Proporcionalmente adecuada, sólo en caso contrario

2009/10/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika

Si una hormiga cae al suelo desde una altura de dos metros, no es un accidente mortal. Lo hemos visto muchas veces y no nos atiende. Al revés, nos parece normal que no muera la hormiga por un salto de este tipo.

De hecho, los números del salto son espectaculares. La caída de dos metros de la hormiga de 5 milímetros de longitud supone un salto de 400 veces el tamaño del cuerpo para el insecto gajo. Si una persona de 1,70 metros saltara en la misma proporción caería por una altura de 680 metros. Sacar cuentas.

Y al revés, para una persona no es difícil meterse en el agua, pero una hormiga no tiene fuerzas para ello, ya que la tensión superficial del agua es demasiado elevada. Para la hormiga, la superficie del agua es como una pared. Debería abrir un agujero para poder entrar en el agua. De hecho, si la hormiga queda atrapada dentro de una gota de agua, no tiene suficiente fuerza para salir y muere ahogada.

Es la influencia de las proporciones. Cambiando las proporciones, todo cambia. Lo que ocurre a pequeña escala no ocurre lo mismo con un gran tamaño. Lo que funciona en un vaso lleno de agua marina no funciona en el océano. En el vaso el agua se puede ganar fácilmente con una cucharilla, mientras que el océano no se agita bien, ni las corrientes gigantes, ni el movimiento del planeta, ni los terremotos, etc. También es imposible mezclar completamente el agua próxima a la superficie y la que está en profundidad.

Eso mismo le pasa a la atmósfera. Si los gases se mezclaran como un recipiente de laboratorio, la meteorología sería una ciencia exacta. Habría viento, pero no habría viento y no sería necesario predecir el tiempo. La atmósfera estaría prácticamente inmóvil. Pero, por su tamaño, no sucede así. La atmósfera es muy variable y la predicción es algo muy complejo.

Cabe esperar que la influencia de las proporciones en el tamaño del planeta sea muy elevada, pero también ocurre a escala mucho menor. En los procesos tecnológicos, como es el caso de la industria, los cambios de proporción son muy importantes.

Es posible que una reacción química que funciona correctamente en el laboratorio, por ejemplo, sea difícil de realizar en un depósito de 100 litros, ya que las sustancias que deben reaccionar no se mezclan correctamente. O bien porque el calentamiento o enfriamiento demasiado rápido está reaccionando demasiado a la vez. O acidificación, o lo contrario.

Es fácil, por ejemplo, sintetizar polímeros en un tubo de ensayo, añadiendo simplemente sustancias que deben reaccionar. Sin embargo, para formar polímero en un recipiente de diez litros es necesario utilizar técnicas de emulsión para que dentro de la mezcla se formen microburbuiles y la reacción se produzca dentro de estas microburbuilas. Si no se hace así, el calor que produce la reacción colapsa todo el proceso en poco tiempo desde su inicio. No es de extrañar que en la industria química la instalación sea más cara que productos químicos. Y todo por trabajar con grandes cantidades.

Y la pregunta es ¿por qué? ¿Qué cambia de una hormiga por el salto de una persona? ¿Qué cambia de un vaso al océano? ¿O de laboratorio a producción industrial?

La clave son las leyes físicas. Las proporciones cambian, pero las leyes físicas no cambian.

Para una hormiga y una persona, por ejemplo, la constante de la gravitación universal es el mismo número. Por supuesto, la aceleración "a la baja" que provoca la Tierra sobre la hormiga es la misma que la que afecta a una persona, pero como la hormiga tiene una masa mucho menor, esta aceleración le produce una fuerza mucho menor. Como consecuencia, la fuerza que debe soportar al golpearse contra la tierra no es suficiente para matar a la hormiga.

Lógicamente, además de la gravedad, en el caso de la hormiga habría que tener en cuenta otras características. Por ejemplo, el exoesqueleto de quitina es mucho más duro que la piel humana. Proporciona gran protección a la hormiga.

Un animal de tamaño humano no puede tener un exoesqueleto duro. Nuevamente es un problema de proporción. Al ser un exoesqueleto de quitina, el hombre tendría la misma densidad de hormigas y pesaría cientos de kilos. No se podría mover.

No es de broma. El cambio de proporciones tiene una compensación. No podemos ser un exoesqueleto de hormigas y, por supuesto, no es buena idea saltar desde 600 metros.