Física y Portal 2

Locke8 de mayo de 2012

Me he enamorado, he de confesarlo. Esta es la conclusión que puedo sacar cuando tengo que referirme a Portal 2. Ya su primera parte me encandiló, pero es esta segunda parte la que me ha conquistado por completo. Todo es asombroso y todo cuidado al máximo, desde la historia y los personajes hasta los detalles más mínimos. Y es precisamente aquí donde creo que radica el especial encanto de este juego: en los detalles. Estos pueden hacer que una obra aburra hasta las ovejas o, como en este caso, la agranden hasta límites insospechados.

No se puede dudar que Portal 2 está cargado de ciencia, y no solo en lo que a la historia se refiere. Reconozco que es precisamente este detalle el que me conquistó desde primera hora ya que mi formación ha sido puramente científica, lo cual hace que a la hora de jugar siempre cuente con este “prejuicio” influyendo sobre una valoración personal. Desde este punto de vista, Portal 2 es el juego perfecto para una persona de ciencias y no me cabe duda que se lo pasará pipa jugándolo, tal como me ha pasado a mí. Se puede decir, parafraseando al profesor Frink, que en ese caso lo puedes disfrutar a otros niveles ya que te fijas en detalles que otros no verían.

Teniendo en cuenta el esfuerzo que hay detrás de este juego en cuanto a todos esos detalles, que menos que hacer un esfuerzo y prestarles atención. Es por ello que surgió la idea de este artículo: atender a todos esos aspectos que relacionan directamente al juego con la ciencia, y más concretamente con la física. Hay que dejar claro que no es mi intención dar lecciones a nadie, simplemente elaborar una obra de divulgación que cualquiera pueda disfrutar y entender de modo que de cara a una experiencia como es jugar Portal 2, se vuelva más completa y satisfactoria. Además a ninguno nos viene mal aprender cosas nuevas.

Así pues, y tras esta breve introducción, os ruego por favor que toméis vuestros asientos que vamos a empezar.

La conservación de la cantidad de movimiento

Ya en el primer Portal se nos hablaba de este concepto. Por supuesto, en esta segunda parte vuelve a ser una pieza fundamental para la resolución de los puzles que nos vamos encontrando. Durante el juego tendremos que hacer uso de este principio para llegar a lugares aparentemente inaccesibles. ¿Cómo? Es bien sencillo. Nos basta con alcanzar una buena velocidad antes de atravesar el primer portal, de forma que salimos despedidos a través del segundo.

Pero, ¿de qué trata todo esto? Vamos a verlo: cuando un cuerpo se encuentra en movimiento con cierta velocidad, se le puede asignar una magnitud denominada cantidad de movimiento (también llamada “momento lineal”, “ímpetu” o “momentum”). Esta magnitud, a la que designamos la letra p, viene determinada por el producto de la masa del cuerpo por su velocidad. La expresión es la siguiente:

Podemos pensar que la cantidad de movimiento es algo así como una forma de expresar la dificultad de parar un cuerpo en movimiento. Esto podemos imaginarlo fácilmente si pensamos, por ejemplo, en Donkey Kong rodando en su kart al lado del hada más plasta de Hyrule, Navy, ambos a la misma velocidad. Está claro que no será igual de fácil de parar uno que otro. Lo más probable es que, si nos ponemos en frente de ambos, Navy se aplaste contra nuestra mano, mientras que Donkey nos arrollará mientras se burla de nosotros (monos… quién los aguanta). Podemos decir entonces, que la cantidad de movimiento de Donkey era mucho mayor que la de Navy.

Cuando decimos que tal magnitud se conserva nos estamos refiriendo a que no cambia tras el transcurso del tiempo. Ya en el primer Portal se nos aclara que la cantidad de movimiento se conserva a través de los portales (algo que parece lógico en el caso de que existiera dicha tecnología) así que podemos aprovechar esta propiedad para alcanzar grandes impulsos. Dicho de otra manera, al atravesar el portal no perdemos nada de la velocidad con la que entramos, con lo que a la salida dispondremos íntegramente de ella para lanzarnos hacia grandes alturas.

Atendiendo a todo esto, la próxima vez que juguéis, por ejemplo, a un juego de carreras, en los que la conservación de la cantidad de movimiento es fácil de visualizar, y os peguéis una buena leche contra una valla, podréis juzgar cuanto de buena es la física de dicho juego según la reacción del coche. Si además estás jugando con un amigo, el hecho de comentarlo da una bonificación de +5 en pedantería para tu hoja de habilidades.

Patatas energéticas

En cierto momento del juego podemos observar una especie de concurso infantil sobre ciencia, ya sabéis, estas cosas que suelen hacer los americanos y que estamos hartos de ver en series y películas. La gracia es que la mayoría han escogido como experimento el de la patata que produce electricidad, algo de vital importancia más adelante en el juego y que no mencionaré para no fastidiar a nadie. La pregunta es: ¿puede realmente una patata producir una corriente eléctrica? La respuesta es obvia, ya que es un experimento de sobra conocido por todos, pero vamos a echar un vistazo más concreto a qué es lo que ocurre.

Básicamente, todo es debido a una reacción redox. Esta se trata de una reacción de oxidación y reducción. ¿Qué quiere decir todo esto? Pues simplemente que un electrodo suelta electrones y el otro los recoge, todo gracias al medio en el que se encuentran: el ácido ascórbico de la patata (que hace el papel de electrolito, o medio conductor). Hay que tener en cuenta que una patata no es un material con una alta conductividad (de lo contrario usaríamos patatas en lugar de cobre), así que los electrones “patatiles” viajan a velocidades muy lentas, dando como resultados voltajes muy bajos. Resulta gracioso ver como en una de esas presentaciones elaboradas por los niños, se indicaba que esta era la energía del futuro. Ni mucho menos. No queráis solucionar la crisis energética con patatas… Si quisiéramos alimentar nuestro pc con la energía producida por patatas tendríamos que conectar un gran número de ellas en serie para amplificar el voltaje y posteriormente series de patatas en paralelo para amplificar la intensidad… Imaginad las caras de quienes entren en vuestra habitación y vean toda esa montaña de patatas, interconectadas entre sí por una maraña de cables, rodeando amenazadoramente el pc en el que os encontráis leyendo este artículo… Ahora que lo pienso… ¿y si esta montaña de patatas tomara conciencia de sí misma? Aterrador, sin duda.

Conservación de la energía y choques elásticos

A medida que avanzamos, nos encontramos con este extraño líquido azul, el cual en un principio parece que formaba parte de la dieta de los participantes de las pruebas, aunque rápidamente se comprueba que es un material excelente para dar impulsos (gel repulsor). Cuando saltamos sobre la sustancia azul, salimos rebotados. Esto que parece un argumento sin contenido, en realidad nos está poniendo de manifiesto un concepto tan importante en física como es la conservación de la energía de un sistema, es decir, que la energía que tengamos en un cierto momento será la misma en todo instante posterior. Así, por ejemplo, si en el juego saltamos sobre esa mancha azul que podéis ver en la imagen, tras rebotar alcanzaríamos una altura igual a la de partida a causa de dicha conservación. De esta manera, si queremos alcanzar un punto más alto, necesariamente tendremos que buscar una altura equivalente sobre la que saltar.

La conservación de la energía de un sistema se da sobretodo en situaciones en las que no hay ningún tipo de rozamiento que produzca pérdidas de la misma. Para el caso del juego, se trataría de un choque elástico entre nosotros y la sustancia (un choque es elástico cuando se conserva la energía del sistema). Cuando un cuerpo cae desde una altura, lleva consigo una cierta energía, y todos sabemos que esta no desaparece, simplemente se transforma. Toda esa energía tiene que liberarse de alguna forma en el momento de tocar suelo y las más comunes son roturas, deformación y calentamiento. Si la caída fuera sobre la misteriosa sustancia azul, esta no disiparía la energía en las numerosas formas que hemos comentado, sino que la utilizaría íntegramente para propulsarnos de nuevo hacia arriba.

Respecto a las caídas, pensad ahora en todos esos juegos en los que las caídas no hacen daño… Super Mario, por ejemplo… aunque pensándolo mejor, no es buen ejemplo. Cómo podemos hablar de física en un juego donde un fontanero bigotón se come una seta y viaja en busca de princesas por mundos increíbles y llenos de criaturas extrañas…

Coeficiente de rozamiento

Otra de las sustancias que nos encontramos durante el juego es anaranjada y tiene la propiedad de acelerar nuestros movimientos increíblemente. Podríamos pensar entonces que dicha sustancia carece de coeficiente de rozamiento. El coeficiente de rozamiento es una magnitud que nos dice como de rugosa es una superficie, es decir, si el coeficiente es algo grande, nos costará más trabajo movernos sobre ella. Imaginemos de nuevo a nuestro amigo Donkey Kong en su kart. Supongamos que rueda por una pista que carece de rozamiento, algo muy útil para un mono motorizado, y de repente nos ve tumbados en la carretera, debido sin duda al golpe que nos dio unos párrafos más arriba. El gorila, para su regocijo, decide pasar sobre nosotros (¿os dije ya que los monos son muy odiosos?). Al hacerlo, el gorila nota que su kart pierde algo de velocidad. Esto se debe a que nuestro cuerpo presenta un coeficiente de rozamiento muy alto, por lo que si quiere mantener la velocidad, se verá obligado a acelerar. Esta es la manera en la que actúa dicho coeficiente, cuanto más rugosa sea una superficie, más rozamiento proporcionará. Hay que decir que al pasarnos por encima, es probable que nuestros restos se queda enganchados en el kart, proporcionándole una fuerza de rozamiento bastante grande (fastídiate, sucio mono).

En el caso de Portal 2, si se tratara del caso en el que no hay coeficiente de rozamiento, tan solo nos moveríamos sin esfuerzo con nuestro propio impulso. Sin embargo, al jugar nos damos cuenta que lo que esta sustancia hace es acelerarnos al paso sobre ella. Tendríamos que pensar entonces, y me vais a permitir que elabore una pequeña teoría al respeto, que dicha sustancia tiene la propiedad de poseer un coeficiente de rozamiento tan pequeño que podría ser negativo, de forma que el rozamiento en este caso no se opone al movimiento, sino que lo favorece, añadiendo velocidad a nuestro paso. Esto, que ahora es tan solo una teoría, podría ser factible en un futuro.

El gato de Schrödinger

Cómo se podía imaginar Erwin Schrödinger, allá por 1933, que su famoso experimento mental iba a ser tan conocido que incluso podemos verlo plasmado sobre una pared en Portal 2 (obra del hombre rata).

Este experimento mental fue elaborado por el físico austríaco para mostrar la forma en la que funciona la física cuántica. Aunque el experimento original se lleva a cabo con un gato, haremos algún cambio para que resulte más amena su comprensión. Imaginemos que somos un pobre soldado a las órdenes de Liquid Snake. Podríamos estar patrullando, mientras nuestra mente se distrae por temas como “qué me habrá preparado mi madre para cenar esta noche” (sí, ellos también tienen familia), cuando de repente, al doblar una esquina, aparece una caja delante nuestra. Como soldado bien entrenado que somos, es algo que nos resulta sospechoso y caemos en la cuenta de que podría haber alguien dentro intentado infiltrarse, un Solid Snake por ejemplo. La cuestión en este momento es: ¿qué pasa dentro de la caja?, ¿estará o no estará Snake dentro? No hay forma de saberlo sin abrir la caja, es obvio, pero si lo miramos desde el punto de vista de la física cuántica, la respuesta es muy sencilla: está y no está a la vez. Esta respuesta puede parecer confusa, pero es totalmente coherente con lo que está ocurriendo en la realidad. Nuestro soldado, que además del susodicho buen entrenamiento, es un buen estudiante de física, piensa entonces que el interior de la caja está representado por un estado en el que conviven a la vez las dos situaciones: con y sin Snake. Esto se expresa de la siguiente forma:

Esta representación se llama función de onda del sistema (la caja, en este ejemplo). Resulta que a nivel cuántico nunca podemos estar totalmente seguros de todo lo que ocurre, por lo que siempre se trabaja con probabilidades. Snake en este caso tiene el 50% de probabilidades de estar en la caja. ¿Qué ocurre si nuestro soldado la abre? Este es un detalle muy curioso, porque al hacerlo, la función de onda “colapsa” en una de las dos situaciones. Podemos decir que nuestra interacción con el sistema cambia el estado de la función, y por lo tanto, la medida del mismo. Imaginemos que está vacía, entonces al mirar, lo que queda de la anterior función es:

Una vez abierta, desaparecen las demás opciones y nuestro sistema ya no cambiará. Esto que parece algo muy trivial tiene interpretaciones y consecuencias muy interesantes. Una consecuencia es la comentada anteriormente: siempre que queramos medir algo, influiremos en la medida, resultando imposible obtener dicha información tal como se da en la naturaleza. Se podría decir que cuando miramos, cambiamos el mundo. Otra interpretación, planteada por Hugh Everett en 1957, es que al mirar en la caja el universo se ramifica entre las opciones posibles. En nuestro universo no hemos encontrado a nadie, pero esta teoría plantea que automáticamente se crea otro universo paralelo en el que Snake estaba dentro de la caja, y tras ser descubierto, nos mataba rápidamente. En nuestro universo no había nadie, pero igualmente Snake saltó desde una esquina, y aprovechándose de nuestro embobamiento con el gato de Schrödinger, nos mató silenciosamente… es lo malo de ser un simple soldado (que se lo pregunten si no a las tropas imperiales…).

Bueno, y hasta aquí la clase, que ya me he pasado de la hora. Aunque no es culpa mía, sino del timbre, que no ha sonado. Se nos quedan muchas cosas en el tintero sobre las que se puede debatir largo y tendido acerca de si podrían ser posibles: puentes de luz, botas que amortiguan caídas o los mismísimos portales, por ejemplo, que darían sin duda para otro artículo. Sin embargo no era mi intención divagar sobe todos esos temas, sino mostrar todos esos aspectos con una base empírica. Espero que os haya interesado el tema de hoy y, sobre todo, que la próxima vez que os pongáis delante de algún juego, os fijéis en todos esos pequeños detalles que se nos escapan a primera vista y que después resultan ser verdaderamente grandes.