Alguien llenó una piscina de jarabe para saber si se puede nadar más rápido que en agua. Terminó ganando un Premio Nobel

¿Se puede nadar más rápido en jarabe que en agua? La pregunta suena como una apuesta entre amigos, pero un grupo de científicos decidió tomársela bastante en serio. Para averiguarlo, llenaron una piscina de 25 metros con agua y más de 300 kilogramos de goma guar, hasta conseguir una mezcla aproximadamente dos veces más viscosa que el agua. 

Después hicieron algo todavía más extraño: metieron a 16 personas a nadar y compararon sus tiempos con los que obtenían en agua normal. La respuesta no fue la que probablemente esperaríamos, porque, aunque el líquido ofrecía mucha más resistencia, los nadadores prácticamente mantuvieron la misma velocidad.

Lo que comenzó como una pregunta aparentemente absurda terminó convertido en un estudio de mecánica de fluidos publicado en AIChE Journal. Y un año después, sus autores recibieron el Ig Nobel de Química de 2005, un premio que reconoce investigaciones capaces de hacer reír primero y pensar después. 

Todo empezó con una duda bastante sencilla

La historia comenzó con Brian Gettelfinger, un estudiante de la Universidad de Minnesota que además era nadador. Junto con su profesor, el ingeniero químico Edward Cussler, quería averiguar qué ocurriría si una persona tuviera que desplazarse dentro de un líquido mucho más espeso que el agua. 

La intuición inicial parecía bastante obvia: si hay más resistencia, deberías tardar más en recorrer la misma distancia, pero había una segunda parte del problema que hacía que la pregunta fuera mucho más interesante. 

Cuando un nadador mueve los brazos y las piernas, no solamente está luchando contra la resistencia del líquido; también está utilizando ese líquido para impulsarse hacia adelante. Así que, si el fluido es más viscoso, la resistencia aumenta, pero también podría aumentar la capacidad de transmitir fuerza al agua o, en este caso, a la mezcla espesa.

La pregunta real, entonces, no era simplemente si el jarabe era más espeso que el agua. Era mucho más interesante: ¿qué efecto termina ganando cuando aumenta la viscosidad, el que frena al nadador o el que ayuda a impulsarlo? Para responderlo no bastaba con meter una mano en un vaso de miel; necesitaban algo mucho más grande.

Más viscosidad significa más resistencia, pero también más propulsión

La viscosidad, dicho sin complicarnos demasiado, describe cuánta resistencia ofrece un líquido cuando intentamos movernos dentro de él. El agua tiene una viscosidad relativamente baja y por eso fluye con facilidad, mientras que un líquido como un jarabe se opone mucho más al movimiento. Hasta aquí, todo parece bastante sencillo.

El detalle es que un nadador no solo intenta avanzar a través del líquido. También necesita empujarlo hacia atrás para conseguir desplazarse hacia adelante. Las fuerzas que dificultan mover una mano dentro de un fluido también forman parte de la interacción que permite transmitir fuerza al propio fluido y convertir ese movimiento en propulsión.

Por eso Cussler y Gettelfinger querían saber si ambos efectos podían compensarse. Una mezcla más viscosa podía hacer más difícil mover brazos y piernas, pero al mismo tiempo permitir una interacción más intensa entre el nadador y el líquido. La respuesta terminaría siendo bastante cercana a un empate.

Para comprobarlo tuvieron que llenar una piscina

Su primera idea había sido utilizar jarabe de maíz, porque su viscosidad parecía adecuada para el experimento. El problema era bastante menos científico y mucho más práctico: habrían necesitado una cantidad enorme, con todo lo que eso implicaba para manipularlo y después deshacerse de él. Incluso el sistema de drenaje podía convertirse en un problema.

La solución fue utilizar goma guar, un espesante de grado alimentario que permitía aumentar de forma considerable la viscosidad del agua sin modificar de la misma manera otras propiedades del líquido. Además, resultaba mucho más manejable que una piscina entera llena de jarabe de maíz, lo cual seguramente fue una noticia bastante bienvenida para todos los involucrados.

Los investigadores añadieron más de 300 kilogramos de goma guar al agua de una piscina de 25 metros. La mezcla quedó aproximadamente dos veces más viscosa que el agua, mientras que su densidad no cambió de manera importante, y eso era importante porque querían modificar principalmente una variable: la viscosidad.

Después llegó la parte que probablemente hizo que más de una persona se preguntara qué estaban haciendo en aquella piscina. Dieciséis nadadores participaron en las pruebas y recorrieron la misma distancia tanto en agua normal como en la mezcla con goma guar. Los investigadores registraron sus tiempos y compararon ambas condiciones.

Nadaron casi a la misma velocidad

Aquí llegó la sorpresa. Si el líquido era aproximadamente dos veces más viscoso que el agua, lo lógico habría sido esperar que los participantes fueran considerablemente más lentos; pero la diferencia entre los tiempos registrados fue de no más de 4%, y no apareció una ventaja consistente que demostrara que uno de los líquidos fuera claramente mejor para nadar.

Dicho de otra manera, el jarabe no convirtió a los nadadores en tortugas acuáticas. Al menos en las condiciones concretas del experimento, duplicar aproximadamente la viscosidad no cambió de manera significativa su velocidad, y ahí es donde nuestra intuición empieza a fallar.

La razón está en que aumentar la viscosidad no solamente incrementó el arrastre que sufrían los nadadores, sino que también aumentó su capacidad para generar fuerzas de propulsión con las brazadas, de modo que ambos efectos terminaron compensándose en buena medida. El líquido más espeso frenaba más, pero también permitía empujar más.

Tu cuchara ya te había dado una pista

Puedes imaginarlo con algo mucho más sencillo que una piscina. Si mueves una cuchara rápidamente dentro de un vaso de agua, apenas notas resistencia, pero si intentas hacer lo mismo dentro de miel, el movimiento se vuelve mucho más pesado: la miel «agarra» más la cuchara y hace que moverla requiera bastante más esfuerzo.

Pero precisamente por eso también puedes empujar el líquido con más fuerza. Algo parecido sucede cuando una persona nada en un fluido más viscoso: una parte del efecto es negativa porque aumenta la resistencia, pero otra parte puede favorecer la transmisión de fuerza al líquido y el resultado final depende de cómo se compensan esas dos cosas.

Esto explica por qué la idea de «más espeso = mucho más lento» no funciona tan bien aquí. La viscosidad no es simplemente un freno que resta velocidad de manera automática; forma parte de toda la interacción entre el cuerpo del nadador y el fluido que lo rodea.

Esto no significa que puedas nadar igual en cualquier líquido

Aquí conviene poner un límite claro al experimento. Los resultados corresponden a seres humanos nadando en una mezcla con propiedades concretas, bajo determinadas condiciones y con una viscosidad aproximadamente dos veces superior a la del agua, y no significa que cualquier persona pueda meterse en cualquier líquido viscoso y esperar el mismo resultado.

De hecho, el tamaño importa muchísimo. Nature explica que, a escalas muy pequeñas como la de las bacterias, la viscosidad tiene un efecto mucho mayor sobre el movimiento. Un microorganismo no puede generar fuerzas de propulsión de la misma manera que un ser humano que mueve brazos y piernas.

Por eso una persona y una bacteria pueden estar «nadando» y, aun así, vivir en mundos físicos completamente diferentes. Para una bacteria, entrar en un líquido más viscoso puede representar un cambio mucho más importante en su capacidad para desplazarse, ya que la física depende también de la escala.

La pregunta era mucho más antigua que aquella piscina

Lo curioso es que Gettelfinger y Cussler no inventaron realmente el problema. La cuestión de cómo cambia el movimiento de un cuerpo cuando aumentan las propiedades viscosas del fluido tiene antecedentes mucho más antiguos; además de que Nature recuerda que Isaac Newton y Christiaan Huygens ya discutían en el siglo XVII cuestiones relacionadas con la resistencia que experimentan los cuerpos al desplazarse dentro de fluidos.

Aquella discusión estaba relacionada con una pregunta que sigue siendo fundamental para la mecánica de fluidos: cómo se relacionan las propiedades de un líquido con el movimiento de los objetos que lo atraviesan. Siglos después, una piscina llena de goma guar terminó funcionando como una versión bastante más aparatosa de ese mismo problema.

La diferencia es que ahora había 16 nadadores dispuestos a meterse en una mezcla que probablemente nadie habría confundido con una piscina normal. Todo para comprobar si el líquido más espeso realmente los iba a hacer más lentos y la respuesta, como ya sabemos, fue bastante menos intuitiva de lo esperado.

El «nadador perfecto» tampoco se parecía demasiado a un humano

Los investigadores aprovecharon el problema para pensar también en qué características podrían ayudar a una persona a desplazarse de manera eficiente por un fluido. Una de las conclusiones más curiosas fue que una forma corporal más estilizada puede reducir parte de la resistencia que encuentra un nadador mientras avanza.

Cussler llegó a bromear con una idea de «nadador perfecto» con un cuerpo parecido al de una serpiente y brazos muy musculosos. No era una receta para fabricar atletas ni un diseño que alguien estuviera pensando construir, sino una manera de mostrar que la eficiencia depende de dos cosas al mismo tiempo: generar propulsión y reducir la resistencia.

Dicho de una manera mucho más sencilla, no basta con tener fuerza; también importa cómo utilizas esa fuerza y qué tan bien interactúas con el fluido que tienes alrededor. Esa idea aparece tanto en una piscina normal como en un experimento bastante más extraño con cientos de kilos de goma guar.

Llenar una piscina de jarabe fue casi otro experimento

La parte científica era una cosa. Conseguir autorización para llenar una piscina con cientos de kilos de espesante era otra completamente distinta, mientras que los investigadores tuvieron que obtener numerosos permisos y, además, resolver qué ocurriría con la mezcla una vez que terminaran las pruebas.

Según el relato recogido por Nature, llegaron a tramitar alrededor de 22 autorizaciones diferentes relacionadas con el uso y la posterior eliminación de la goma guar. También tuvieron que asegurarse de que la mezcla no provocara problemas en las instalaciones ni terminara causando un desastre cuando llegara el momento de vaciar la piscina.

Así que el experimento tuvo su propia cadena de obstáculos antes de que el primer nadador pudiera meterse al agua. Y todo aquello era para comprobar algo que, de entrada, probablemente muchas personas habrían respondido con una frase bastante sencilla: «Obviamente, vas a nadar más lento».

Después llegó el Ig Nobel

El trabajo fue publicado en 2004 con un título que prácticamente resumía toda la investigación: «Will humans swim faster or slower in syrup?» La pregunta podía sonar como una broma, pero el estudio tenía un objetivo perfectamente válido: analizar la interacción entre un cuerpo humano y un fluido más viscoso.

Un año después, en 2005, Edward Cussler y Brian Gettelfinger recibieron el Ig Nobel de Química por este trabajo. Estos premios buscan reconocer investigaciones que primero provocan una sonrisa y después hacen pensar, y una piscina llena de goma guar con 16 personas nadando dentro encajaba bastante bien en esa categoría.

La imagen es graciosa, pero detrás hay una pregunta científica bastante seria. El estudio no pretendía demostrar que nadar en jarabe fuera útil ni que debiéramos sustituir el agua de las piscinas; quería entender cómo cambia el movimiento cuando cambia la viscosidad del fluido.

El experimento no demostró que el jarabe sea mejor que el agua

El estudio no encontró que los seres humanos nadaran más rápido en jarabe, ni mucho menos que un líquido espeso fuera una alternativa superior al agua. Lo único que mostró fue que, bajo las condiciones concretas del experimento, aumentar aproximadamente al doble la viscosidad no produjo una diferencia importante en la velocidad de los nadadores.

La explicación está en ese equilibrio entre dos efectos. La viscosidad incrementó el arrastre que sufrían los participantes, pero también permitió que generaran una mayor fuerza de propulsión con sus brazadas; uno frenaba y el otro compensaba, hasta que el resultado final quedó bastante cerca de lo que ocurría en el agua normal.

Y eso es mucho más interesante que responder simplemente «sí» o «no» a la pregunta original. El experimento demuestra que nuestra intuición puede fallar cuando entran en juego varias fuerzas al mismo tiempo, incluso en una situación tan cotidiana como intentar nadar de un extremo al otro de una piscina.

Entonces, ¿qué aprendimos de una piscina llena de jarabe?

La respuesta sigue sonando casi como un chiste: un ser humano puede nadar prácticamente a la misma velocidad en agua y en un líquido aproximadamente dos veces más viscoso, al menos bajo las condiciones estudiadas. Lo que parecía una receta segura para hacer que cualquiera avanzara mucho más despacio, terminó produciendo una diferencia sorprendentemente pequeña.

Pero el verdadero aprendizaje está en otra parte. La resistencia de un fluido no siempre actúa solamente en nuestra contra, porque cuando nosotros empujamos el líquido, el líquido también participa en nuestra propulsión y, en este caso, ambos efectos terminaron compensándose lo suficiente para que los tiempos fueran muy parecidos.

Esa es la mejor parte de toda la historia. No se trataba de descubrir si alguien podía divertirse nadando en jarabe, sino de demostrar que una pregunta que parece absurda puede esconder un problema de física bastante serio y, para comprobarlo, alguien tuvo que llenar una piscina entera con goma guar.

Así que, si alguna vez te preguntan qué pasaría si cambiaras el agua de una piscina por un líquido mucho más espeso, ya tienes una respuesta bastante buena: probablemente seguirías nadando a una velocidad parecida, al menos dentro de las condiciones de este experimento. Eso sí, saldrías cubierto de goma guar y tendrías una explicación bastante difícil de dar cuando te pregunten por qué decidiste meterte a una piscina de jarabe.

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