Stan Lee, principal redactor y editor de casi todos los cómics de Marvel de la Edad de Plata, era aficionado a la radiación como fuente de los superpoderes de sus héroes. La picadura de una araña radiactiva dio a Peter Parker la fuerza y las capacidades proporcionales de una araña, los Cuatro Fantásticos fueron bombardeados por los rayos cósmicos (protones de alta energía provenientes del Sol y hasta de las galaxias más distantes); Bruce Banner se convirtió en Hulk cuando fue sometido a rayos gamma (más radiación); y Matt Murdock recibió en sus ojos el impacto de un isótopo radiactivo que cayó literalmente de un camión, cegándolo pero dotándolo de un «sentido de radar» y amplificando sus otros sentidos de tal modo que pudo combatir el crimen bajo el nombre de Daredevil. Después de toda esta radiactividad, Lee se cansó de salir cada vez con ese origen de los extraños superpoderes. De ahí que en 1963, cuando creó junto con Jack Kirby un nuevo equipo de adolescentes con superpoderes, la Patrulla X, arrojó en principio la toalla, afirmando que eran mutantes, y de ello se derivaban simplemente sus extrañas capacidades y atributos.

Un miembro original de la Patrulla X, que apareció primero en el número 1 de X-Men^[47], fue Bobby Drake, de nombre secreto Hombre de Hielo (Iceman). El poder mutante de Drake era la capacidad para disminuir la temperatura de su cuerpo y de su entorno inmediato por debajo de cero grados.

Su cuerpo adquiriría de ese modo una cubierta protectora de agua helada. Como se explica en el número 47 de X-Men, Bobby no generaba el hielo que cubría su cuerpo ni el que se proyecta de sus manos cuando emplea su poder mutante. En lugar de ello, al disminuir la temperatura en su derredor, condensa el vapor de agua que está siempre presente en el aire. Por el momento no necesito criticar el detalle de que cualquier calor —es decir, cualquier energía cinética— que Bobby es capaz de sustraer de su entorno debe ser compensada por una cantidad de calor añadida a alguna parte y, según la segunda ley de la termodinámica, el calor añadido es muy probablemente mayor que el que se sustrae. Los refrigeradores retiran calor de un espacio cerrado, pero este calor debe depositarse en alguna otra parte. Además, los motores de los compresores del refrigerador necesitan energía, y parte de esta energía eléctrica no se convierte en trabajo útil sino que toma la forma de «calor desaprovechado». El gasto de calor de un refrigerador se emite por su parte trasera, colocada usualmente contra una pared. Si alguna vez desea calentar su cocina, no tiene más que dejar la puerta del refrigerador abierta del todo. Mientras el electrodoméstico lucha por disminuir la temperatura de la habitación, depositará más calor en la cocina del que es capaz de retirar. Dónde deposita el Hombre de Hielo el exceso de calor generado cuando disminuye la temperatura de su entorno sigue siendo un misterio.

El recubrimiento del cuerpo del Hombre de Hielo tomó inicialmente la forma de nieve plumosa, y cuando había ganado más control sobre sus poderes en el número 8 de X-Men, adquirió una apariencia cristalina como la del hielo. La diferencia entre la nieve y el hielo radica en la disposición de las moléculas de agua que resultan cuando se solidifica al congelarse. Los copos de nieve están formados por agregación del agua contenida en las nubes. Cuando las moléculas de agua se condensan a partir de la fase de vapor liberan energía, calentando el aire circundante. El aire caliente de menor densidad mantiene la nube en lo alto, como en el caso de un globo de aire caliente. Cuando se juntan demasiadas moléculas de agua, frecuentemente reunidas alrededor de una mota de polvo en la nube, forman una pequeña gota. Cuando la temperatura de la nube está por encima de cero grados, la gota puede caer de la nube en forma de lluvia, convirtiendo su energía potencial en energía cinética. Una gota de lluvia helada se llama aguanieve. La formación de un copo de nieve es un asunto más delicado. Un copo de nieve se crea cuando el vapor de agua se congela lentamente alrededor de una partícula de polvo. Las moléculas de agua se empaquetan en un entramado hexagonal, debido a su forma química. Los átomos metálicos se apilan en un sólido como las balas de cañón o las naranjas en una tienda de comestibles, donde esta estructura de íntimo empaquetamiento está determinada por la naturaleza de la fuerza química que mantiene unidos a los átomos entre sí. Las moléculas de agua tienen una geometría en forma de V, con un átomo de oxígeno en el vértice unido a dos átomos de hidrógeno, sobresaliendo como una antena del tipo de orejas de conejo. La forma de la molécula de agua determina la geometría de su empaquetamiento, que resulta ser un hexágono.

El apilamiento químico explica la simetría séxtuplo de los copos de nieve, pero ¿cómo forman su característica estructura de encaje? En las nubes generadoras de copos de nieve que tienen una humedad relativamente baja, las moléculas de asiento se deben difundir en el copo creciente antes de incorporarse a su estructura. Las moléculas de agua de la nube no están impulsadas en ninguna dirección determinada, pero experimentan un movimiento browniano a medida que fluctúan yendo en una y otra dirección. Este tipo de «paseo aleatorio» es un modo muy lento de desplazarse, puesto que es probable que se dé un paso alejándose del objetivo y otro en dirección a él. Cuando sostiene su mano sobre un objeto caliente, el calor que siente está transportado por las moléculas de aire que se difunden al azar desde la región a alta temperatura. Este método de transportar la energía desde un sitio a otro se llama «conducción», y es bastante ineficaz. En general, a menos que el objeto en cuestión esté tan caliente que tenga un resplandor blanco, usted normalmente ha de colocar su mano cerca antes de detectar un transporte de energía significativo.

La ecuación de Einstein que calcula la distancia a la que se desplaza un átomo fluctuante en función del tiempo, obtenida en su artículo de 1905 sobre el movimiento browniano, indica que se tarda cien veces más para que el agua de un copo de nieve que crece se difunda hasta una distancia de un centímetro de lo que tardaría para desplazarse un milímetro. Como consecuencia de ello, aquellas regiones del copo de nieve en formación que se extienden más allá del cuerpo del copo acumularán agua más rápidamente, porque acorta la distancia que las moléculas han de cruzar en su paseo aleatorio hasta alcanzar el copo. Las regiones de seis puntas en las esquinas del hexágono crecerán por lo tanto primero por la adición de moléculas de agua, y dado que se extienden más lejos, continuarán creciendo más deprisa que las regiones vecinas. Los detalles exactos de cómo se desarrolla un copo —cómo las ramas dendríticas dan lugar a brotes secundarios, el papel que representa la energía depositada por las moléculas de agua que se difunden en la mezcla local y el subsiguiente enfriamiento del copo en formación— dependerán sensiblemente de la humedad y de la temperatura del interior de la nube. La estructura final del copo dependerá también de los detalles exclusivos de cómo se forma el copo alrededor de una partícula de polvo, de forma que nunca dos copos serán exactamente iguales, aunque es posible hallar copos sorprendentemente similares. Pero en lo esencial, la bella simetría y el orden de un copo de nieve surge de las fluctuaciones desordenadas que están tras el movimiento browniano.

A medida que progresaba su dominio sobre su capacidad mutante, el Hombre de Hielo fue capaz de proyectar «rayos de congelación» desde sus manos, congelando a otra persona u objeto, o creando incluso una gran montaña de hielo bajo sus pies. Para desplazarse mientras combatía a diabólicos mutantes como Magneto, Blob o el siniestro y robótico Sentinels, Bobby generaría con frecuencia una «capa de deslizamiento helada» bajo sus pies, sobre la cual patinaría, como ilustra la figura 19. Bobby crearía en principio una gran montaña de hielo bajo suyo y luego generaría una rampa sobre la cual deslizarse hasta el punto de destino deseado. Bien, en sí mismo esto no violaría ninguno de los principios físicos, suponiendo naturalmente que uno pudiera desde luego controlar las temperaturas locales de esta manera y que haya suficiente humedad en el aire para crear todo ese hielo. Lo que es preocupante sin embargo es la aparente estabilidad de los deslizadores de Bobby, sin que importe lo extensos que sean. En cierto modo, Bobby debería salir delante del centro de masa de este deslizador helado, en cuyo momento es de esperar que ocurran cosas malas.

El centro de masa, también conocido como centro de gravedad, es el punto en el cual un objeto se comporta como si toda su masa, con independencia del modo como esté distribuida, estuviera concentrada en este único lugar. Una vara de medir tendría su centro de masa localizado exactamente en su centro. Usted puede mantener en equilibrio la vara a través de su dedo índice, sostenida de forma que se mantenga paralela al suelo, pero sólo si su dedo está colocado bajo este punto medio. Colocar su dedo más cerca de alguno de los lados provocará que la vara gire y caiga. El centro de masa depende de la distribución de la materia en el objeto. Un bate de béisbol, más grueso y más pesado en uno de los extremos, tendrá su centro de masa más cerca del extremo más ancho que del más estrecho.

Fig. 19. Escena del n.º 92 de Amazing Spider-Man, donde el Hombre de Hielo, de la Patrulla X, se enfrenta a Spiderman debido a un malentendido (tal confusión, que lleva a dos héroes a luchar entre sí hasta darse cuenta de que están del mismo bando tenía lugar una o dos veces l mes en los cómics de Marvel). No ha de sorprender que Spiderman no haya visto nunca nada igual a las rampas deslizantes del Hombre de Hielo, puesto que exhibe una estabilidad cuestionable cuando el héroe mutante se aventura lejos del centro de gravedad de la rampa.

Para ver por qué los deslizadores de hielo de Bobby no se pueden extender demasiado lejos sin desmoronarse, coloque un libro sobre una mesa. El peso del libro está dirigido hacia el suelo y está equilibrado por la fuerza ejercida por la mesa. El centro de masa está en la mitad de la cara del libro, y mientras éste permanezca encima de la mesa, el libro se mantendrá estable. Pero ahora desplace el libro cerca del borde de la mesa. Al principio una pequeña parte del libro puede colgar fuera del borde de la mesa sin problema. La parte del libro que está sobre el borde crea una fuerza de giro, un momento de torsión. Este peso no soportado del libro intenta hacerlo girar, pero hay más peso sobre la mesa que intenta hacer girar al libro en la otra dirección, de modo que permanece estacionario. Pero a medida que se desplaza más el libro, de forma que su centro de masa no esté ya encima de la mesa sino más allá del borde, el libro girará y caerá al suelo. Esto es debido a que el momento de torsión que trata de hacer girar al libro fuera de la mesa es ahora mayor que el momento contrario que trata de mantenerlo sobre la mesa.

De modo semejante, cuando los deslizadores del Hombre de Hielo se hacen muy amplios, él se desplaza muy lejos del centro de masa de la montaña de hielo que generó originalmente. En lugar de que se deshaga su montaña y su rampa de hielo, es más probable que el momento de torsión que resulta de su deslizamiento a lo largo de su borde se vuelva más grande que la resistencia del deslizador de hielo, y éste debería romperse, del mismo modo que el libro caerá de la mesa cuando la mayor parte de su peso esté fuera del borde. Para satisfacer la mecánica básica, Bobby Drake debería reforzar continuamente la parte inferior de sus deslizadores con pilares de hielo, con el fin de evitar alejarse demasiado hacia el frente de su centro de masa. A veces se reconoce la inverosímil estabilidad mecánica de las construcciones del Hombre de Hielo, como se indica en la figura 20 de un dispositivo de soporte «I, the Iceman» («Yo, el Hombre de Hielo») del número 47 de X-Men. Si alguno de los sabios especialistas de física se pregunta lo que mantiene en lo alto las escaleras y las rampas del Hombre de Hielo, lo que nadie puede refutar es lo de «¡una gran ayuda de la imaginación!».

El cómic La Patrulla X no fue un gran éxito de ventas en su primera encarnación en la década de los sesenta, y en 1970 dejaron de publicarse historias originales. Cinco años más tarde una nueva dirección de Marvel Comics decidió intentar un resurgimiento de la Patrulla X, y el All-New, All-Different X-Men (escrito por Len Mein y dibujado por Dave Cockrum), como se tituló el ejemplar de presentación a gran tamaño, fue un éxito financiero desde el mismo comienzo. A despecho de la promesa implicada por el título, algunos de los personajes de la Patrulla X presentados en este ejemplar provenían del equipo original, pero muchos de los nuevos personajes debutantes, tales como Ororo Munroe (Tormenta), Logan (Lobezno), Peter Rasputin (Coloso) y Kurt Wagner (Rondador Nocturno) se convertirían en favoritos de los aficionados. Nadie se extrañó, sin embargo. Se dice que Stan Lee se quejó de la falta de veracidad de la capacidad mutante de Tormenta para controlar el tiempo climático. No parece que se preocupara por la capacidad de Coloso para transformar su piel en «acero orgánico». No tengo la menor idea de lo que significa esta frase, ni de cómo este poder podría funcionar en el mundo físico, ni tampoco del poder de teletransporte de Rondador Nocturno (bueno, si me conceden suficientes «excepciones milagrosas» supongo que podría tratar de hacer este trabajo), pero los «poderes del clima» parecían demasiado increíbles para el hombre que trajo al mundo al Increíble Hulk y a Silver Surfer (si viaja a través del espacio exterior, ¿sobre qué está haciendo surf?)^[48]. Pero Stan no debería darse prisa en lanzar piedras sobre el tejado de las casas de los superhéroes. El mismo poder mutante manifestado por uno de las propias creaciones de Stan, el Hombre de Hielo de la Patrulla X original —la capacidad para generar y controlar los gradientes térmicos— también permite a Tormenta (Storm) influir sobre los fenómenos meteorológicos.

En esencia, el tiempo climático es simplemente cuestión de la absorción por parte de la atmósfera de energía en forma de luz solar, pero este hecho tan elemental es casi imposible de predecir de modo acertado. Cuando uno piensa en el tiempo atmosférico acuden a la mente términos tales como viento, lluvia y nieve (especialmente si usted vive en Minnesota, como yo). Todo está gobernado por diferencias espaciales en la temperatura, dirigidas por variaciones en la energía de la luz solar absorbida por la atmósfera.

Las variaciones espaciales de la temperatura atmosférica están asociadas con cambios en la densidad de la atmósfera (el número de moléculas de aire en un volumen determinado). Cuando un volumen de aire más denso se halla junto a una región más diluida, se producirá un flujo neto de aire desde los espacios de alta densidad a los de baja, hasta que se iguala la densidad de cada elemento de volumen. Este flujo de aire puede entenderse simplemente sobre la base del razonamiento de la entropía tratado en el capítulo previo. Si hay una aportación constante de energía, que mantiene una región a una densidad menor que otra, entonces este flujo de aire (viento) persistirá. El viento puede a su vez desplazar un techo de nubes, cambiando el patrón espacial de la absorción de la luz solar, lo cual cambia las trayectorias del flujo de aire que influye sobre el techo de nubes, y así sucesivamente. La rotación de la Tierra, naturalmente, determina la dirección global de la circulación del aire.

La capacidad para predecir con seguridad el tiempo está por lo tanto limitada por la precisión con la cual se conocen las velocidades y temperaturas iniciales del aire en cierto instante específico y en todos los lugares del espacio. Es más, los cambios de temperatura producen flujos de aire que a su vez cambian la luz solar absorbida, produciendo nuevos esquemas de flujos de aire. Se establece una realimentación no lineal, de modo que cualquier pequeña incertidumbre en nuestro conocimiento de las condiciones iniciales se amplifica rápidamente. En un sistema lineal un cambio pequeño en la entrada da lugar a las correspondientes pequeñas variaciones en la salida, mientras que en los sistemas no lineales, como es el caso del tiempo atmosférico, un cambio pequeño puede producir una gran variación en el resultado. Esto ha llegado a conocerse como el llamado «efecto mariposa», por el cual el batir de las alas de una mariposa en Cleveland puede, varias semanas más tarde, producir las condiciones de un tornado en Chile. Los meteorólogos pueden hacer un excelente trabajo prediciendo el tiempo a corto plazo, pero algo que vaya más allá de unas pocas semanas es intrínsecamente irrealizable, con independencia de la calidad de los sistemas de medida.

Una explicación físicamente plausible de la capacidad de Tormenta para controlar el tiempo es que puede alterar las variaciones de la temperatura atmosférica en cualquier lugar y momento a voluntad. El viento que permite volar a Tormenta, tal como ilustra la figura 21, está creado por un gradiente de temperatura bajo ella. Tormenta utiliza probablemente su poder mutante para hacer que la región de aire que está bajo ella se caliente más que la que está por encima. La temperatura del aire es una medida de su energía cinética promedio, de modo que el aire a muy baja temperatura se mueve mucho más despacio que el aire caliente. Este aire más frío es más denso y caerá hacia el suelo. Las moléculas de aire caliente menos denso que se mueven más deprisa ocuparán el espacio dejado vacante por las moléculas de aire frío, por la sencilla razón de que si se mueven a grandes velocidades, chocando entre sí, habrá muchas más formas de que se dispersen hasta regiones desocupadas que si chocaran y se las arreglaran para permanecer cerca del suelo. La energía cinética promedio de las moléculas de aire caliente es elevada; por consiguiente, la energía potencial gravitatoria es sólo un pequeño sumando en cuanto a su energía total. Una vez que las moléculas de aire caliente están cerca de la región superior fría y las de aire frío cerca del suelo, las moléculas de la parte inferior ganarán energía en sus choques con el suelo caliente, y el aire caliente perderá energía por los choques con el aire frío de la parte superior. Se producirá de nuevo una situación en la cual el aire más caliente está en el suelo y el aire frío por encima de él, y el ciclo continuará.

Este proceso se denomina «convección» y tales bucles de convección térmica son un modo extremadamente eficaz de transferir energía de una fuente caliente a otra fría a través del enlace térmico del aire de una habitación. De hecho, ésta es la razón por la cual las ventanas de doble vidrio proporcionan un buen aislamiento térmico. Al separar físicamente el vidrio del interior del frío que da hacia fuera, la ventana conserva una temperatura más cercana a la de la habitación. El vidrio exterior frío no puede establecer un bucle de convección fuerte en la habitación. Naturalmente, la energía se puede todavía transferir mediante las moléculas de aire que chocan con el cristal interior caliente y que pasarán esta energía al vidrio exterior más frío, pero esta conducción es mucho más lenta que la convección.

Fig. 21. Escena del n.º 145 de X-Men, en la que la mutante Tormenta emplea su poder para generar gradientes térmicos controlados con el fin de distorsionar las disposiciones del aire, que la arrastrará hacia arriba en celdas de convección.

La parte de aire que está compuesta de vapor de agua depende de la energía cinética promedio (la temperatura ambiente) y de la presión de las moléculas atmosféricas. El aire frío es más denso y tiene más espacio para acomodar a las moléculas de agua. Si Tormenta es realmente capaz de controlar la temperatura local, entonces puede variar también a voluntad la presión barométrica y la humedad. No es disparatado pensar que pueda provocar lluvia localizada, o tormentas de nieve, o incluso generar rayos, aunque su capacidad para controlar la posición exacta del rayo debería estar obstaculizada por factores (tales como las acumulaciones locales de la carga eléctrica del suelo) que están fuera de su control. Como se dijo, si Stan Lee no se hubiera aburrido por su creación del Hombre de Hielo —un mutante que podía disminuir la temperatura de su propio cuerpo por debajo de cero grados y proyectar también regiones localizadas de baja temperatura a su alrededor—, una mutante como Tormenta, que podía controlar no su propia temperatura, sino la de la atmósfera circundante, no hubiera tenido una difusión tan grande.

Un pensamiento final acerca de una conexión entre una mutación genética y la termodinámica. Según Stan Lee, los mutantes, en particular los que tienen superpoderes asombrosos, pertenecen a una especie del todo nueva, el Homo superior, y son distintos de la mayoría de los lectores de cómics, el Homo sapiens. El proceso de especiación, que da lugar al desarrollo de especies nuevas, fue dado a conocer por Charles Darwin e independientemente por Alfred R. Wallace en la década de 1850. En la formulación original de Darwin de la teoría de la evolución, propuso que la especiación era un proceso lento y gradual que necesitaba de varios cientos de millones de años para dar cuenta de la diversidad biológica actual. El único problema era que la física de su época proporcionaba una estimación de la edad de la Tierra que era de unos veinte millones de años solamente.

Uno de los científicos más adelantados del siglo XIX, William Thomson (honrado con el título de Lord Kelvin por sus trabajos en el desarrollo de cables de telégrafo trasatlánticos) llevó a cabo un cálculo de conductividad térmica que desafiaba la hipótesis de Darwin. La conductividad térmica es una propiedad básica de toda la materia, y refleja la proporción de calor transferido como respuesta a una determinada diferencia de temperatura. Los metales tienen una conductividad térmica muy alta, de modo que son capaces de transportar el calor muy eficazmente cuando están a distinta temperatura que otros objetos (por ejemplo, una lengua húmeda a 37 °C y un poste de alumbrado por debajo de 0 °C en invierno), mientras que la madera es un conductor térmico bastante pobre. Haciendo el supuesto razonable de que la Tierra era una esfera de roca derretida a 3.900 °C cuando se formó originalmente, y conociendo la conductividad térmica de la roca, Lord Kelvin pudo determinar cuánto tiempo tardaría la Tierra en enfriarse hasta su temperatura presente. Su conclusión de que la Tierra era al menos diez veces más joven que la edad necesaria para proporcionar suficiente tiempo como para que se produjeran los efectos de la evolución fue considerada una sentencia casi fatal para los razonamientos de Darwin. La comprensión de la termodinámica por parte de Kelvin era tenida en tal consideración que la escala de temperatura absoluta mencionada en el capítulo anterior, en la cual el estado de energía cinética nula se registra como una temperatura absoluta de cero grados, se bautizó en su honor con el nombre de «grados Kelvin». No existía ningún error en sus cálculos.

Aunque Darwin no podía apoyarse en el resultado de Kelvin, siguió convencido de la validez de la teoría de la evolución, ya que explicaba muchísimos fenómenos biológicos como para estar equivocada, a pesar de la objeción de Kelvin. Darwin murió en 1882. Pocos años más tarde se descubrió la radiactividad y pronto se cayó en la cuenta de que en el interior de la Tierra había una fuente adicional de calor que Kelvin no había tenido en cuenta, puesto que tanto él como el resto del mundo ignoraba su existencia. Este calor extra del interior de la Tierra prolongaría el tiempo necesario para el enfriamiento del planeta hasta su temperatura actual. Cuando Kelvin rehízo sus cálculos en 1905, incorporando en esta ocasión la energía proporcionada por la desintegración radiactiva, llegó a una estimación mínima de la edad de la Tierra de varios cientos de millones de años. La determinación actual de la edad de la Tierra es de 4.500 millones de años, lo bastante vieja como para proporcionar un escenario para que opere la evolución. Darwin se fue a la tumba sin saber que Kelvin estaba equivocado, aunque a pesar de ello mantuvo su creencia en la corrección de su teoría de la evolución.

Hay críticos de la teoría evolucionista hoy en día que señalan fenómenos biológicos particulares que la teoría no puede actualmente explicar, pero esto no invalida necesariamente una teoría científica. El movimiento de tres masas que interactúan merced a su atracción gravitatoria normal, por ejemplo, resulta ser tan complicado como para desafiar el cálculo analítico, pero esto no indica que la teoría de la gravitación sea errónea. Siempre existen lagunas en nuestro conocimiento y muchas cosas que no podemos entender actualmente, pero el único modo de cambiar esta situación es mediante el pensamiento crítico y las pruebas de evidencia experimental. Si usted halla que el método científico falla en algunos aspectos de la ciencia, entonces debería honestamente abstenerse de utilizar sus resultados en otros aspectos de su vida. Lo cual le ahorrará dinero en doctores y facturas de consumo de electricidad.

13. Meteorología mutante