17. Cómo Electro se convierte en Magneto cuando corre

LA LEY DE AMPÈRE

Supongo que deberíamos reñir a Lee y Ditko por el fallo descrito en el capítulo anterior relativo a si los metales conducen una corriente cuando no están conectados a la tierra. Las prisas por sacar un cómic mensual, combinadas con la necesidad de contar una historia emocionante, explican seguramente más de unas cuantas meteduras de pata tanto en Marvel como en DC a lo largo de los años. Como se destacó anteriormente, esas historietas de cómics nunca intentaron funcionar como libros de texto de física. Resulta así tanto más impresionante que en el mismo ejemplar de Spiderman en el que Electro hace su presentación veamos una ilustración perfecta de una propiedad misteriosa y fundamental de la electricidad. Llegados a un punto de la historia, después de un descarado atraco a un banco, Electro aparece escapando de las autoridades escalando el lado de un edificio del mismo modo que Spiderman. La viñeta se reproduce en la figura 22, en donde vemos a un observador que exclama: «¡Miren! ¡Ese hombre vestido tan raro está subiendo a la carrera por el lado del edificio!». Un segundo hombre en la calle recoge la narrativa: «¡Se está sosteniendo con las vigas de hierro del edificio mediante rayos eléctricos, usándolas como imanes! ¡Es increíble!».

Esta escena inspira dos sensaciones. La primera es de nostalgia por la ya pasada época en la que los peatones narraban rutinariamente los acontecimientos que tenían lugar en su presencia, proporcionando un buen espectáculo a cualquier transeúnte accidental. La otra es de placer al darnos cuenta de que la escalada de este edificio por Electro es realmente un uso físicamente plausible de sus poderes. El polarizado Max Dillon (Electro) comprende, al igual que el segundo transeúnte de la viñeta, que las corrientes eléctricas crean efectivamente campos magnéticos. Este fenómeno, llamado efecto Ampère, fue observado por primera vez por Hans Christian Oersted (del cual recibe su nombre una unidad de fuerza de campo magnético) y fue explicado plenamente por André-Marie Ampère (en honor del cual la unidad de corriente eléctrica recibe el nombre de amperio). ¿Por qué el control de la electricidad por parte de Electro le permite generar campos magnéticos y en cambio Magneto, el mutante señor del magnetismo, no controla, en justa reciprocidad a voluntad las corrientes eléctricas? La respuesta a esta cuestión revela una profunda simetría entre la electricidad y el magnetismo, que se encuentra tanto en los cómics como en el mundo real.

Una carga eléctrica en reposo ejerce una fuerza sobre otra carga eléctrica. Cuanto más lejos se halle esta segunda carga, menor es la fuerza y, dependiendo de su polaridad, la segunda carga será atraída o repelida por la primera. Podemos decir por lo tanto que hay una «zona de fuerza» rodeando a esta primera carga. Otra forma de describir esta «zona de fuerza» es decir que alrededor de la primera carga existe un «campo eléctrico». Una segunda carga eléctrica colocada cerca de la primera experimentará una fuerza, como si fuera empujada en uno u otro sentido por el campo eléctrico de la primera carga. La intensidad del campo eléctrico depende de la magnitud de la carga eléctrica en este punto y varía con la distancia a la primera carga, muy cerca de la cual la fuerza sobre la segunda carga es grande, mientras que a medida que la separación aumenta la fuerza decrece con el inverso del cuadrado de la distancia (según la expresión de Coulomb). Si la separación entre las dos cargas se duplica, la fuerza disminuye por un factor de cuatro, y si la separación se triplica, la fuerza es solamente un noveno.

Hay otro campo creado por una carga eléctrica, pero solamente cuando está en movimiento, llamado «campo magnético». Si una corriente que fluye por un cable se mantiene cerca de la aguja de una brújula, la aguja se desviará como si un imán se hubiera aproximado a ella (éste fue el descubrimiento de Oersted). De hecho, dos cables paralelos que transportan corriente eléctrica se atraerán o repelerán entre sí, dependiendo del sentido de las corrientes, comportándose igual que lo harían dos imanes cuando sus polos se enfrentan norte con sur (atracción) o sur con sur (repulsión). El campo magnético generado por los «rayos eléctricos» de Electro proporcionan en efecto una atracción con el campo magnético de las vigas de hierro del edificio, permitiéndole escalar edificios o adherirse a los automóviles que pasan (como hizo al efectuar una escapada en el número 2 de Daredevil).

La fuerza que surge entre cables que transportan corriente no es de naturaleza electrostática. El cable es eléctricamente neutro antes de que fluya la corriente, con el número de electrones de sus átomos equilibrado con el mismo número de núcleos atómicos cargados positivamente. Mientras pasa una corriente a través del cable, el mismo número de electrones que entra por un extremo sale por el otro. Esta fuerza extra entre los cables que transportan corriente es debida al campo magnético creado por ellos. ¿Por qué es esto así? ¿Por qué una corriente eléctrica crea un campo magnético, igual en todos los aspectos al de un imán ordinario? Un indicio clave tras el fenómeno del magnetismo es que implica cargas eléctricas en movimiento relativo. Es decir, las cargas han de moverse relativamente entre sí.

Si dos cargas eléctricas se mueven en la misma dirección y con igual velocidad, entonces, desde el punto de vista de las cargas, están en reposo. En este caso la única fuerza entre las dos cargas, desde su punto de vista, es electrostática. Para alguien que se halla en reposo en el laboratorio se manifiesta una fuerza extra asociada al movimiento y llamada magnetismo. El que la fuerza magnética esté relacionada con el movimiento relativo de las cargas eléctricas sugiere que hay una sencilla explicación para el fenómeno del magnetismo: la teoría de la relatividad especial. Exponer cómo la teoría de Einstein de 1905 puede explicar los campos magnéticos requiere más palabras, pero lo intentaremos hacer sin matemáticas.

Emplearé un agradable razonamiento dado por Milton A. Rothman en su excelente libro, Discovering the Natural Laws (Descubriendo las leyes naturales), que ilustra cómo el movimiento relativo de las cargas puede crear una fuerza en una situación en la que no hay ninguna cuando están en reposo. Piense en dos vías de tren muy largas tendidas la una junto a la otra, una de ellas con un gran número de cargas negativas igualmente espaciadas a la distancia de un centímetro, y la otra con un número igual de cargas positivas, también separadas por un centímetro. Supondremos que esas filas de cargas eléctricas positivas y negativas se extienden a lo largo de kilómetros, y así no tendremos que preocuparnos de quedarnos sin cargas a medida que se desplazan a lo largo de la vía. A continuación introducimos una carga de prueba —una carga positiva, para facilitar el razonamiento— a cierta distancia de esas líneas de cargas. Esta carga de prueba no experimentará ninguna fuerza neta, puesto que es repelida por la línea de cargas positivas con la misma intensidad que es atraída por la serie de cargas negativas. Ahora las dos vías se empiezan a mover con la misma velocidad en sentidos opuestos, hacia la izquierda las negativas y hacia la derecha las positivas. Si la carga de prueba permanece estacionaria, entonces pasa junto a ella el mismo número de cargas positivas por unidad de longitud, y todavía no habrá una fuerza neta. Una fuerza extra se desarrollará, sin embargo, si la carga de prueba positiva se mueve hacia la derecha a la misma velocidad que las cargas positivas de la vía, que también se mueven hacia la derecha.

En el capítulo 6, cuando tratamos los efectos de las grandes velocidades de Flash, nos ocupamos de la propiedad de la teoría de la relatividad especial según la cual, desde el punto de vista de un observador estacionario, la longitud del objeto en movimiento se contrae. Desde el «punto de vista» de la carga de prueba positiva, que se mueve con la misma dirección y velocidad que las cargas positivas, está quieta comparada con esta serie de cargas positivas. La carga de prueba verá por lo tanto a las cargas positivas de la vía espaciadas un centímetro de distancia. La serie de cargas negativas que se mueven en el sentido opuesto, por otra parte, estarán contraídas en su longitud y por lo tanto se hallarán más cercanas que un centímetro de separación para la carga de prueba. La atracción y la repulsión sobre la carga de prueba están ahora desequilibradas, y ésta experimentará una fuerza neta atractiva. A esta fuerza extra, que se presenta al observador externo cuando las cargas se mueven relativamente entre sí, le damos un nombre especial: magnetismo. Según este razonamiento está claro que un objeto en movimiento que no tiene carga neta (es decir, eléctricamente neutro) no experimentará ninguna fuerza extra, lo cual está conforme con el hecho experimental de que los campos magnéticos se crean solamente por corrientes positivas o negativas.

Hemos observado con anterioridad que la fricción entre las botas de Flash y el suelo debería transferir carga estática al velocista escarlata. Debido a que cargas eléctricas en movimiento crean campos magnéticos, resulta enigmático que Flash, aunque corre a supervelocidad, no genere un enorme campo magnético que arrastraría tras él a cualquier objeto de hierro que no esté bien sujeto (y muy pocos lo están). Debemos asociar tanto esta carga eléctrica que falta como su correspondiente campo magnético a la eficacia de su «aura» que también le permite evitar los efectos destructivos de la resistencia del aire^[61].

Es realmente raro que el magnetismo se explique invocando la teoría de la relatividad especial en el caso de cargas eléctricas en movimiento, dado que es fácil ignorarla cuando el objeto en cuestión se mueve mucho más lentamente que la velocidad de la luz. Se comete soló un error muy leve si despreciamos la relatividad incluso cuando el objeto se mueve a un décimo de la velocidad de la luz. No obstante, en el caso de cargas eléctricas que se mueven mucho más despacio que la velocidad de la luz, se produce un efecto relativista con la creación de un campo magnético. El efecto es menor, sin duda, pero ¿cuánto? Se puede mostrar matemáticamente que el límite superior de la magnitud del campo magnético creado por una carga en movimiento es igual a su campo eléctrico dividido por la velocidad de la luz. La velocidad de la luz es un número grande, y por tanto, para un campo eléctrico determinado, el campo magnético asociado con la carga en movimiento será débil, pero estará ahí de todos modos. El aumento de la magnitud de la corriente eléctrica, ya sea desplazando más cargas eléctricas o haciendo que se muevan más deprisa, genera un campo magnético mayor.

Fig. 24. Superboy demuestra un conocimiento práctico de la teoría electromagnética, al construir un electroimán portátil (del n.º 1 de Superboy).

Fig. 25. Continuación de la escena del n.º 1 de Superboy, donde el adolescente de acero usa su cerebro además de sus músculos para capturar a la banda «Smash and Grab Gang».

Una comprensión de la ley de Ampère que relaciona las corrientes eléctricas con los campos magnéticos hace posible aparatos útiles tales como los electroimanes. Un electroimán es una espira de alambre enrollado alrededor de un núcleo de hierro magnético. La corriente que fluye por la espira crea un campo magnético que amplifica el del propio hierro. Un dispositivo de este tipo fue construido en el número 1 de Superboy, cuando el adolescente de acero detiene a una banda de ladrones que corren por la ciudad en una escuadrilla de tanques individuales robados de un depósito de excedentes de la armada custodiado solamente por unos pocos vigilantes nocturnos fácilmente dominables. Estas versiones de 1949 de Hummers permiten a los forajidos aterrorizar a voluntad al pueblo de Coastville. La banda de rufianes «Smash and Grab Gang» (la Banda Machacar y Pillar) (sí, ése era realmente su nombre) utilizaban esas tanquetas para irrumpir en los bancos y provocar desorden. Aunque hubiera podido volar fácilmente por los alrededores y recoger todas las tanquetas con la mano, como se muestra en la figura 24, Superboy decide adoptar una estrategia más técnica. «Necesitaré solamente una locomotora, una dinamo de esa estación transformadora y unos pocos kilómetros de cable», explica el titán adolescente a una reciente víctima de la banda criminal. Superboy transporta por el aire una gran dinamo eléctrica hasta el vagón de carbón vacío detrás de una locomotora, y comenta: «Esta dinamo dará la corriente que necesito cuando esté acoplada. Ahora a por la bobina» En la viñeta siguiente vemos que emplea «unos pocos segundos para enrollar esos kilómetros de cable» dando vueltas y vueltas alrededor del cuerpo de la locomotora. En la página siguiente (figura 25) asistimos a la recompensa cuando Superboy arranca el motor (probablemente hay bastante carbón para empezar) y anuncia: «Tengo el electroimán más grande que se haya hecho nunca, y uno que puede dar la vuelta al mundo». Las vías del tren pasan adecuadamente no sólo por el centro del pueblo, sino justo al lado de las tanquetas de los vándalos. «¿Qué ha pasado? ¡Estamos volando!», grita uno de los rufianes cuando su tanqueta se dirige a la locomotora magnética. «¡Es esa locomotora!», dice un villano mejor informado. «¡Es un imán que atrae a nuestros tanques!»

Esto es perfectamente correcto desde una perspectiva física. La dinamo es la fuente de la corriente eléctrica que pasa a través de unos cuantos kilómetros de cable alrededor del motor. La corriente en el cable crea un campo magnético que se proyecta desde el centro del bucle de cable. Si un material magnético tal como el motor de una locomotora se coloca en el interior del bucle, potencia el campo magnético generado. Sin embargo, por qué el fuerte campo magnético generado por el electroimán casero de Superboy no hace que se atasquen las ruedas de acero de la locomotora, impidiéndoles por lo tanto girar, permanece en el misterio.