Mario Manzanares-AAA
“La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma”
Toda la energía presente en el universo surgió en ocasión del Big Bang.
O quizás existía antes y en ese instante fue liberada.
Tal uno de los misterios aún no resueltos de la astrofísica.
Desde entonces la energía ha sido empleada en desarrollar estructuras de muy variada índole: nebulosas, planetas, asteroides, cometas, estrellas, cúmulos estelares, galaxias…
Cada estructura creada ha demandado gasto de energía, aunque su monto total sigue siendo el mismo.
Parte de ella se convirtió en estructuras, y el resto en formas de energía no reutilizables, fundamentalmente calor.
Lo que sí ha disminuído y continúa disminuyendo, es el monto de energía utilizable.
La no reutilizable aumenta de continuo y constituye lo que llamamos entropía del sistema.
La entropía crece en forma continua e indetenible.
Todo sistema discurre de una forma de baja entropía a una forma de alta entropía.
Comúnmente se dice que la naturaleza tiende espontáneamente al caos, al desorden.
La figura es quizás poco feliz y puede confundir.
La tendencia de todo sistema es a la homogeneización.
Un líquido caliente pierde calor hasta igualar su temperatura con el medio.
Un cuerpo muerto se disgrega y sus componentes se suman al medio circundante.
Nunca es a la inversa.
Lo complejo se transforma en lo simple.
Los sistemas físicos tienden naturalmente a estados más fáciles de alcanzar, más probables y más flexibles.
Entropia Estelar (ilustracion via IA)
Los objetos calientes se enfrían, las nubes de gas se dispersan y los objetos rotos permanecen como tales, no porque sea inevitable, sino porque esos resultados pueden darse de innumerables maneras, mientras que los resultados opuestos dependen de coincidencias delicadas y casi imposibles.
El Universo favorece los estados con más disposiciones posibles, avanzando hacia formas que ofrecen más posibilidades que las anteriores.
Un objeto roto no permanece así porque “sepa” que debe permanecer roto, sino porque la cantidad de maneras en que todas sus moléculas pueden desordenarse es mucho mayor que la pequeña cantidad de maneras en que podrían reensamblarse ordenadamente.
Es la tendencia estadística de la energía a explorar todas las posibilidades, la guía invisible que subyace a cada transformación y la regla que conecta el mundo microscópico de los átomos con la vastedad del cosmos.
Al pasar de estados concentrados e improbables a otros más probables y dispersos, se crea espacio para la complejidad y la estructura.
No es un caos gratuito, sino una tendencia estadística.
Esta deriva hacia estados “más probables” le da al tiempo su carácter unidireccional.
Es el proceso que subyace a que el tiempo se sienta real.
La creación de estructuras como las antes mencionadas nos dan una falsa impresión de disminución global de la entropía para formar cosas complejas, pero ese proceso ha demandado gasto de energía y aumento de sus formas no reutilizables.
La entropía aumenta siempre.
Esas estructuras son temporales, y su fin supone más entropía.
¿Y qué ocurre con las estrellas?
Las estrellas son verdaderas fábricas de entropía.
Convierten energía potencial gravitacional en radiación y calor, aumentando la entropía total aunque parezcan estructuras ordenadas.
La inmensa cantidad de fotones y energía térmica irradiados al espacio aumentan drásticamente la entropía del entorno.
La gravedad crea estructuras ordenadas con baja entropía local, pero el proceso libera calor, lo que aumenta la entropía global.
Las estrellas son “hornos” de entropía, que permiten la existencia de estructuras complejas como los planetas, mientras el universo en su totalidad se mueve hacia un estado de mayor desorden.
Los momentos que siguieron al Big Bang fueron de entropía muy baja.
A medida que el universo se ha expandido, se han formado estructuras complejas en el camino a un estado con entropía alta.
Luego del Big Bang el universo era un magma ardiente rebosante de energía, en el que las partículas se distribuían de forma casi perfecta.
Puede pensarse que esto implica alta entropía, pero la entropía mide la probabilidad de un estado. Un estado de baja entropía es inusual e improbable, mientras que uno de alta entropía es común y probable.
El universo primitivo se hallaba en un estado de baja entropía muy especial, si se tiene en cuenta la gravedad.
La entropía térmica era muy alta (la energía estaba presente en todas partes y en continuo movimiento), pero la gravitacional muy baja (la gravedad tiende a agrupar la materia, por lo que la distribución casi uniforme de esta era improbable).
A medida que el universo se expandió y enfrió, la gravedad pudo agrupar la materia con aumento de la entropía gravitatoria mientras la energía térmica continuaba propagándose.
Cuando se forma una estrella una enorme cantidad de gas colapsa en una pequeña y densa esfera. El colapso ordena el gas, y la entropía disminuye ligeramente a nivel local.
Una vez que comienzan las reacciones nucleares, se liberan ingentes cantidades de luz y calor. La dispersión de esta energía aumenta mucho más la entropía global que la pequeña disminución que se había logrado al crear la estrella.
Los agujeros negros son un caso muy particular. Parecen la expresión máxima de la gravedad, pero representan el estado de mayor entropía que la materia puede alcanzar.
Para la gravedad, un universo liso y extendido es un improbable estado de baja entropía, la agrupación es su dirección natural hacia el desorden.
Un agujero negro es la agrupación más extrema posible.
Lo sorprendente es que esta entropía no proviene del interior del agujero negro, sino de su superficie, el horizonte de sucesos.
Dado que puede almacenar una enorme cantidad de información, su entropía es gigantesca, mucho mayor que la entropía total de la estrella, el gas y la radiación que le dieron origen.
Los agujeros negros ocupan en primer lugar en el ranking de entropía del cosmos.
Ocultan más “formas de existir” que cualquier otro cuerpo de igual masa.
Albergan la mayor parte de la entropía del cosmos.
Cuanto más evoluciona el cosmos más estructuras observamos. Puede parecer que el orden aumenta, pero en realidad la entropía crece aún más rápido.
Materiales consultados:
1) Si todo se mueve hacia la entropía, ¿por qué el Universo es más complejo y ordenado ahora (con sistemas complejos como estrellas, galaxias, incluso a menor es escala la vida y el vulcanismo) que lo que era segundos después del Big Bang?
2) La ley que rige el universo: la entropía.https://medium.com/@sarveshkore/the-law-that-builds-the-universe-entropy-f940f60466c7
