¿Qué es la energía?

Una vez acabada nuestra descripción de las cosas en general, iniciamos en este capítulo nuestro estudio más detallado de los diferentes aspectos de la física. Para ilustrar las ideas y el tipo de razonamientos que podrían utilizarse en física teórica vamos a examinar ahora una de las leyes más básicas de la física, la ley de conservación de la energía.
Hay un hecho, o si ustedes prefieren, unaley, que gobierna todos los fenómenos naturales conocidos hasta la fecha. No hay excepción conocida a esta ley: es exacta hasta donde sabemos. Se denomina ley de conservación de la energía. Establece que hay una cierta magnitud, que llamamos energía, que no cambia en los múltiples cambios que sufre la naturaleza. Esta es una idea muy abstracta, porque es un principio matemático; dice que hay unamagnitud numérica que no cambia cuando algo sucede. No es una descripción de un mecanismo, o algo concreto; se trata sólo del extraño hecho de que podemos calcular cierto número, y que si lo volvemos a calcular después de haber estado observando a la naturaleza haciendo sus trucos, este número es el mismo. (Algo parecido al alfil en una casilla blanca que, después de varias jugadas cuyos detalles sedesconocen-, sigue estando en una casilla blanca. Es una ley de este tipo.) Puesto que es una idea abstracta, ilustraremos su significado con una analogía.
Imaginemos a un niño, quizá «Daniel el Travieso», que tiene unos bloques que son absolutamente indestructibles y no pueden dividirse en piezas. Cada uno de ellos es igual que los otros. Supongamos que tiene 28 bloques. Su madre le ha dejadopor la mañana con sus 28 bloques en una habitación. Al caer la tarde, sintiendo curiosidad, ella cuenta los bloques con mucho cuidado y descubre una ley fenoménica: haga él lo que haga con los bloques, ¡siempre sigue habiendo 28! Esto continúa durante varios días, hasta que un día sólo hay 27 bloques; pero tras una pequeña búsqueda la madre encuentra que hay uno bajo la alfombra; ella debe mirar entodas partes para estar segura de que el número de bloques no ha variado. Un día, sin embargo, el número parece haber cambiado: hay sólo 26 bloques. Una investigación cuidadosa pone de manifiesto que la ventana estaba abierta, y al buscar fuera aparecen los otros dos bloques. Otro día, un recuento cuidadoso indica que ¡hay 30 bloques! Esto provoca una consternación considerable, hasta que lamadre cae en la cuenta de que Bruce vino de visita trayendo sus propios bloques, y dejó algunos en casa de Daniel. Una vez que ella se ha deshecho de los bloques extra, cierra la ventana, no deja que entre Bruce, y entonces todo sigue correcto… hasta que en cierto momento cuenta y encuentra sólo 25 bloques. Sin embargo, hay una caja en la habitación, una caja de juguetes; la madre va a abrir la cajade juguetes pero el niño dice: «No, no abras mi caja de juguetes», y chilla. La madre tiene prohibido abrir la caja de juguetes. Como es extraordinariamente curiosa y algo ingeniosa, ¡ella inventa una treta! Sabe que cada bloque pesa 100 gramos, así que pesa la caja en un instante en que ella ve 28 bloques y el peso de la caja es de 600 gramos. Cada nueva ocasión en que quiere hacer lacomprobación, pesa de nuevo la caja, resta 600 gramos y lo divide por 100. Descubre lo siguiente:
Número de bloques vistos + (peso de la caja - 600 g) / 100 g = constante
(4.1)

En otras ocasiones parece que hay algunas nuevas desviaciones, pero un cuidadoso estudio indica que el nivel del agua sucia de la bañera está cambiando. El niño está arrojando bloques al agua y la madre no puede verlos porque elagua está muy sucia, pero puede descubrir cuántos bloques hay en el agua añadiendo otro término a su fórmula. Puesto que la altura original del agua era de 15 centímetros y cada bloque eleva el agua medio centímetro, esta nueva fórmula sería:
Número de bloques vistos + (peso de la caja - 600 g) / 100 g + (altura del agua - 15 cm / 0,5 cm = constante
(4.2)

A medida que aumenta la complejidad...