Queridos lectores,<\/p>\n\n\n\n
Paso con cierta frecuencia al lado de un colegio, a un rato caminando desde mi casa. Como soy de natural curioso, me he ido fijando en algunas cosas de este centro p\u00fablico del saber elemental. M\u00e1s concretamente, en sus cerramientos exteriores. Tiene el colegio un muro exterior de un metro y medio de alto, m\u00e1s o menos, y encima de \u00e9ste una valla met\u00e1lica. No s\u00e9 cu\u00e1ntos a\u00f1os tiene el colegio, pero por su aspecto exterior yo dir\u00eda que tiene unas pocas d\u00e9cadas de antig\u00fcedad; seguramente data de la segunda mitad del siglo pasado. El caso es que el paso del tiempo ha dejado ya alguna mella en el muro exterior, como se ve en la siguiente foto:<\/p>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n Aparte de la pintada que afea un poco el muro se aprecia que uno de los ladrillos est\u00e1 ligeramente roto. Un golpe un poco m\u00e1s fuerte de la cuenta, quiz\u00e1 un balonazo en una parte del ladrillo que coincidi\u00f3 que era m\u00e1s fr\u00e1gil, quiz\u00e1 una mala maniobra de una furgoneta de reparto… un hecho fortuito y puntual. Un poco m\u00e1s adelante se percibe otro problema que tiene pinta de ser m\u00e1s estructural:<\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n La valla de metal est\u00e1 abombada, quiz\u00e1 por la acci\u00f3n del viento (que sopla a veces muy fuerte en estas comarcas) o bien por los ciclos de dilataci\u00f3n t\u00e9rmica. Sea como sea han tenido que soldar una barra horizontal (la de color verde; la blanca que se ve en segundo t\u00e9rmino es una porter\u00eda de f\u00fatbol) que s\u00f3lo est\u00e1 presente en esta secci\u00f3n de la valla. El problema que se ha presentado aqu\u00ed es lo suficientemente persistente como para que se haya tenido que adoptar una acci\u00f3n para mantener la integridad estructural de la valla, aunque tal acci\u00f3n no est\u00e1 exenta de sus problemas.<\/p>\n\n\n\n En otra zona del muro el problema es otro: la competencia de otros seres vivos (l\u00edquenes y musgos) que van poco a poco minando la integridad de los ladrillos:<\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n Se observa que el musgo, que crece vigoroso entre las junturas de los ladrillos, va poco a poco separ\u00e1ndolos y haciendo mayores las grietas por donde se filtra el agua de lluvia; en unos pocos siglos la acci\u00f3n de la vida ser\u00e1 la muerte o destrucci\u00f3n del muro. Por supuesto los seres humanos no se quedan de brazos cruzados y en algunos sitios han limpiado los ladrillos de l\u00edquenes y musgos, o bien al reparar otros desperfectos han puesto ladrillos nuevos, todav\u00eda no cubiertos:<\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n Todos estos ejemplos banales, cotidianos, ejemplifican la preminencia y realidad de un concepto b\u00e1sico en Termodin\u00e1mica y muy pocas veces entendido: la entrop\u00eda<\/a>.<\/p>\n\n\n\n Aunque hay cierta tendencia en los foros de internet, sobre todo en los abonados a las diversas teor\u00edas de la conspiraci\u00f3n<\/a>, a hablar de la entrop\u00eda con cierta laxitud de lenguaje, el concepto de entrop\u00eda est\u00e1 perfectamente bien definido desde el punto de vista matem\u00e1tico. Seg\u00fan la Termodin\u00e1mica cl\u00e1sica, la entrop\u00eda es una variable de estado<\/a> que caracteriza la fracci\u00f3n de la energ\u00eda interna de un sistema que nunca podr\u00e1 ser convertida en trabajo \u00fatil. Que sea una variable de estado significa que esta magnitud tiene siempre el mismo valor para un sistema en un estado dado, no importa c\u00f3mo se haya llegado a \u00e9ste (por contraposici\u00f3n, el trabajo y el calor son variables de proceso, que est\u00e1n s\u00f3lo definidas en un proceso de ir de un estado a otro y dependen que c\u00f3mo concretamente se realiza ese proceso). Esta definici\u00f3n cl\u00e1sica de la entrop\u00eda, aunque permite calcularla, es poco intuitiva al final, y por ello se suele mencionar m\u00e1s la interpretaci\u00f3n de la entrop\u00eda que nos brind\u00f3 la Mec\u00e1nica Estad\u00edstica. Aplicando el Teorema Erg\u00f3dico<\/a> y varios conceptos sencillos se puede demostrar que el concepto cl\u00e1sico de entrop\u00eda coincide con el valor esperado del logaritmo de la funci\u00f3n de partici\u00f3n que describe el sistema. Esta frase es complicada y abstrusa, pero lo que quiere decir intuitivamente es f\u00e1cil de comprender: la entrop\u00eda mide el estado de desorden de un sistema. Cuando m\u00e1s ordenado es un sistema, cuando menos probable es que un sistema f\u00edsico est\u00e9 exactamente en el estado en que \u00e9ste se encuentra, menor es su entrop\u00eda, y a la inversa, a medida que un sistema es m\u00e1s ambiguo y desordenado, a medida que el estado macrosc\u00f3picamente observado sea m\u00e1s probable su entrop\u00eda ser\u00e1 mayor.<\/p>\n\n\n\n \u00bfQu\u00e9 significan estas ideas de orden y probabilidad? Cosas que, en realidad, son intuitivas y que experimentamos d\u00eda a d\u00eda, y que se puede resumir en una frase com\u00fan: Las cosas se desgastan con el uso, y que todo tiende a desestructurarse. A descacharrarse, vamos. Los movimientos son imperfectos, las cosas no est\u00e1n en reposo absoluto y as\u00ed poco a poco las piezas se desencajan, cogen holguras y se rompen. Incluso con un mecanizado perfecto, el simple hecho de que est\u00e9n a temperatura ambiente hace que haya cierta imprecisi\u00f3n, cierta imperfecci\u00f3n, cierto movimiento an\u00e1rquico y desestructurado: el de las mol\u00e9culas que forman los objetos.<\/p>\n\n\n\n Un mont\u00f3n de paja perfectamente apilado en medio de la era es algo improbable: normalmente nos encontraremos tal pila porque un agricultor as\u00ed la ha apilado, pero no como resultado de una fuerza natural. Si ese mismo agricultor abandona la pila a su suerte, el viento, la lluvia, los animales que pasen, la inestabilidad creciente de la pila… har\u00e1n que \u00e9sta se desmorone y al cabo de pocas semanas estar\u00e1 dispersa en un cierto radio alrededor de la posici\u00f3n original de la pila. Si se esperan meses en vez de semanas lo que se encontrar\u00e1 ser\u00e1n vagos rastros de lo que all\u00ed hubo. Tal dispersi\u00f3n es fruto de la estad\u00edstica, de un mont\u00f3n de peque\u00f1os movimientos aleatorios, sin una direcci\u00f3n precisa. Estos movimientos aleatorios tienden llevar a la paja a un estado en el que las briznas est\u00e1n diseminadas de manera m\u00e1s o menos uniforme por el suelo. Una tal configuraci\u00f3n es indistinguible de otra en que la brizna A se sustituye por la B y la B por la A, o si pongo una brizna un poco m\u00e1s lejos o m\u00e1s cerca. Sin embargo, en la pila ordenada de paja la libertad de disposici\u00f3n de cada brizna est\u00e1 m\u00e1s restringida, porque al final se ha de formar una pila. El estado es menos aleatorio, m\u00e1s prefijado, m\u00e1s determinista, y por ello m\u00e1s improbable. Es decir, de m\u00e1s baja entrop\u00eda.<\/p>\n\n\n\n Lo que acabo de ilustrar con el ejemplo de la pila de paja es el llamado Segundo Principio de la Termodin\u00e1mica<\/a>, uno de los pilares de la F\u00edsica moderna. Este Principio se puede formular de varias maneras equivalentes, pero una de las m\u00e1s pr\u00e1cticas para la discusi\u00f3n de hoy es la siguiente: en cualquier proceso que uno verifique en un sistema aislado la entrop\u00eda no puede disminuir. Si hacemos el proceso de una manera extremadamente cuidadosa, teniendo cuidado de no golpear ese ladrillo que se puede romper, de no permitir es holgura que va minando la pieza, movemos con precisi\u00f3n cada parte del sistema, etc… seremos capaces de evitar el crecimiento del desorden. Eso en la pr\u00e1ctica es imposible, y de hecho nos lo dice el Tercer Principio de la Termodin\u00e1mica<\/a>: s\u00f3lo a temperatura igual al cero absoluto (-273,13 \u00baC) puedes mantener la entrop\u00eda bajo control. La temperatura no es m\u00e1s que una medida de la energ\u00eda cin\u00e9tica molecular, y s\u00f3lo a temperatura del cero absoluto las mol\u00e9culas se est\u00e1n quietas; a cualquier otra temperatura siempre tienes ese movimiento molecular que va desajustando poco a poco tu sistema, que va destruyendo poco a poco la estructura que tan ordenadamente hab\u00edas construido.<\/p>\n\n\n\n El Segundo Principio tiene tambi\u00e9n otras implicaciones importantes. Una consecuencia del inevitable crecimiento de la entrop\u00eda cuando se verifica un proceso en condiciones reales (temperatura diferente del cero absoluto, precisi\u00f3n limitada en los movimientos, etc) es que el aprovechamiento de una fuente de energ\u00eda para hacer un trabajo \u00fatil nunca podr\u00e1 ser del 100%. Y es que por m\u00e1s cuidadosamente que hagamos el proceso siempre tendremos cierta anarqu\u00eda, cierta aleatoriedad en el movimiento a escala molecular. Por tanto, al usar nuestra fuente de energ\u00eda tendremos que pagar un peaje, y una parte de la energ\u00eda de la fuente se perder\u00e1, se disipar\u00e1,<\/em> que dir\u00edan los f\u00edsicos. Atenci\u00f3n: recuerden que de acuerdo con el Primer Principio de la Termodin\u00e1mica<\/a> la energ\u00eda total de un sistema aislado nunca var\u00eda, s\u00f3lo transformamos un tipo de energ\u00eda en otra. Y as\u00ed es: al disiparse parte la energ\u00eda que quer\u00edamos convertir en trabajo \u00fatil (el movimiento de un pist\u00f3n, por ejemplo) se pierde por ejemplo calentando el pist\u00f3n (es decir, aumentando la energ\u00eda cin\u00e9tica de las mol\u00e9culas que lo forman). De hecho, la v\u00eda m\u00e1s habitual de disipaci\u00f3n en la t\u00e9rmica, la del aumento de la temperatura del cuerpo donde se efect\u00faa el trabajo. La cosa es simple: si cuando Vds. usan una determinada fuente de energ\u00eda para accionar un motor ven que el motor se calienta en alguna de sus partes (lo que es inevitable por la fricci\u00f3n), no tengan dudas: ah\u00ed se ha ido parte de la energ\u00eda que ten\u00eda su fuente, ah\u00ed est\u00e1 su p\u00e9rdida de rendimiento. Por supuesto que la disipaci\u00f3n se puede producir y se produce de otras maneras: por medio de ondas sonoras, destellos luminosos, etc. Lo que sucede es que en \u00faltima instancia todas las formas de disipaci\u00f3n convergen en una sola, que es la disipaci\u00f3n t\u00e9rmica: las ondas sonoras se degradan hasta la escala molecular, la luz absorbida por los cuerpos es reemitida cada vez a m\u00e1s baja frecuencia hasta llegar al equilibrio t\u00e9rmico, etc. Al final todo acaba traduci\u00e9ndose en un aumento de la temperatura, lo cual, si se analiza con cuidado, muestra de otro modo la absoluta imposibilidad del crecimiento ilimitado, como brillantemente muestra Tom Murphy en un post reciente discutiendo con un economista<\/a>.<\/p>\n\n\n\n El hecho de que en un proceso cualquiera la entrop\u00eda del sistema global siempre aumente hace de la Termodin\u00e1mica una disciplina peculiar en F\u00edsica. Y es que las ecuaciones del movimiento que describen las otras ramas de la F\u00edsica son reversibles en el tiempo (dejemos ahora al margen el problema de la medida en Mec\u00e1nica Cu\u00e1ntica), pero la Termodin\u00e1mica es capaz de fijarnos una direcci\u00f3n determinada en el tiempo, una flecha del tiempo. El tiempo avanza en la direcci\u00f3n que crece la entrop\u00eda, podemos distinguir pasado y futuro simplemente porque cualquier tiempo pasado fue mejor (o al menos, menos entr\u00f3pico). Es decir, como sabemos que las cosas tienden a desordenarse, a romperse, dada una colecci\u00f3n de fotograf\u00edas podemos saber cu\u00e1l es su ordenaci\u00f3n temporal, que siempre ser\u00e1 yendo de lo m\u00e1s ordenado a lo m\u00e1s degradado. En resumen, que todo va siempre a peor, como ya sabemos.<\/p>\n\n\n\n Hay, sin embargo, una curiosa excepci\u00f3n a esta regla general: los seres vivos. Cada ser vivo consigue, durante un per\u00edodo limitado de tiempo -su vida- no s\u00f3lo no aumentar su entrop\u00eda sino de hecho disminuirla, al convertirse en su crecimiento en un ser cada vez m\u00e1s estructurado, m\u00e1s ordenado, m\u00e1s improbable si tuviera que ser fruto de las aleatorias fuerzas que operan en el medio f\u00edsico. Los seres vivos consiguen tal proeza porque no son sistemas aislados, y lo que hacen en realidad es disiminuir su propia entrop\u00eda a base de aumentar la de su entorno. Por ejemplo, un animal ingiere alimentos perfectamente estructurados (vegetales, carne de otros animales) y expulsa detritus mucho m\u00e1s desorganizados. En \u00faltima instancia, son las plantas y algas verdes las que consiguen el portento en el que se basa la vida de todos los dem\u00e1s seres vivos, y lo hacen a base de tomar la radiaci\u00f3n m\u00e1s energ\u00e9tica del Sol y aumentar su entrop\u00eda reemiti\u00e9ndola a frecuencias m\u00e1s bajas, en un proceso con baja eficiencia pero han de pensar que la radiaci\u00f3n solar ya tiene una alta entrop\u00eda, y es pr\u00e1cticamente un milagro que las plantas verdes consigan con ello sustentar toda la biosfera planetaria. Con todo, este “milagro” dura un tiempo limitado: a pesar de lo fant\u00e1stico de los procesos desatados por los seres vivos, no pueden evitar que se vaya acumulando cierta entrop\u00eda en su interior (radicales libres, acortamiento de los tel\u00f3meros…). De hecho, la vejez es un proceso de acumulaci\u00f3n de entrop\u00eda, hasta que llega a niveles incompatibles con mantener un organismo estructurado y el ser vivo muere. La estrategia de los seres vivos para continuar su combate es la reproducci\u00f3n, una especie de c\u00e1psula de salvamento minimal: reduce la entrop\u00eda de un peque\u00f1o conjunto de c\u00e9lulas, el cigoto, a base de absorberla \u00e9l mismo, y lanza esa c\u00e1psula de salvamento al mundo para que tenga una nueva vida despu\u00e9s de la muerte de su progenitor. En realidad, el aumento inexorable de la entrop\u00eda no lleva solamente a la necesaria muerte de cada ser vivo, sino en \u00faltima instancia del Universo completo: la muerte t\u00e9rmica del Universo<\/a>. La esfera de la entrop\u00eda es por tanto la esfera de la muerte.<\/p>\n\n\n\n![\"\"\/](\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-bHA7eMX-cDw\/T4Sr_N-5JfI\/AAAAAAAAATg\/zO_OE71uCH0\/s640\/Foto0018.jpg\")
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