Papá Noel reparte los regalos de Navidad usando la física cuántica
Papá Noel es capaz de realizar el trabajo maratónico (casi mágico…) de repartir los regalos de Navidad cuando dan las 12 campanadas. Te contamos por qué la física clásica se lo impide, pero la física cuántica le da luz verde a Santa.
Estamos a unas horas de la Navidad, y con esta celebración cristiana está viva la tradición de que los más pequeños de la casa le escriban una carta a Papá Noel (o Santa Claus), contándole cómo se han portado durante el año (aunque se supone que él ya lo sabe porque lo ve todo), y cuáles son sus deseos para esta Navidad. La mayoría, aunque no todos los niños, suelen pedirle a Santa Claus que les deje como regalo un juguete cuando den las 12, y es justamente ahí cuando la magia y la física cuántica comienzan a funcionar.
Según cuenta la leyenda, este personaje legendario del cristianismo occidental fabrica los juguetes con ayuda de los elfos que trabajan en su taller ubicado en el Polo Norte. Una vez lista la producción los sale a repartir con ayuda de los renos que tiran de su trineo viajando a gran velocidad por el cielo, recorriendo el mundo, respetando (en la medida de lo posible) los pedidos que los niños le hicieron por carta tradicional. o correo electrónico.
¿Papá Noel es tan veloz que no se deja ver?
Por fortuna, Papá Noel suele ser bastante más rápido y eficiente que muchísimas compañías de logística, pero… su trabajo es muy complicado porque tiene millones de paquetes que repartir en muy poco tiempo.
Si consideramos como niños a todos los humanos menores de 18 años, existen en el planeta unos 2200 millones, pero ese número se reduce si tenemos en cuenta que Papá Noel no recibe cartas con pedidos de pequeños musulmanes, hindúes, judíos y budistas, dado que tienen distintas tradiciones y no le escriben la carta a Santa Claus.
Por lo tanto, debe visitar aproximadamente a 378 millones de niños (considerando que todos ellos se portaron bien). Se estima en promedio 3.5 niños por hogar, eso reduce el número a 91,8 millones de hogares para visitar, y todo eso ¡sin ser visto!
No hay que olvidarse de que las 12 campanadas no se dan en simultáneo en todo el planeta al mismo tiempo. Por suerte, gracias a los diferentes husos horarios y a la rotación terrestre, Papá Noel no tiene 24 horas, sino 31 horas de Nochebuena para realizar su trabajo maratónico.
Se supone que su viaje es de este a oeste, así que debe realizar ¡822,6 visitas por segundo! Eso significa que tiene casi una milésima de segundo por casa, para bajarse del trineo, lidiar con el perro guardián, bajar por la chimenea, evitar que suene la alarma antirrobo, dejar los regalos correctos debajo del árbol, comer y bebe lo que le han dejado los niños para reponer fuerzas, e irse a toda velocidad hacia el próximo hogar.
Ahí tenemos una clara respuesta a la pregunta que siempre hacen los niños: ¿por qué Papá Noel no se deja ver? Y es que es muy difícil que alguien pueda llegar a verlo en acción, sobre todo al saber que la duración de un parpadeo es de 300 a 400 milisegundos
La física clásica le dice no a Papá Noel
El exceso de equipaje en el trineo de Papá Noel es un gran reto por vencer. Si hacemos algunas suposiciones necesarias, cómo se trabaja en ciencia para poder hacer estimaciones o cálculos aproximados, se desprende que: Santa tiene que realizar 91,8 millones de paradas, las cuales vamos a suponer que están distribuidas uniformemente sobre la superficie terrestre, entonces hay 1,2 km entre casa y casa, dando como resultado un recorrido de 110 millones de km.
Esto indica que el trineo de Santa se debe mover a unos 1000 km/s, ¡3000 veces la velocidad del sonido! Si tenemos en cuenta que un reno convencional puede correr a una velocidad de 24 km/h, y que puede transportar hasta unos 150 kg, teniendo en cuenta que el trineo de Santa es tirado, según la tradición, por nueve renos (Rudolph, Dasher, Dancer, Vixen, Prancer, Cupid, Comet, Blitzen y Donner), podrían transportar unos 1350 kilogramos en total, pero la carga del trineo supera ampliamente ese peso.
Técnicamente, según el [Fermilab del Departamento de #Energía de Estados Unidos], el trineo de Papá Noel solo tendría que viajar al 99,999999% de la velocidad de la luz para completar su tarea, suponiendo que visite 800 millones de casas alrededor de la #tierra #Curiosidades pic.twitter.com/rCyajhRHpw
— Elinsubca (@elinsubca) December 27, 2018
Suponiendo que cada niño tiene un regalo de 900 gramos, el trineo transporta más de 340 000 toneladas, sin contar que también deben llevar a Papá Noel. Ese gran peso viajando a 1000 km/s crean una resistencia aerodinámica muy poderosa, lo que provocaría un calentamiento de los renos similar al que sufre una nave espacial en el reingreso a la atmósfera terrestre. Los dos renos que va a la cabeza absorbieron 1 trillón de J/s cada uno, y se incendiarían al instante, ¡y nadie quiere que eso pase!
Además, se generarían ondas sonoras ensordecedoras en el proceso y Santa sufriría fuerzas centrífugas 17 mil veces superiores a las de la gravedad, y ¡sería aplastado! contra la parte posterior del trineo con una fuerza de más de 2 millones de kg. Queda claro que, si analizamos el viaje de Santa usando solamente las leyes de la física clásica, esto no puede ser posible; debe existir alguna otra respuesta de modo tal que cada año Papá Noel y sus renos están a salvo.
La física cuántica sí explica el viaje de Papá Noel
Les proponemos analizar lo que pasaría según los principios de la física cuántica, buscando respuestas científicas que nos ayuden a mantener viva la tradición de Papá Noel en Navidad.
¡Gracias @rogerbolivars por tu #PreguntaCiencia! El principio de #incertidumbre de #Heisenberg establece la imposibilidad de que determinados pares de magnitudes físicas observables y complementarias sean conocidas con precisión arbitraria (1/5) #FotoCiencia Deutsche Post AG https://t.co/PCn30e9Ccr pic.twitter.com/aO6WlPaJ1B
— Apuntes de ciencia (@ApuntesCiencia) January 27, 2022
El principio de incertidumbre de Heisenberg dice que, si lo sabemos todo sobre dónde se encuentra una partícula (la incertidumbre de posición es pequeña), no sabemos nada sobre su momento (la incertidumbre de momento es grande) y viceversa. De esto se deduce que, la posición de Santa en cualquier momento de Nochebuena es sumamente imprecisa. Está “difuminado” sobre la superficie de la Tierra, de forma análoga a una cierta distancia del núcleo del átomo.
Por tanto, le podemos contar a los niños que literalmente Papá Noel puede encontrarse en todas partes en un momento dado.
Si se conoce con suma precisión la velocidad terminal de un reno, la masa de Papá Noel y de su trineo, dado que ya conocemos el número de niños, de regalos y regalos, justo antes del vuelo, sabemos entonces la dirección y el sentido del vuelo; esto significa que se puede determinar con excelente precisión el vector del momento cinético de Santa y su trineo lleno de regalos.
Un dato que aporta más claridad al asunto, para que niños y mayores no duden de la existencia de Santa Claus y del reparto de regalos, está en descubrir que las velocidades relativistas a las que los renos pueden llegar en breves períodos, hacen posible llegar a lugares antes de salir del Polo Norte, pero ¿Cómo es esto posible? Santa adoptaría por breves períodos las características de un 'tachyon', una partícula hipotética subatómica que se mueve a una velocidad superior a la de la luz (aún no está probado, pero ocurre lo mismo con los agujeros negros, y los científicos ya no dudan de su existencia).
Para la física cuántica la existencia de Papá Noel repartiendo los regalos en su trineo a todos los niños del mundo en Nochebuena, es una idea para nada disparatada. Esperamos aportar en este día especial con información científica a la ilusión e inocencia de los niños, y contagiar el espíritu navideño a los más grandes también.
Pueden seguir en tiempo real el recorrido de Papá Noel en su trineo esta Nochebuena, mientras reparte los regalos en este link. ¡Os deseamos una Muy feliz Navidad desde Meteored!