Conservación de la energía: lo que está en juego

La conservación de la energía surge de vez en cuando en el debate ciencia y fe. De varias formas. Destaquemos solo dos:

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  Algunos la invocarán para decir que el universo debe ser eterno, ya que si hay energía en él, y esta se conserva, entonces siempre ha estado aquí. De hecho, si tengo un julio¹ en mi bolsillo y ese julio es indestructible, es que siempre ha estado ahí. Lógico, ¿verdad?

  
  


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  Otros quieren un universo con un comienzo sobrenatural, lo que demostraría la existencia de Dios². Por lo tanto, afirmarán que el Big Bang no puede haber sido natural, porque de lo contrario, es decir, si hubiera sido un proceso natural, la energía que nos rodea hoy habría aparecido repentinamente en el Big Bang, lo que la conservación de la energía prohíbe. Por tanto, el comienzo debe haber sido sobrenatural. Lógico, ¿verdad?

  
  

El problema para unos y otros es que la ley de conservación de la energía, a veces denominada “primera ley de la termodinámica”, no siempre se cumple.

No hay nada revolucionario en lo que voy a contar. Si sorprende, es simplemente porque se necesitan algunos años de universidad para aprenderlo. Si la duda persiste, siempre se puede escuchar a Leonard Susskind, pez gordo de Stanford, decir exactamente lo mismo a sus alumnos.

Conservación de la energía: ¿cuándo falla?

Todas las leyes físicas conocidas tienen sus límites. Es decir, circunstancias en las que dejarán de hacer predicciones conformes a la realidad. A la mecánica de fluidos “no le gusta” cuando el contexto es demasiado pequeño. A las leyes de Newton “no les gusta” cuando las cosas van demasiado rápido o son demasiado pequeñas. Etcétera.

Y para la ley de conservación de la energía, ¿cuál es su límite? Bueno, a la conservación de la energía “no le gusta” el cambio. ¿Qué quiere decir eso? Significa que si un experimento realizado ayer da el mismo resultado que si lo hiciéramos hoy, entonces la energía se conserva³. Hablamos de “invariancia temporal”.

Por tanto, la conservación de la energía también se basa en una suposición.

Evidentemente, esta hipótesis de invariancia temporal casi siempre se cumple. Su teléfono, experimento permanente, funciona de la misma manera hoy que hace un mes. Sin embargo, hay un “casi”. Para entenderlo, basta con pensar en una situación, o un momento, en el que hacer un experimento ayer no puede dar el mismo resultado que hoy.

¿Un ejemplo? Los momentos que siguieron al Big Bang, precisamente. En esa época, el universo se estaba expandiendo rápidamente. ¡Intente reproducir hoy un experimento realizado ayer cuando todas las dimensiones de su laboratorio se duplican cada día! Si el espacio en sí no se “queda tranquilo”, adiós invariancia temporal... y adiós conservación de la energía. Si la energía se conserva en todos los experimentos que se realizan hoy, es porque en su escala la expansión del universo, que de hecho continúa, es completamente indetectable⁴.

La ley de conservación de la energía es caprichosa. Me temo que se escaquea cuando algunos más la necesitan.

Notas