lunes, 12 de enero de 2009

Matrix y los hombres-pila. Los Wachowski contra Caratheodory. (F.C.F.)

Matrix se ha convertido, por derecho propio, en una saga de culto, y, que además, ha trascendido al cine en muchos ámbitos. Uno de ellos ha sido el de la filosofía. Y no sólo por parte de aficionados, sino también por filosófos de profesión [Si no estoy mal informado, en la Facultad de Filosofía de Oviedo se ha leído o está por leer una tesis doctoral cuyo tronco principal es la filosofía de Matrix].

Sin embargo, y a pesar de la gran labor de los hermanos Wachowski, capaces de hacer que dudemos de la mismísima "realidad", su trato hacia la física no ha sido del todo honorable. Y digo esto por no decir otra cosa, ya que se han pasado los dos primeros principios de la Termodinámica por el forro de los cojines [mal pensados].

Me estoy refiriendo, como el título de la entrada indica, a la utilización de los seres humanos como fuentes de energía por parte de las máquinas.

A pesar de que he encontrado varios blogs y páginas donde se comentaba este grave error, he observado que, la mayoría de ellos (en muchas ocasiones plagios unos de los otros) se centraban en establecer una comparación entre las "pilas" [este término se debe a que su creador, Volta, allá por el 1800, utilizó un apilamiento de discos de zinc y cobre (electrodos), intercalados con paños empapados con una disolución salina (electrolito) para generar electricidad, creando la primera "pila"], y los seres humanos en esa misma función, desde el punto de vista literal, es decir, comparando las posibles corrientes generadas en el cuerpo humano y su presunto voltaje, con el de las pilas actuales.

Sin embargo, si bien es cierto que los seres humanos no tienen mucha pinta de hacer bien la función de las pilas Duracell, en el sentido literal, [y eso que existen algunos proyectos de ese estilo en pequeña proporción] vamos a ser un poco menos estrictos, y aceptar que con el término "pilas", Morfeo se refería a que los humanos suministraban energía a las máquinas, y no a que las máquinas conectaban a un par de tíos, uno cabeza arriba, y el otro cabeza abajo, para generar electricidad.

[A veces, y puede servir como autocrítica, cuando uno busca desmontar argumentos deshonestos con la física en el cine de ciencia-ficción, debe preguntarse si los suyos no son tan ridículos como los del director en cuestión, o si su modo de enfocar tal error no ha sido demasiado corto de miras].

Hecha esta pequeña crítica hacia los autores de algunos de los blogs o páginas web que he visitado sobre el tema (la mayoría en inglés, así que es poco probable que vengan a pedirme cuentas), comencemos a tratar el asunto de la supuesta producción de energía aprovechable por parte de los humanos.

Vamos, no obstante, a enunciar antes los dos primeros Principios de la Termodinámica, según los cuales parece regirse el universo. [Como dijo en una ocasión uno de mis profesores: "Si se descubriese que uno de los Principios de la Termodinámica no se cumple, la noticia saldría hasta en el Qué me dices!"] (Se dice el pecado pero no el pecador).

Si hay algo que me gusta de la Termodinámica es la cantidad de formas diferentes de las que se pueden enunciar sus Principios [Es como el quinto postulado de Euclides, que durante los 22 siglos que tardó en ser independizado de los otros cuatro (por el gran Gauss), adquirió numerosísimas formulaciones equivalentes].

De esta forma, vamos a quedarnos con un par de definiciones de cada uno de los dos Primeros Principios, la más conocida, y la que nos será de más utilidad:

Primer Principio de la Termodinámica:
1-(Helmholtz, 1847)
"La energía total de un sistema aislado se conserva"

Donde Q es el calor aportado o cedido por el sistema, y W el trabajo realizado (bien sea mecánico, químico, etc.). [Utilizando el criterio de signos: W>0 si el sistema recibe el trabajo y W<0 si lo realiza]. [La reformulación axiomática de la Termodinámica no incluye este principio ya que se considera general en toda la Física]

2- "No existe el móvil perpetuo de primera especie" Es decir, un dispositivo cíclico que pueda realizar un trabajo sin aporte de calor, [capaz de crear energía]. (1 -> 2 ya que dU=0 -> si Q=0 -> W=0).


Segundo Principio de la Termodinámica:
1-(Caratheodory, 1925)
"Existen estados de equilibrio arbitrariamente próximos a uno dado y que no pueden alcanzarse desde éste, mediante procesos adiabáticos".

De aquí se puede deducir la formulación tradicional:

2-(Prigogine, 1950)
"Para un sistema cerrado existe una función extensiva: S de los parámetros de estado tal que su variación entre t1 y t2>t1 es igual a:

con:

"

Donde S es la famosa entropía, dQ la variación de calor (la delta se corresponde con la notación utilizada para expresar diferenciales no exactas), y Screada un término que sólo puede ser positivo o cero (cuando el proceso es reversible).

3-(Kelvin/Planck)
"No existe el móvil perpetuo de segunda especie".
Es decir, aquel capaz de transformar con un rendimiento del 100%, calor, en trabajo.

Os dejo aquí una imagen del móvil "perpetuo" de K. Kail, y otra del creado por Lisa Simpson, con el consiguiente enfado de su padre...

"¡En esta casa obedecemos las leyes de la Termodinámica!"

[Por cierto, ya Leonardo Da Vinci, en el siglo XV aseguraba que el hombre no podría contruir máquinas de este tipo].

Bien, dicho esto, la verosimilitud de utilizar a los seres humanos como fuentes de energía se cae por sí misma. Voy a poner un ejemplo que creo, será muy gráfico. Sin embargo, vamos a comentar algunas cosas antes.

Una persona normal, a lo largo de un día, consume entre 1000 y 12.000 kcal [Nunca he oído hablar de una dieta más calórica que la de Michael Phelps (14Oros y 2Bronces Olímpicos)], es decir, entre unos 4MJ y unos 48MJ. Cantidades nada despreciables.

Resulta bastante evidente, que a la hora de "producir" energía, lo más conveniente es utilizar recursos de fácil acceso, para cuya extracción no sea necesario un gasto extra de la misma, sino que el balance sea positivo [al punto en el que la energía producida es igual a la necesaria para hacer funcionar los sistemas de producción se le conoce como "break even" ó "energy gain factor", los físicos de fusión llevan decenios buscándolo y todavía no lo han encontrado (esperamos noticias del ITER), sin embargo, en una turbina movida por el agua de un río, apenas es necesario aportar alguna energía extra a la cinética del agua para generar electricidad].

La diferencia entre los humanos y el agua del río es fundamental. Mientras que el agua que cae de la montaña sólo cae una vez, pasando por la turbina y generando electricidad, las pilas humanas requerirían que tras cada aporte de energía, los humanos fuesen recargados, de la misma manera que las pilas recargables (en esto sí se parecen). Y aquí viene el gran problema, ya que el balance energía aportada - energía aprovechable sólo puede ser deficitario a menos que arranques masa de los propios seres humanos, algo que acabaría por matarlos, o que violes el Primer Principio de la Termodinámica, algo poco probable.

En otras palabras, o a los humanos los trae la cigüeña para que las máquinas los expriman (tal vez literalmente), o su rentabilidad manteniéndolos vivos hace aguas.

Veamos, una persona gasta entre el 50% y el 80% de la energía que consume en mantenerse viva (básicamente), por lo que sólo nos queda entre el 20% y el 50% para aprovechar, y eso que aquí se incluyen toda clase de movimientos externos como parpadear, hablar, caminar, etc.

Voy a concluir con el ejemplo prometido. Una de las formas más lógicas para la producción de energía por parte de un ser humano sería la de la utilización de la energía mecánica generada por el movimiento de los pedales de una bicicleta.

Pues bien, imaginemos a un ciclista de la talla de Miguel Induráin [ni Armstrong, ni nada] pedaleando para las máquinas. Un fuera de serie como él podía desarrollar potencias de hasta 500W durante periodos no demasiado largos de tiempo.

¿Qué clase de poderosísimo artilugio eléctrico podría hacer funcionar?

Pues... una batidora, un exprimidor o cinco bombillas incandescentes.
Es decir, al acabar el pedaleo Miguel tendría tres opciones para no desaprovechar más energía de la generada: prepararse un batido de frutas (energía aportada) con la luz apagada, tomarse un zumo de naranjas exprimidas (energía aportada por las naranjas) a oscuras, o contemplar a palo seco la luz de las bombillas.

O matamos a Miguel de hambre y nos quedamos sin batidora, o le damos de comer y gastamos más energía en prepararle batidos de la que produce pedaleando...



3 comentarios:

Marco DTM dijo...

jajaja que bueno es el ejemplo final, me encanto la entrada ¡sigue así!

P.B.G. dijo...

Gracias! :D

pepo dijo...

Eres un crack, encima asturiano. He encontrado tu blog para que entendiera una chavala los errores de matrix, y me he partido el culo, sobretodo con el apilamiento de humanos para crear una pila xDDDDDDDD
Saludos de un carbayón