El frigorífico de Einstein

Paul Sein

El frigorífico de Einstein

Título: El frigorífico de Einstein
Autor: Paul Sein
Editorial: Paidós
Año: 2021
ISBN: 9788449340024

Más información:
- El libro en la web de la editorial Planeta del libro.
- Esta es la historia del frigorífico de Einstein.
- Canal de YouTube de Paul Sen.

A todos nos suena el término termodinámica, como una rama de la Física en la que se estudia... es probable que se nos haya olvidado y que desde nuestra etapa de estudiantes de secundaria no lo hayamos vuelto a tener en cuenta (la mayoría, por supuesto). Así comienza este libro en su prólogo: "Dicho término engloba tres conceptos; energía, entropía y temperatura. Si no conociéramos estos conceptos ni las leyes que obedecen, todas las ramas de la ciencia -de la física, de la química y de la biología- nos resultarían incoherentes. Las leyes de la termodinámica lo regulan todo, desde el comportamiento de los átomos hasta el de las células vivas; desde los motores que mueven el mundo hasta el agujero negro del centro de nuestra galaxia. La termodinámica explica por qué necesitamos comer y respirar, cómo se encienden las luces y cómo acabará extinguiéndose el universo".

Poco más se puede decir del contenido de este libro: nos explica y desarrolla todo el párrafo anterior desde dos puntos de vista entremezclados: el desarrollo histórico de esta ciencia y los conceptos técnicos básicos para entenderla.

Comienza la historia en Gran Bretaña en 1814. Estamos en la cuna de la revolución industrial y en el desarrollo de la máquina de vapor. Aparece en escena el ingeniero francés Sadi Carnot. A partir de aquí se introducen ya las primeras ideas de la teoría calórica, la temperatura, el motor ideal. Se entremezcla la ciencia con la historia de una forma no sólo amena sino también muy atrayente, con las personalidades, el entorno social, rivalidades... 

Continúa el siglo XIX con James Joule o William Thomson y se relaciona el intercambio de calor con funciones vitales como la alimentación o la respiración. En 1850 Rudolf Clausius llega a la conclusión de dos principios que son hoy las dos primeras leyes de la termodinámica. Todo esto está perfectamente descrito e hilado. Surge de aquí una idea revolucionaria: la muerte térmica del universo. En el siguiente capítulo, de la mano de Clausius se explica el concepto de entropía y el cero absoluto. Si no tienes claro lo que es, lee con calma estas pocas páginas.

Pero la teoría calórica, imperante en física hasta este momento, sufrió entonces (1857) un ataque por parte de los vinieron a explicar el flujo de calor mediante la llamada teoría cinética. Figuran aquí científicos de la talla de Bernoulli, Maxwell ( cuyos estudios comenzaron estudiando a Clausius y que hoy recordamos sobre todo por el electromagnetismo), Boltzmann o Gibbs. Para esto el autor entra en detalles de la teoría de las probabilidades (física estadística), como la termodinámica es capaz de explicar "la flecha del tiempo" o, muy interesante, como funciona un frigorífico (y su relación con las fábricas de cervezas).


El frigorífico de Einstein
El frigorífico de Einstein

Cada capítulo está encabezado por un de estos científicos. Los capítulos 11 y 12 se centran en Gibbs. Estamos ya en 1873 y los estudios avanzan hacia las reacciones químicas de la combustión, la fotosíntesis, la energía libre de Gibbs... Relaciona el concepto de entropía con un origen del universo (momento de baja entropía que desde entonces sólo ha aumentado). Por cierto, se desgranan muchos detalles bibliográficos hasta su muerte, ahorcado, en 1906 en Italia durante unas vacaciones.

Alrededor de 1900, Max Planck se ve estimulado por las ideas de Boltzmann. Tras varios años de criticarlas y de estudiar la relación entre las cargas eléctricas, las ondas electromagnéticas y la temperatura, Planck aceptó los razonamientos de Boltzmann para explicar esta relación y acuñó el término de cuantos para los grumos de energía emitidos por la materia en sus transformaciones. Es un momento crucial en el que se pasa de la física clásica a la física moderna: es el nacimiento de la física cuántica, por el que Planck recibió el premio Nobel en 1920. Y hablando de energía en esta época aparece Einstein con sus teorías de lo cuantos de luz y la equivalencia entre masa y energía. Otra revolución gracias a la cual "la primera ley de la termodinámica había ampliado su reinado".

Los capítulos 16 al 18 se centran en la energía relacionada con la información: "Algunos estudios predicen que, para el año 2030, este sector [información y comunicación] consumirá el 20 % de la electricidad mundial". A mediados del siglo XX Shannon, Turing, los laboratorios Bell, las válvulas termoiónicas frente a los transistores son el hilo conductor de la historia. 

A Alan Turing, matemático recordado sobre todo por ser el pionero de la computación y la entropía de la información, también le apasionaba el mundo natural: la secuencia de Fibonacci en las margaritas o en las piñas, la embriología (patrones celulares y morfogénesis) o el funcionamiento de las células nerviosas en el cerebro entraron en sus intereses. Matemática, entropía y biología se entremezclan con pasión, a la vez que con la complicada vida de Turing.

Capítulo 19: "En los años setenta, la termodinámica ya había avanzado mucho. Sus leyes se habían convertido en pilares en los campos de la biología, la química, la ingeniería y la física". Quedaba aún pendiente integrar en la teoría a los agujeros negros. La relatividad general de Einstein fue un gran paso, pero faltaba que entrara en escena, en 1962, Stephen Hawking. Junto con Penrose, Wheeler o Bekenstein consiguen aclarar las dificultades de estos objetos, de lo que pasa en el horizonte de sucesos o describir la radiación de Hawking. "Habían [Hawking y Bekenstein] sacado un conejo de la chistera de la física. Entre los dos habían demostrado que las tres grandes ideas de la física moderna -la relatividad general, la mecánica cuántica y la termodinámica- actúan en armonía". Dos siglos después de Sadi Carnot, la termodinámica sigue moviendo el universo.

Aún queda un epílogo para una última cuestión nada banal: la relación entre la termodinámica y el cambio climático y un reconocimiento al descubrimiento del efecto invernadero por parte de John Tyndall.

Se tratar de un libro de gran nivel, 390 páginas de información, ciencia, historia y anécdotas. Muy bien redactado y entretenido a pesar de abordar conceptos complejos. Al final un índice analítico muy útil para localizar rápidamente contenidos y una extensa bibliografía.

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