La energía es, sin duda, uno de los términos más utilizados y a la vez más alterados de la física. A menudo se usa para referirse a lo animado que está alguien, la duración de la batería de un móvil o incluso como una forma de hablar de karma y fuerzas místicas, en su mayoría imaginarias. Muchas personas creen que la energía es algo tangible, como un fluido que se mueve entre nosotros y nos rodea en una especie de aura. Quizás, los divulgadores científicos tengamos algo de culpa en esa percepción.

Pero siento decepcionarlos: la energía es algo mucho más abstracto. Para entenderla, tomemos un sistema físico cualquiera y comparemos dos momentos diferentes en el tiempo. Primero, medimos las propiedades del sistema: la masa, la velocidad, el radio de giro, la altura respecto al suelo, etc. Luego combinamos estos valores sumándolos, restándolos, multiplicándolos o dividiéndolos de alguna manera hasta encontrar una cantidad que se mantenga constante entre ambos momentos. ¡Felicidades! Has encontrado una cantidad conservada durante el movimiento.

Por ejemplo, si una bola de billar impacta contra otra más grande, puedes comprobar que, al multiplicar la masa de cada bola por su velocidad y sumar ambos resultados, obtienes un número que no cambia durante el recorrido. A este valor se le llama momento lineal, y el principio de que se mantenga constante es la conservación del momento.

Otro caso: si analizamos la Tierra girando alrededor del Sol, vemos que, al multiplicar su masa por la distancia al Sol y por la velocidad con la que se mueve, obtenemos otro número constante en toda su órbita. A esto lo llamamos momento angular, y su conservación es conocida como la conservación del momento angular.

Por último, imaginemos que dejamos caer un melón desde el cuarto piso. Se puede comprobar que hay una combinación de sus propiedades que no varía en ningún punto de la caída. Esta mezcla de cantidades es lo que los físicos llamamos la energía total del melón. Esta energía puede dividirse en dos tipos principales, como ya expliqué en otro momento, pero en esencia, cuando hablamos de energía, nos referimos a la suma de ambas. Y sí, al hecho de que esta cantidad no cambie lo llamamos la conservación de la energía.

Es esta conservación la que da la sensación de que la energía es un "fluido" que se transfiere de un lugar a otro, transformándose, pero nunca creándose ni destruyéndose. Así que, ¿qué es la energía? Desde un punto de vista físico, es un conjunto de números. No tiene nada que ver con auras o fluidos; es algo que no puedes percibir con tus sentidos, sino que solo se manifiesta a través de ecuaciones matemáticas.

Sin embargo, esto nos lleva a otra pregunta: ¿por qué ciertas cantidades se conservan y otras no? Esta fue una de las grandes preguntas que la matemática Emmy Noether abordó en su incursión en la física teórica. Con su famoso teorema de Noether, demostró que las leyes de conservación, como la de la energía, están profundamente vinculadas a las simetrías de la naturaleza.

Pensemos en la Tierra orbitando alrededor del Sol. La interacción principal en este sistema es la fuerza de gravedad, cuya intensidad depende solo de la distancia entre la Tierra y el Sol. Esta fuerza es invariante bajo rotaciones, es decir, no cambia si la Tierra rota en su órbita. Esta simetría rotacional se traduce matemáticamente en la conservación del momento angular.

Lo mismo ocurre con el melón cayendo. La fuerza de gravedad que actúa sobre él no cambia con el paso del tiempo. Hace 100 años, la gravedad empujaba los objetos con la misma intensidad con la que lo hace hoy. Esta invariancia temporal genera la conservación de la energía.

Pero hay algo más profundo aún: las fuerzas fundamentales del universo tampoco cambian con el tiempo, el espacio o la orientación. Las simetrías espaciales, angulares y temporales del espacio-tiempo son las responsables de la conservación del momento lineal, el momento angular y la energía. Estas conservaciones no son una característica de los sistemas físicos en sí mismos, sino del espacio-tiempo en el que existimos.

En resumen, ¿qué es la energía? Es una propiedad intrínseca del espacio-tiempo que refleja su homogeneidad temporal. Por supuesto, esto se vuelve mucho más complejo cuando entramos en temas como la curvatura del espacio o el mundo cuántico, donde algunas simetrías pueden romperse. Pero eso lo dejaremos para otra ocasión.