El Problema con la Máquina de TV de Willly Wonka

Willy Wonka quiere hacer "Chocolate de Televisión": él desea enviar por televisión una barra de chocolate para que la gente en el destino lo pruebe y luego lo compre. Una alternativa a los comerciales, y si el chocolate es realmente delicioso (¡cómo no va a serlo si es del Sr. Wonka!) mucho más efectiva.

Sería posible si no fuera por dos problemas: un objeto no es sólo materia, es también información (sobre los elementos que lo constituyen, los arreglos moleculares, las proporciones entre compuestos, etc.) y esa información se necesita en el destino para saber que se trata de un chocolate y no de un caramelo de licor. Esta información puede considerarse "la receta" del objeto.

La información no es mayor problema. Basta tener la composición de la partícula mínima de chocolate para poder generar por iteración toda la barra. Así la información necesaria en bits para reconstruir la barra no ocuparía más de unos cuantos kilobytes, quizás algunos megas. El resto es un bucle. 

El verdadero obstáculo para hacer la máquina de TV de Willy realidad está en el otro problema: las enormes cantidades de energía que se requieren para obtener un sólo átomo de materia. Su máquina no es un transmisor normal que convierte energía térmica, química, o mecánica en otro tipo de energía como la electromagnética y viceversa, y no es como un chef que convierte materia en forma de cocoa, leche y mantequilla en otra forma de materia como es el chocolate. El sistema de Mr. Wonka transforma materia en energía y energía en materia.

Según la fórmula de Einstein E=mc², materia y energía son intercambiables, por lo que físicamente sería posible tomar un trozo de materia (como una barrita de chocolate), convertirla en energía, almacenarla y usarla para rehacer la materia de la que estaba hecha la barrita de chocolate en otro lugar.

En una explosión atómica un pequeñísimo porcentaje de la masa de un átomo de uranio se convierte en inmensas cantidades de energía. Se necesitaría una cantidad inimaginablemente mayor de energía para producir una sola molécula de grasa contenida en la barra de chocolate. Y si se pudiera conseguir esas enormes cantidades de energía ¿sería ésta manejable y almacenable?

Para obtener la energía necesaria para crear 25 gramos de materia se podría capturar energía del sol durante algunos años o acelerando partículas en aceleradores, o fisionando la barra de chocolate hasta convertir toda su masa en energía. Luego se podría atrapar toda esa energía, enviarla de alguna manera que nada se pierda (quizás empleando pulsos de corriente a través de superconductores) y usarla para reconstruir el chocolate en el destino. 

En el origen está la "Máquina Fisionadora" o la "Máquina Destruye-Materia", la que destrozará los átomos del chocolate hasta convertirlos en energía. Una manera sería calentándolo hasta una temperatura de decenas de millones de grados hasta que sus átomos se disocien en electrones y protones libres (un plasma) y luego haciéndolos chocar entre sí en un gran acelerador, lo cual crearía pares de partículas subatómicas de materia y antimateria, las que al chocar entre sí convierten sus masas en energía pura. 

¿De dónde sacaría esta máquina la potencia necesaria para elevar su temperatura hasta alcanzar la que existe en el núcleo del sol durante el tiempo necesario para destrozar la barrita de chocolate?  ¿Existe suficiente electricidad o combustible para mantener operando semejante aparato? Ya puedo imaginar la cuenta de la luz de Willy: estaría en notación científica: 1.3425 E120...

En el destino está el televisor, o el receptor, o a la "Máquina Hace-Materia". Lo que entra en ella es la energía necesaria para rehacer la barra de chocolate y la información sobre qué tipo de materia era (¡no queremos caramelos de licor!), con esto la Máquina de hacer Materia "comprimirá" la energía entrante para generar el chocolate que tanto quiero. Una manera sería usar esa energía para acelerar partículas dentro de un acelerador, las cuales al colisionar crean más partículas a partir de su energía cinética, sólo tendríamos que separarlas de sus hermanas de antimateria y repetir el proceso hasta obtener suficientes electrones y protones para crear hidrógeno, el cual se fisionaría para crear el resto de los elementos que se necesitan (como el carbono o el oxígeno) según lo que diga la información del chocolate. El problema está en que para fisionar hidrógeno se necesitarían decenas de millones de grados y tendríamos los mismos problemas que con la Máquina Destruye-Materia.  

Desde el punto de vista energético esto se está haciendo complicado.

Y se complica aún más. Si se puede enviar toda la energía que se ha producido de la "desmaterialización" del chocolate, ésta sólo podrá ser recibida por un único receptor. Si se deseara crear la barra de chocolate en muchos receptores (o "televisores" como quiere Willy) sería mejor enviar con la señal de televisión sólo la información sobre cómo hacer el chocolate y que cada receptor se las arregle para conseguir la energía necesaria para "materializarlo". Una onda de radio o televisión se genera en el canal o la estación radial enviando una enorme potencia (de miles de watts) a la antena. Esta potencia se dispersa en el espacio por lo que a cada receptor llegan apenas unos miliwatts, incluso microwatts. Ésta señal tan débil se amplifica dentro del receptor para poder verla, oírla o usarla. La energía para la amplificación viene de la fuente de voltaje a la que está conectado el aparato, por lo que el sistema de Willy (con televisores materializando chocolates a partir de la señal de televisión) sería la ruina energética del planeta entero. 

Imaginemos que toda la energía necesaria par este sistema se consigue del sol, es decir: es gratis. Entonces tenemos el pequeño problema de que la Tierra sólo capta una porción infinitesimal de la energía que produce el sol cada segundo. 1.740×10¹⁷ watts contra los 3.86×10²⁶ que produce el sol (apenas una parte entre 2000 millones). 

1 Watt = 1 Joule/seg. En la ecuación de Einstein la energía está en Joules, la masa en kilogramos y la velocidad de la luz en metros por segundo, "c" tiende a redondearse en 3x10⁸ m/seg. 

Para 25 gramos de materia se tiene: E=0.025x9x10¹⁶ = 0.225x10¹⁶ Joules. 

Es decir: si pudiéramos capturar toda la energía que recibe la Tierra del sol cada segundo y utilizarla, se tendría suficiente para fabricar 77.3 barras de chocolate; entonces sólo sería cuestión de concentrar toda la energía que recibe la Tierra entera del sol durante un tiempo un poco más largo que un segundo para fabricar suficiente "chocolate de televisión" para todos los televidentes. ¿Se usarían para esto paneles solares que cubrieran grandes extensiones de terreno, o flotando sobre el mar? Se necesitaría cubrir grandes extensiones con paneles solares, pues se han calculado apenas 1366 watts que recibe la Tierra del Sol por metro cuadrado.

Digamos que Willy piensa en algo más realista y consigue cubrir un kilómetro cuadrado con paneles solares (un total de un millón de m². Una casa con jardín ocupa como promedio unos 200 m²), esto da como resultado 1366 millones de Joules cada segundo, despejando en la ecuación de Einstein se tiene energía para hacer 1.518x10^-8 kg (0.000015177 gramos) de materia por segundo. Para obtener apenas 25 gramos de materia se necesitarían 19 días recolectando la energía de un millón de metros cuadrados... considerando que no hay pérdidas, que el sistema es 100% eficiente, lo cual nunca ocurre en la realidad, lo mejor que se puede esperar es una eficiencia de alrededor del 90%. Ignoro de dónde se sacarían los materiales para construir miles de paneles solares para cubrir el equivalente al área de un poblado pequeño (y eso que estoy hablando de la obtención de energía de UN solo receptor) ¿de dónde saldrá el dinero para costear todo esto? No creo que haya algún banco que desee dar un crédito para financiar "la manera más costosa jamás inventada para hacer chocolate", además del no tan pequeño detalle de que  la planta recolectora de energía deberá estar operando incansable durante días y días, todo esto sólo para obtener la energía necesaria para fabricar unos gramos de chocolate. Con razón los empresarios usan comerciales. 

Conclusión: a pesar de que la física lo permite, a pesar que Einstein dijo que materia y energía son intercambiables, en la práctica esto no es del todo cierto, materia y energía son muy diferentes debido al consumo energético implicado para convertir energía en materia. Lo único que Willy podría enviar y recibir por su televisión es la señal que contiene la información de su chocolate en forma de onda electromagnética (y ahora falta que un hacker con una antena la capte, decodifique y le robe su receta).

Olvídalo, Willy, éste es un proyecto condenado al fracaso.

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