en juego a la hora de ver cómo cae y a qué ritmo. También se puede ver este ejemplo de manera más amplia utilizando una cámara de vacío. En estas circunstancias se ve que dos objetos de masa muy dispares como una pluma y un martillo caen al mismo ritmo.
Figura 1: En una cámara de vacío se ve que bajo la acción de la gravedad todos los cuerpos sufren la misma aceleración.
Al final en la ciencia-ficción todo esto da igual, es un mundo distinto y las cosas pueden funcionar como el autor quiera. Lo que resulta curioso es qué elementos heredados del mundo real tomamos de manera intuitiva y resultan ser ficción accidental.
