De la energía al orden

Disponiendo de suficiente energía podemos resolver casi todos los problemas de la humanidad que admiten soluciones tecnológicas. Así podemos disponer de agua dulce desalinizando agua de mar o podemos secuestrar dióxido de carbono inyectándolo en el fondo de los océanos para paliar el efecto invernadero. Actualmente el ritmo de consumo de energía 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 sólo se necesita el equivalente de una bombilla, 2.000 kilocalorías por día, por lo que el consumo correspondiente a las otras 19 bombillas corresponde a vivir bien. Para los países más ricos la relación es de uno a cien, es decir consumen cien veces más que lo necesario para sobrevivir. Esto es un problema, pero hoy nos interesa otro.

Resulta que la energía no se consume. Desde el siglo XIX se sabe que la energía se conserva rigurosamente y desde el siglo XX se sabe que esta ley proviene de una característica importante de las leyes básicas de la física: que ayer eran las mismas que hoy. Entonces, si no se consume la energía sino que sólo se transforma de unas formas en otras, ¿por qué es tan importante tener fuentes de energía? ¿Qué característica tiene la energía por la que pagamos -la electricidad, el gas o la gasolina- que no tenga la energía en la que esta al final se transforman, el calor? La respuesta es que las primeras son energías estructuradas, ordenadas en movimientos colectivos de electrones o en enlaces moleculares, mientras que el calor es energía térmica, la energía contenida en los movimientos desordenados de partículas de todo tipo.

Lo que nos interesa es el orden y nos interesa porque lo transformamos en nuevo orden, un orden útil. Eso es la vida, crear orden local a partir de la energía ordenada que se elimina en forma de calor y eso es lo que nosotros como individuos de una especie animal hacemos día tras día, 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 energía que necesitamos para vivir.

El Sol transforma cerca de cinco millones de toneladas de masa por segundo en energía, según E = m c2. Una parte importante de esta energía sale en forma de radiación electromagnética, en particular luz, y una pequeñísima parte de esta energía es interceptada por nuestra Tierra, a un ritmo de unos 250 vatios por metro cuadrado de superficie terrestre tras descontar la radiación reflejada. Al mismo ritmo emite la propia Tierra, también como onda electromagnética, en particular en el infrarrojo, la energía que absorbió y por eso su temperatura es prácticamente constante. Casi todo lo que ocurre biológicamente en nuestro planeta es el resultado de transformar la radiación electromagnética incidente, caracterizada por la temperatura de la superficie del Sol, unos 6.000 grados centígrados, en la saliente, caracterizada por la temperatura de la atmósfera terrestre de unos 0 ºC. La primera está mucho más ordenada que la segunda. La energía está mucho más agrupada y localizada ya que un fotón de la primera tiene la misma energía que 20 fotones de la segunda. Ordenar quiere decir tener los 20 pares de calcetines en un cajón y no distribuidos por toda la casa. Pues lo mismo ocurre con la luz visible comparada con la radiación infrarroja.

Cuando consumimos orden para crear nuevo orden prácticamente siempre el balance total es negativo: los científicos decimos que se genera entropía, porque la entropía es nuestra forma de cuantificar el desorden. Cuando firmamos un contrato con una compañía eléctrica, compramos una fuente de orden que nos permite utilizarlo para transformarlo, por ejemplo, vía un reproductor de CD, en unas ondas de presión del aire ordenadas según una partitura de Mozart y que finalmente se transforman en calor del aire o de los materiales que las absorben. La entropía globalmente siempre crece y la lucha que caracteriza la vida es la creación de orden local y temporal, que extrae de la energía 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, allá donde nos moleste poco. Esto se llama guerra. Pero incluso con la mejor voluntad y el máximo conocimiento de las leyes de la naturaleza, el desorden siempre aumenta globalmente.

Crear islas de orden en un océano de desorden creciente es la razón de lo que se entiende por consumo energético.

Rolf Tarrach es catedrático de Física en la Universidad de Barcelona.