Hasta ahora nos hemos ocupado principalmente de cómo afectan las fuerzas al cambio de movimiento de los objetos, y la fuerza con la que más hemos tenido que ver es la de la gravedad. Tanto si se trata de Superman frenando en su salto o de Gwen Stacy acelerando en su caída fatal, siempre hemos invocado a la gravedad para ocupar el papel de la fuerza F en la segunda ley de Newton F = m a. Pero hay otras fuerzas distintas de la gravedad en este universo y en el de los cómics.

Los físicos han descubierto que existen solamente cuatro fuerzas fundamentales en la naturaleza que son tanto necesarias como suficientes para dar cuenta del amplio rango de los complejos fenómenos físicos que observamos. Tales fuerzas son: a) la gravedad, b) el electromagnetismo y las poco imaginativamente llamadas c) fuerza fuerte y d) fuerza débil^[53]. Las dos últimas operan solamente en el interior de los núcleos atómicos y sin ellas los protones cargados positivamente se repelerían entre sí y no podrían existir los elementos estables aparte del hidrógeno. La fuerza débil es la responsable de algunas formas de radiactividad (tal como la desintegración nuclear que condujo a los físicos a sugerir la existencia de los neutrinos, como se mencionó en el capítulo 11) y sin la cual existirían pocos superhéroes o supervillanos. Casi cada fuerza que encontramos en la actividad diaria, aparte de la gravedad, es de naturaleza electrostática. Las fuerzas generadas por nuestros músculos, la fuerza que ejerce sobre nosotros la silla en la que nos sentamos y que evita que caigamos al suelo, la fuerza ejercida por los gases calientes en el cilindro del motor de su automóvil, todas ésas y muchas otras son, a fin de cuentas, eléctricas.

Ha llegado el momento de considerar las fuerzas gemelas de la electricidad y el magnetismo, que veremos que son realmente una única fuerza llamada con propiedad electromagnetismo. Muy pocos superhéroes tienen poderes de origen electromagnético. Dos de los primeros personajes de los cómics de la Edad de Plata cuyos poderes empleaban electricidad y magnetismo son Lightning Lad y Cosmic Boy. Esos héroes vienen del futuro, y aparecieron por vez primera en el número 247 de Adventure Comics (abril 1958) cuando junto con Saturn Girl viajaban hacia atrás en el tiempo con el fin de reclutar a Superboy para formar la Legión de los Superhéroes. Lightning Lad es capaz de provocar descargas eléctricas desde sus manos, mientras que Cosmic Boy puede controlar objetos magnéticos. El tercer miembro fundador, Saturn Girl, poseía el superpoder de la telepatía mental, que como luego veremos está íntimamente relacionada con la propagación electromagnética. En consecuencia, los tres fundadores de la Legión muestran manifestaciones directas de la electricidad y del magnetismo en acción.

La Legión venía del año 2958 (las historias actuales tienen lugar en el 3005) y estaba formada por adolescentes de planetas distintos con un único superpoder cada uno. El concepto de un club de superhéroes adolescentes del futuro resultó ser muy popular entre los lectores, y la Legión de los Superhéroes se convirtió en un sello característico de Adventure Comics hasta el punto de desplazar a Superboy de su propia colección. El número de miembros de la Legión creció con el tiempo, y actualmente se jacta de contar con más de treinta héroes. Todas las fuerzas fundamentales de la naturaleza, así como diversas simetrías básicas de las leyes físicas, entraron en liza a medida que los escritores de las historias de la Legión se esforzaban en desarrollar un superpoder para cada héroe. Los Legionarios incluían a Star Boy, que podía aumentar el peso de los objetos, mientras que Light Lad podía hacerlos más ligeros, Element Lad era capaz de transmutar un elemento en otro (lo que implica el control de las fuerzas nucleares) y Colosal Boy podía crecer hasta grandes alturas, mientras Shrinking Violet podía empequeñecerse a sí misma. Ferro Lad podía transformarse en una especie de hierro orgánico (una versión temprana para adolescentes del Coloso de la Patrulla X); de muchacho me impresionó mucho su noble sacrificio para destruir el Sun-Eater en el número 353 de Adventure.

Aunque solamente unos pocos héroes tenían como origen de sus superpoderes la electricidad o el magnetismo, los supervillanos emplean con frecuencia esas fuerzas fundamentales de la naturaleza cuando persiguen ya sea ganancias financieras o el dominio del mundo (y ocasionalmente ambas cosas). En particular, en algunos de los próximos capítulos nos centraremos en dos de tales malhechores, Electro y Magneto (y no es difícil atisbar con qué fuerza, la electricidad o el magnetismo, está asociado cada villano).

La electricidad estática:

¡La fuerza más potente de la naturaleza!

Max Dillon era un electricista muy capacitado pero demasiado egocéntrico. Cuando un compañero de trabajo quedó atrapado en lo alto de una línea de alta tensión, Max no hizo nada hasta que su capataz le ofreció un premio de 100 dólares (en moneda de 1963 equivale a unos 600 actuales) por su rescate. Al liberar al inconsciente colega y hacerlo descender hasta el suelo con un cable, Dillon recibió un beneficio no anticipado al ser alcanzado por una descarga al sujetarse a una línea de alta tensión. Igual que en el caso de Barry Allen (Flash), no solamente no murió ni sufrió ninguna quemadura o daño neurológico a causa del accidente traumático, sino que de hecho ganó la capacidad de almacenar energía eléctrica, que podía descargar a voluntad en forma de rayos^[54]. El accidente de Dillon, presentado en el número 9 de Amazing Spider-Man, pudo haber cambiado su cuerpo, pero dejó intactas sus actitudes antisociales. Al darse cuenta de que ahora poseía temibles poderes eléctricos, diseñó un camuflaje chillón de color verde y amarillo, con una relampagueante máscara amarilla con la imagen de un rayo, y se embarcó en una vida delictiva bajo el sobrenombre de Electro, tal como se ve en la figura 22. Personalmente, si ganó dominio sobre esa tan potente fuerza de la naturaleza no creo que se debiera necesariamente al traje que eligió para usar en público. Quizá si Max Dillon no hubiera sido tan miserable, sus amigos podrían haberle dado algunos consejos acerca de su forma de vestir. Pero es exactamente tal arquetipo de malas elecciones lo que conduce a esos bribones superpoderosos a una vida delictiva.

Fig. 22. Una escena del n.º 9 de Amazing Spider-Man, donde el supervillano Electro demuestra simultáneamente un concepto avanzado de electromagnetismo y un sentido de la elegancia en el vestir significativamente menos perfeccionado.

Dillon descubrió que su cuerpo podía almacenar una carga eléctrica que le permitía arrojar rayos letales. Las historias que presentan a Electro lo muestran con frecuencia cargando su cuerpo en alguna estación de energía «abandonada», situado entre dos torres transformadoras y dejando que la corriente eléctrica pase a través de su cuerpo (el hecho de que la ciudad de Nueva York tenga estaciones de energía en pleno funcionamiento dispersas por toda su extensión, disponibles para el uso de los supervillanos explica seguramente al menos en parte las altas facturas de consumo que los residentes deben pagar a la Consolidated Edison, por no mencionar los recientes apagones).

Plenamente cargado, Dillon podía proyectar rayos desde sus manos, aunque a veces las descargas procedían de otras partes de su cuerpo. Una vez agotada su carga, quedaba básicamente impedido hasta recibir otra. En esencia el horrible accidente de la línea de tensión convirtió a Dillon en un cañón láser recargable ambulante.

¿Qué significa tener «poderes eléctricos», tales que uno pueda arrojar rayos contra la policía y los superhéroes? Cualquiera que haya arrastrado sus pies por una alfombra peluda en un día seco de invierno y haya tocado luego el pomo de una puerta habrá comprobado que la materia está compuesta de elementos cargados eléctricamente. A diferencia de la masa de un objeto, que es siempre positiva, la carga eléctrica se presenta bajo dos aspectos que se etiquetan arbitrariamente como «positiva» y «negativa». La expresión «los opuestos se atraen» puede o no ser una guía fiable en los asuntos del corazón, pero resume acertadamente la naturaleza de la fuerza entre objetos cargados positiva y negativamente. Dos objetos con cargas opuestas serán empujados el uno hacia el otro por una fuerza atractiva. De forma semejante, dos objetos que están cargados con la misma polaridad, ya sea positiva o negativa, se repelerán entre sí. Cuando una caja de transporte adquiere un exceso de carga eléctrica debido a rozamientos azarosos por contacto, esta carga ha de ser transferida a los trocitos de espuma de empaquetamiento del interior de la caja. El hecho de que todos los trozos de espuma tengan la misma carga explica que estos trozos livianos se repelan entre sí y se dispersen por el aire cuando se abre la caja. Los electrones cargados negativamente de un átomo son atraídos hacia los protones cargados positivamente del núcleo por la fuerza atractiva electrostática. Cuanto más protones hay, mayor es la carga positiva y mayor la fuerza que impulsa al electrón hacia el núcleo. Sin embargo, cuantos más electrones hay en un átomo, su repulsión mutua es mayor. Esas dos fuerzas, la atracción por el núcleo y la repulsión por parte de los otros electrones, tienden a cancelarse a grandes rasgos, razón por la que un átomo de uranio con 92 electrones y un número igual de protones con carga positiva en su núcleo tiene aproximadamente el mismo tamaño que un átomo de carbono, con seis electrones y seis protones nucleares.

La fuerza atractiva entre dos objetos cargados opuestamente, o la fuerza repulsiva en el caso de dos objetos con la misma carga tiene, notablemente, la misma forma matemática que la ley de Newton de la atracción gravitatoria descrita en el capítulo 2. Es decir, la fuerza entre dos objetos que tienen las cargas eléctricas carga 1 y carga 2 está dada por la ecuación

Esta expresión, atribuida al científico francés del siglo xviii Charles Coulomb es casi idéntica a la expresión de la gravitación de Newton, excepto por el hecho de que en lugar de la carga de dos objetos multiplicábamos sus masas, y la constante no se indicaba mediante k sino como G. Recordemos del capítulo 2 que la ley de Newton de la gravitación describía la fuerza entre dos masas masa 1 y masa 2 mediante la expresión

Matemáticamente esas dos expresiones de la fuerza son equivalentes cuando se reemplaza masa por carga y la constante G se renombra como la nueva constante k. Debido a que la carga eléctrica no es la misma cantidad que la masa, las unidades de la constante k son distintas de las de la constante G para que ambas ecuaciones tengan las unidades de una fuerza.

Más importante que el que k tenga unidades distintas que G es el hecho de que la magnitud de k es muchísimo mayor que la de G. Consideremos un único protón en el núcleo de un átomo de hidrógeno, orbitado por un único electrón a una cierta distancia. La fuerza atractiva de la gravedad empuja al electrón hacia el protón, y hay una fuerza atractiva adicional debido a que el protón cargado positivamente es empujado hacia el electrón cargado negativamente. La magnitud de la carga del protón es exactamente la misma que la del electrón, estando la carga del protón etiquetada por convenio como positiva y la del electrón considerada negativa. Aunque puedan tener cargas iguales pero opuestas, la masa del protón es casi dos mil veces mayor que la del electrón. No obstante, cuando k en la expresión de Coulomb se multiplica por el producto de la carga del protón y del electrón para una determinada separación en un átomo, la fuerza resultante es de diez mil trillones de trillones (un uno seguido de cuarenta ceros) de veces mayor que la atracción electrostática. A escala atómica, la gravedad es irrelevante, y la materia se mantiene unida por la electrostática. Sin la adherencia estática no habría moléculas, ni química ni en consecuencia la vida.

Si la gravedad es tan pequeña comparada con la acción electrostática, ¿por qué tiene tanta importancia para los planetas y las personas? Porque es siempre atractiva. Dos masas, no importa si son grandes o pequeñas, siempre se empujarán la una hacia la otra debido a la gravedad. Aunque existe una cosa llamada antimateria, tiene una masa positiva, y por tanto una atracción gravitatoria normal con la otra materia. Hasta donde ha sido posible determinarlo experimentalmente, solamente existe un tipo de masa con un tipo de atracción gravitatoria positiva. Ciertas enigmáticas observaciones astronómicas han sido interpretadas recientemente como una indicación de la presencia de una suerte de «antigravedad» asociada con una cantidad misteriosa llamada energía oscura. Sin embargo, esta explicación es algo controvertida, y en el momento en que escribimos esto los científicos no tienen la más vaga idea de lo que es la energía oscura (razón por la que, aunque ya está bien sobrepasado el año 2000, todavía están por fabricar los automóviles voladores que se nos prometió para estas fechas en las novelas y los cómics de ciencia ficción de los años cincuenta y sesenta). La situación con la electricidad es muy distinta. El hecho de que las cargas eléctricas se presenten en dos clases diferentes, positiva y negativa, introduce la posibilidad de aislar campos eléctricos.

Un electrón que gira alrededor de un protón experimenta un tirón atractivo. Un segundo electrón aproximado a esta disposición es impulsado hacia el protón pero es empujado hacia fuera por parte del primer electrón. Hasta que el segundo electrón no se acerca mucho al protón, la resultante de los empujes hacia el centro y hacia fuera no se anula, junto con la fuerza neta sobre el segundo electrón. Si pudiéramos apantallar tan fácilmente la atracción gravitatoria, los aparatos levitantes como los discos antigravedad del diabólico Wizard serían cosa común. Independientemente de si tiene una carga eléctrica positiva, negativa o neutra, toda la materia tiene una masa positiva y experimenta la atracción gravitatoria por parte del resto de la materia. De esta forma la gravedad siempre acaba venciendo y trata de aproximar a los cuerpos entre sí, incluso a aquellos que son electrostáticamente neutros.

Pero no nos equivoquemos, la electrostática es la fuerza más intensa. Consideremos la forma de la ecuación de la fuerza de Coulomb antes establecida. Si usted tuviera en su cuerpo solamente un 10% más de carga negativa que positiva, en tal caso la fuerza de repulsión electrostática sería lo bastante grande como para elevar un gran edificio de oficinas que tuviera un exceso similar del 10% de carga negativa. Por otra parte, aunque la masa del edificio sea mucho más grande que la suya, no por eso está gravitacionalmente ligado al edificio, a pesar de los ocasionales decretos del lugar de trabajo y de su jefe.

Cuando corre, Flash debería acumular una carga estática enorme debido al rozamiento entre sus botas y el suelo, necesaria para la carrera, al igual que ocurría cuando frotábamos nuestros pies sobre una alfombra en invierno. La fricción de nuestros pies frotando contra la alfombra, que es un proceso violento a escala atómica, da como resultado la transferencia de electrones, que se reparten por nuestro cuerpo. Estas cargas en exceso se repelen entre sí y no quieren permanecer sobre usted. Cuando usted se acerca al pomo de la puerta, queda disponible un camino para que las cargas retornen a la Tierra (que es capaz de aceptar sin problemas unos cuantos electrones de más o de menos). Si la carga es lo bastante grande, los electrones saltarán a través del aire, al igual que un rayo descarga sobre el suelo el exceso de carga de una nube de tormenta. Al conducir, su automóvil capta frecuentemente un exceso de carga debido a la fricción entre los neumáticos y la carretera, que puede eliminarse tocando el marco metálico de la puerta una vez se ha detenido el coche.

La descarga es dolorosa por dos razones: el área superficial de sus dedos es muy pequeña, de modo que la corriente por unidad de área es grande. De hecho, es preferible tocar la carrocería o el pomo de la puerta con su codo o apoyar todo su cuerpo sobre el objeto metálico. El arco será un precio pequeño (por la reducción del dolor), y las puntas de sus dedos tienen más terminaciones nerviosas, de forma que son más sensibles a la corriente.

Esta electricidad estática inducida por la fricción (conocida técnicamente como «electrificación de contacto») fue reconocida recientemente en el número 208 de Flash. Nuestro héroe había terminado de salvar a los ciudadanos de Keystone City^[55], una vez más, de un ataque de un subgrupo de su Galería de Rojo, y estaba recibiendo el agradecimiento de un grupo de espectadores. Al pedirle un autógrafo, una persona dio una palmada al hombro de Flash y, al recibir una sacudida, exclamó «¡Eh, mirad! ¡Su uniforme está cargado de electricidad estática!». Este exceso de carga debería en general descargarse sobre el primer objeto metálico cercano conectado al suelo tan pronto como Flash deje de correr. El hecho de que esta electrificación por contacto fuera observada solamente en el 2004 (y no en los previos cincuenta años de los cómics de Flash), sugiere que durante la mayor parte de la carrera de lucha contra el crimen, además de poseer una capacidad para ignorar la resistencia del aire y las aceleraciones dañinas, era igualmente inmune a la acumulación de carga electrostática.

Volviendo a Electro, sus poderes eléctricos proceden sin duda del hecho de que es capaz de almacenar en su cuerpo cantidades muy elevadas de carga eléctrica, sea positiva o negativa. Luego puede descargarse a voluntad, por ejemplo mediante la chispa que arroja desde las puntas de sus dedos al pomo de cobre antes mencionado. Esto está de acuerdo con el hecho de que Electro necesita cargarse a sí mismo antes de emplear sus poderes, y si descarga demasiados rayos queda, en último término, agotado y a punto de que le echen el guante.

Hace sesenta años más o menos, las molestias que sufrió un ingeniero suizo durante una excursión condujo a una innovación tecnológica. Las investigaciones de George de Mestral al preguntarse por qué los espinos se aferraban tan tenazmente a sus pantalones dio como resultado la invención de un mecanismo de cierre (una presilla) que consta de millones de diminutos ganchos y lazos, al que dio el nombre de Velcro. Más recientemente, Robert Full, Keller Autumn, y colaboradores han descubierto que a la capacidad del geco^[56] para desplazarse por paredes y techos lisos se le puede seguir la pista hasta pelillos microscópicos en los dedos del lagarto llamados setae. Pero sin ganchos diminutos en las paredes o en el techo, ¿qué es lo que sostiene las fibras y al propio geco? ¡La adherencia estática! Las fibras del pie del geco son eléctricamente neutras, pero el lagarto no necesita frotarse sobre una alfombra peluda para pegarse a una pared, porque usa las fluctuaciones de carga de sus setae. Los electrones de las fibras de los dedos del geco están constantemente en movimiento. A veces unos cuantos electrones de más están en un lado de la fibra, haciendo que ese lado quede cargado con una ligera carga negativa, mientras que otras veces unos cuantos electrones de menos están en ese mismo lado, cargándolo algo positivamente. Si el lado de la fibra más cercano a la pared posee, durante un instante, una ligera carga negativa, entonces inducirá una ligera carga positiva en la pared, y se producirá como resultado una fuerza de atracción entre la fibra y la pared. Usted esperará que esta fuerza (conocida como fuerza de Van der Walls) sea muy débil, y tendrá razón. Por ello el geco tiene millones de dichas fibras en cada dedo, de forma que la fuerza atractiva total es lo bastante fuerte como para soportar su peso.

O incluso posiblemente el peso de Peter Parker. Los redactores de Marvel han sugerido que la capacidad de Spidey para reptar por las paredes es de naturaleza electrostática —la película Spiderman del año 2002 incluía una escena que mostraba señales de fibras punzantes microscópicas brotando de los dedos de Peter Parker una vez había obtenido sus poderes arácnidos—. Aclaremos que tanto el cómic como la película se apoyan en algo sólido. Recientemente un informe de la Universidad de Manchester en Inglaterra describió el desarrollo de la «cinta geco», formada por millones de fibras diminutas (la longitud de cada fibra es cincuenta veces más corta que el ancho de un cabello humano) capaz de proporcionar una atracción lo bastante fuerte como para soportar una figura de Spiderman en acción del tamaño de un palmo. Una cinta que utiliza la fuerza procedente de las fluctuaciones de carga puede ser, en principio, utilizada y reutilizada instantáneamente, a diferencia de un adhesivo de aplicación única que necesita de un tiempo de tratamiento. Las fibras de la cinta deben ser muy pequeñas para maximizar la proporción de área a volumen, puesto que solamente el exceso de carga fluctuante sobre la superficie de la fibra contribuye a la fuerza atractiva. Con el fin de proporcionar suficiente fuerza como para soportar el peso de una persona, la densidad de las microfibras debe ser muy alta, para compensar la fuerza extremadamente débil de cada fibra. Si esos desafíos de la ingeniería pueden resolverse es algo que está por ver. Pero si la «cinta geco» es alguna vez tan común como el Velcro, ¡no volveré a esperar el ascensor!

15. Las adherencias de Electro