Física para futuros presidentes. Richard Muller. 2008

por Manuel Álvarez López.

He leído el libro con la intención de entender los fundamentos científicos de los temas propuestos por el autor, y el resultado ha sido muy satisfactorio. Lo incluyo entre mis libros.

Aunque el libro no tiene el mismo planteamiento que el de Matt Ridley, El optimista racional, tienen muchos puntos en común y el resultado es similar. Una explicación racional y científica de las cosas que suceden o han sucedido en el mundo.

El libro se divide en cinco grandes bloques: Terrorismo, Energía, Nucleares, El espacio y El calentamiento global. El autor va relacionando todos estos temas con la ciencia, en particular con la física, de una manera simple y sin ningún tipo de aparato matemático, aunque hay algún desarrollo sencillo incluido en las notas. El resultado es un libro muy fácil de entender y que aclara muchos temas de los cuales se suelen tener ideas erróneas.

La manera en la que el autor discute los temas me agrada especialmente, no pontifica, y trata de exponer, cuando es posible, distintos puntos de vista, para finalmente dar la respuesta correcta, cuando existe.

"El problema de la mayoría de la gente no es la ignorancia, sino el conocimiento de muchas cosas que no son ciertas". El autor trata de que el futuro presidente desaprenda  "todo aquello que damos por cierto y no lo es". (P. 12).

En el capítulo dedicado al terrorismo explica el porqué de la utilización de los aviones en los atentados del 11-S, escribiendo que: "En lugar de lanzar bombas de TNT, que malgastan la capacidad de carga del avión, es mejor transportar y lanzar gasolina, que tiene quince veces más poder explosivo por tonelada". (P. 19).

La causa del "desmoronamiento de los edificios del World Trade Center no fue una explosión, ni tampoco el impacto de los aviones. Fue el fuego". Algo evidente para cualquier persona con un mínimo de sentido común y conocimientos técnicos. (P. 30).

En caso del terrorismo nuclear las consecuencias no serían tan catastróficas como muchos creen. Por ejemplo, "el radio de una explosión de un kilotón es de unos ciento treinta y cinco metros". (P. 34). Aclarando que "el mayor peligro de las armas radiológicas es el pánico desproporcionado y la reacción exagerada que provocarían. Una bomba sucia no es, en realidad, un arma de destrucción masiva, pero puede llegar a ser un arma de conmoción masiva". (P . 41). Este último comentario me lleva al magnífico libro de Arcadi Espada, El terrorismo y sus etiquetas, donde el autor escribe sobre la relación entre prensa y terrorismo.

El problema del ántrax es que "la mayor parte de los métodos de dispersión son de una ineficacia supina". (P. 57). Por lo tanto no es un buen sistema para los terroristas.

Lo mejor del libro son la cantidad de datos que da. Algunos ejemplos:

Sobre la energía (P. 67):

- La gasolina proporciona 15 veces más energía que la misma cantidad de TNT.
- A igualdad de energía producida, el carbón es 15 veces más barato que la gasolina.
- Dos kilómetros y medio cuadrados de luz solar a mediodía podrían generar un gigavatio de electricidad: lo mismo que una central nuclear, eléctrica o de carbón de gran tamaño.
- A igualdad de peso, la gasolina contiene mil veces más energía que las pilas convencionales -de linterna, radio, etc.-, y cien veces más que las baterías de ordenador.
- El hidrógeno líquido, el combustible fundamental de una futura 'economía de hidrógeno', produce 4,5 veces menos energía por litro de gasolina.
- La energía procedente de baterías no recargables es una diez mil  veces más cara que la procedente de la red eléctrica.

Sobre "el consumo estadounidense de combustible" (Pp. 76-77):

- El 28% para transporte (gasolina y queroseno).
- El 40% para generar electricidad.
- El 20% para calefacción (gas natural, carbón).
- El 32% para industria.

"Estas cifras totalizan más de un 100% porque se solapan; por ejemplo, parte de la electricidad se usa con fines industriales".

Sobre la "procedencia de la energía consumida en Estados Unidos" (P. 77):

- Un 29% procede del petróleo importado.
- Un 11% del petróleo propio.
- Un 24% del carbón.
- Un 19% del gas natural (metano).
- Un 8% de la energía nuclear.
- Un 8% de otras fuentes (solar, hidroeléctrica, eólica, biomasa, geotérmica).

Sobre "el coste por kilovatio-hora de varias fuentes de energía (sin incluir el coste de la central ni del tendido que suministra la electricidad) (P. 78):

- Carbón: 0,4 - 0,8 centavos (40-80 $ por tonelada).
- Gas natural: 3,4 centavos (35 $ por cien mil metros cúbicos).
- Gasolina: 11 centavos ( 1$ por litro).
- Batería de coche: 21 centavos (50 $ por una batería nueva).
- Batería de ordenador: 4 $ (100 $ por una batería nueva).
- Pila AAA: 1 000 $ (1,50 $ por batería).

Todo lo anterior influye en el desarrollo de los países, por ejemplo, "los automóviles se diseñaron en una época en que el petróleo era barato y nos acostumbramos a usarlos como si el precio de la gasolina no fuese a subir nunca. En los países donde el carburante es caro -como en Europa-, hay más medios de transporte público". (P. 79).

El libro da números gordos para tener un conocimiento simple de distintos temas. Por ejemplo, "la potencia  de la luz solar al incidir en la superficie de la tierra es aproximadamente de" (P. 83):

- 1 kilovatio por metro cuadrado.
- 1 caballo de potencia por metro cuadrado.
- 1 gigavatio por kilómetro cuadrado.

El problema actual de la energía solar es el porcentaje de aprovechamiento de esa potencia y su "verdadero potencial reside en un abaratamiento sustancial de las placas". (P. 85).

En el apartado dedicado a la energía solar, como no podía ser de otra manera, España tiene un hueco. El gran problema de este tipo de energía es el coste. Como ejemplo, "La electricidad generada por la central, central de energía solar en Sanlúcar la Mayor, cuesta unos 20 céntimos de euro por kilovatio-hora (frente a los 7 céntimos que cuesta la generada por combustibles fósiles). Esta central tan poco económica fue posible gracias al Real Decreto 436 del año 2004 que promulgó el Gobierno español para subvencionar la operación y satisfacer los requisitos del Prtocolo de Kioto sobre emisiones de CO2. [...] También se esperaba que la propia construcción de la central terminase revelando alguna fórmula de ahorro". (P. 88).

El autor escribe sobre la cota máxima de producción del petróleo, aunque hay gente como Daniel Yergin que discuten eso. (P. 93).

Sin duda la mayor competencia para el petróleo es el carbón, porque "es barato y -por desgracia para la OPEP- abundante en los países que más energía necesitan: EEUU, China, Rusia y la India. Siempre que el precio del crudo supere los 50 $ por barril, estos países pueden echar mano de sus reservas de carbón y convertirlas en petróleo mediante una serie de reacciones químicas conocidas como 'proceso de Fischer-Tropsch'. El método consiste básicamente en combinar el carbón con el hidrógeno del agua para obtener hidrocarburos, las moléculas fundamentales del petróleo. [...] Las plantas de Fischer-Tropsch son caras de construir, y nadie quiere invertir la suma necesaria mientras no exista la certeza de que el precio del petróleo vaya a mantenerse alto". (P. 94).

Sobre la cuestión de "¿Cuándo se agotará el carbón? EEUU tiene unas reservas enormes. Se sabe a ciencia cierta que existen unos dos billones de toneladas, pero puede que haya el doble. En la actualidad los estadounidenses consumen unos mil millones de toneladas anuales. Si el consumo no aumenta, las reservas les durarán más de mil años". (P. 95).

Ya en el capítulo de Nucleares hay un dato clave: "según los cálculos más fiables, de todas las víctimas de la bomba atómica de Hiroshima, menos de un dos por ciento murió de cáncer provocado por la radiación". (P. 99). Aclarando más tarde que "el verdadero motivo de que fueran tan pocas las víctimas de los bombardeos que murieron de cáncer no es que la radiación sea inocua, sino que casi todos aquéllos que recibieron una dosis radiactiva elevada murieron por otras causas". (P. 109). La causa de la muerte de tantas personas fue debida a "la enorme cantidad de energía que generaron. esta energía creó una inmensa bola de fuego de gas caliente a alta presión que, al expandirse rápidamente, dio lugar a una explosión y a una onda expansiva que destruyeron edificios y otras estructuras. Las dos ciudades quedaron reducidas a cenizas, pero no a causa de la explosión inicial, sino de la tormenta de fuego desencadenada por la altísima temperatura". (P. 137).

"La 'radiactividad' es la explosión del núcleo, el minúsculo centro del átomo que contiene casi toda la masa y energía". (P. 101).

"La 'radicación' es el nombre de los fragmentos que salen despedidos cuando explota el núcleo. [...] Salen despedidos a una velocidad enorme que , en ocasiones, se acerca o alcanza la de la luz. Cuando estas esquirlas penetran en nuestro cuerpo, hacen añicos nuestras moléculas. Si acaban con un número suficiente de células, moriremos enseguida. Y aunque las lesiones sean de menor envergadura, también puden se cancerígenas.

El perjuicio causado al cuerpo se mide en una unidad denominada 'rem'. si alguien recibe en todo el cuerpo una dosis de 100 rem, lo más probable es que ni lo note. su organismo reparará casi todas las lesiones y ni siquiera caerá enfermo.

[...] Si una persona recibe 200 rem, se pondrá enferma. [...] Se le caerá casi todo el pelo, sufrirá náuseas y se sentirá agotado.

[...] A 300 rem, la probabilidad de muerte llega al 50 %, a menos que el enfermo reciba una transfusión de sangre y otros tratamientos médicos intensivos. [...] Una dosis de 1000 rem incapacitaría a cualquier personas en cuestión de horas". (P. 102).

La radioterapia es eficaz porque "las células cancerosas, que son más vulnerables a la radiación que las células normales, probablemente porque dedican toda su energía metabólica acrecer desaforadamente, no a reparar los daños sufridos". (P. 103).

Respecto al cáncer: "los humanos ya tenemos un 20% de probabilidades de morir de cáncer aunque no estemos expuestos a ninguna radiación de origen artificial". (P. 107).

Todo lo anterior plantea problemas que debe solucionar un futuro presidente, como la evacuación de una región como en el desastre de Chernóbil. Donde "el riesgo de sufrir cáncer "aumentó de un 20 a un 21,8 %".  Pero que "en una población de 30 000 personas, ese 1,8 % de más representaría 500 cadáveres más". (P. 111).

Otro peligro, sin evidencia científica hasta hoy, instalado en la mente de mucha gente, es el peligro de la radiación de microondas de los teléfonos móviles. Pero el autor asegura que el no "es de raíz física, sino lingüística". Ya que "las microondas son fotones con una energía sumamente baja que depositan en forma de calor". [...] Dado que las microondas no rompen las moléculas de ADN del organismo -salvo que lleguen a quemarlo y carbonizarlo-, no entrañan ningún riesgo cancerígeno semejante a los que sí pueden representar otras radiaciones energéticas (incluida la luz solar)". (P. 130).

Otro peligro de "las armas nucleares de un megatón o más de potencia" es la lluvia radiactiva. "Término con el que se conocen los fragmentos resultantes de la fisión de uranio y plutonio en el interior de la bomba. [...] Si todo ello permaneciese flotando en el aire a gran altura, la radiactividad de los fragmentos de la fisión no causaría mayores daños; buenas parte de la radiactividad inicial consiste en elementos de semivida breve, luego si estos elementos se quedan varias horas en el aire, se desintegrarán. Pero si los desechos radiactivos se mezclan con tierra u otros materiales del suelo, el peso de esta combinación hará que vuelva a caer, con lo cual la radiactividad regresará a la superficie. Esta precipitación radiactiva puede abarcar áreas muy extensas y provocar más muertes que la explosión propiamente dicha". (P . 153).

Para la pregunta: "¿Puede un reactor nuclear explotar como una bomba atómica?". La respuesta es negativa. (P. 174).

Otro de los apartados del libro está dedicado a los residuos radiactivos, donde habla, como ejemplo de cementerio nuclear, de Yucca Mountain. El autor indica que "el debate público no tiene en cuenta [...] el hecho de que la extracción de minerales, ya de por sí, haya servido para reducir la radiactividad del terreno". (P. 191). También escribe que "cuando nos preocupamos por peligros desconocidos y misteriosos, perdemos perspectiva", al indicar que "el estado de Colorado [...] contienen (sus rocas superficiales) cerca de mil millones de toneladas de uranio*". (P. 192).

*"La cifra se basa en el hecho de que el granito normalmente contiene cuatro millonésimas partes de uranio. He calculado que la cuenca de las Rocosas de Colorado mide 300 por 400 km, y sólo he tenido en cuenta las rocosas desde la superficie hasta una profundidad de 1 km". (P. 383, nota 37).

En el capítulo dedicado al espacio, el autor explica porque "espiar desde el espacio no es tan fácil como mucha gente piensa. No es verdad que haya satélites espía vigilando constantemente la entera superficie de la tierra". (P. 224).

"El envío de astronautas al espacio representa un coste enorme tanto humano como financiero", por lo tanto "si los fines de las misiones espaciales son de veras científicos, lo suyo es mandar robots, no personas". (P. 242). Más adelante: "El transbordador espacial es una proeza de ingeniería; es el sueño del hombre en el espacio hecho realidad; es una aventura. pero ni es seguro, ni se puede hacer que lo seas, ni persigue fines científicos". (P. 244).

Ya dentro del tema del calentamiento global, una interesante reflexión: "Conviene ser humildes y reconocer que, por mucho que una teoría ofrezca una explicación lógica de lo que ocurre, podría no ser verdadera". (P. 276).

Para los cálculos sobre el calentamiento global se recurre a programas informáticos, pero hay muchas variables y dificultadas para llegar a resultados satisfactorios. Hay muchas formas de transferencia de energía, las formaciones nubosas son difíciles de modelar, la transferencia de calor es vertical y horizontal, la respuesta de la Tierra al calentamiento complica el problema, como resultado tenemos "unas conclusiones sumamente inciertas que no permiten asegurar al 100% que el CO2 aumente la temperatura". (P. 288). Pero en un artículo reciente el autor llega a conclusiones distintas:

As carbon dioxide emissions increase, the temperature should continue to rise. I expect the rate of warming to proceed at a steady pace, about one and a half degrees over land in the next 50 years, less if the oceans are included. But if China continues its rapid economic growth (it has averaged 10 percent per year over the last 20 years) and its vast use of coal (it typically adds one new gigawatt per month), then that same warming could take place in less than 20 years.

De hecho hay gente que defiende que el CO2 no es tan perjudicial y tiene múltiples beneficios.

Las tergiversaciones y exageraciones son constantes, por ejemplo "la atribución del huracán Katrina al calentamiento global, aunque no haya ninguna prueba científica que los relacione". (P. 300). Pero como explica el autor "cuando los científicos exponen sus argumentos ante la opinión pública, la precaución no se interpreta como señal de solvencia científica, sino como síntoma de debilidad. Entre los físicos, en cambio, ocurre todo lo contrario". Pero al final reconoce que "los políticos tienen razón. Si la cuestión se embrolla, la gente aplazará cualquier decisión, pero si se exagera, hay más probabilidades de que acepten el liderazgo de sus dirigentes...y de salir en los telediarios". ( (P. 301).

Un ejemplo de fallo en los modelos es que "el deshielo de la Antártida que registraron los científicos, lejos de ratificar las predicciones de calentamiento global, las desmentía. [...] El calentamiento global hace que aumente la evaporación de los océanos; cuanto este exceso de vapor llega al Polo Sur, cae en forma de nieve". (P. 303).

El autor responde a la pregunta de "¿Quién mató a la economía del hidrógeno?". No son las compañías petrolíferas, "fueron las propiedades físicas del hidrógeno". Efectivamente "el hidrógeno, en estado líquido, tiene unas tres veces más energía por kilo que la gasolina y unas tres veces menos energía por litro que la gasolina". Es decir, "la autonomía del coche sería tres veces menor que la actual" con hidrógeno líquido. Si se usa hidrógeno comprimido un depósito de 70 litros "apenas nos permitirían recorrer de 20 a 70 km entre repostaje y repostaje". (P. 328). Además de que "el hidrógeno no se recoge, se fabrica". Es decir, "el hidrógeno no es una fuente de energía; tan sólo es un medio de transportar energía". (P. 329).

"Las baterías de alto rendimiento son muy caras y lo normal es que haya que sustituirlas cada setecientas cargas". Es decir, que "lo realmente caro de las baterías de gran calidad no es recargarlas sino sustituirlas". (P. 330-331).

Con el grado de desarrollo actual "la energía solar sólo es una opción para gente adinerada que quiera reducir sus emisiones de CO2. En países en vías de desarrollo como China o la India, es demasiado cara para sustituir al carbón como fuente de energía". (P. 334). Basta leer a Antón Uriarte para hacerse una idea de la importancia del Carbón en la economía mundial.

¿Es bueno reciclar? Si nos centramos en bajar las emisiones de CO2 "no es bueno reciclar periódicos ni usar plásticos biodegradables. [...] El motivo es que la biodegradación, a fin de cuentas, consiste en bacterias que consumen compuestos de carbono y los convierten en CO2.

En teoría, podríamos reducir el CO2 plantando árboles, pero sólo si luego nos cuidásemos muy mucho de usarlos para hacer leña. Dejar que se pudran tampoco ayuda: la putrefacción no es más que una combustión lenta". (P. 335).

Un concepto con el que estoy totalmente de acuerdo es el que indica para que "el ahorro energético sea eficaz debe ser un ahorro confortable", es decir, hay que "mantener el de confort que uno desee, economizando dinero al mismo tiempo". (P. 342).

Un ejemplo de lo anterior son "las bombillas fluorescentes de rosca" que "producen la misma cantidad de luz que las viejas bombillas de tungsteno y consumen cuatro veces menos electricidad". (P. 343).

Otro ejemplo es usar "tejados pintados con colores fríos" en edificios situados en lugres cálidos. Pero no necesariamente tienen que ser de color blanco, se pueden usar pinturas, incluso negras o marrones, que reflejen "la radiación infrarroja pero absorba la visible, pues resulta que más de la mitad de la energía de la luz solar reside en los infrarrojos". (P. 345).

Cada día es necesaria menos energía para "producir un dólar de PIB en Estados Unidos". Es la conocida como Ley de Rosenfeld. (P. 347).

El autor analiza el fenómeno de la agflación, que es causada directamente por el uso del maíz para la fabricación de etanol. Como ejemplo, "una quinta parte del maíz que se cultiva en Estados Unidos se destina a la fabricación de etanol". La pregunta es: "¿De veras tiene sentido hacer todo esto para reducir las emisiones de CO2 en un 13%?". De hecho "el etanol de maíz apenas ofrece ventajas como combustible limpio". (P. 356-7).

Para terminar, una predicción del autor: "es muy posible que la energía solar termine siendo uno de los principales recursos energéticos". (P. 359). Veremos.

El libro es mucho más que estos apuntes que he hecho. Me ha entretenido y he aprendido muchas cosas, lo recomiendo para personas con interés en saber el porqué de las cosas desde un punto de vista científico, el más adecuado sin ninguna duda.


Titulo: Física para futuros presidentes.
Título original: Physics for future presidents.
Autor: Richard Muller.
Editorial: Antoni Bosch.
Fecha: 2008.
Traductor: Víctor Úbeda.
Páginas: 414.