El mundo según la física by Jim Al-Khalili

autor:Jim Al-Khalili [Al-Khalili, Jim]
La lengua: spa
Format: epub
Tags: Divulgación, Física
editor: ePubLibre
publicado: 2020-01-01T00:00:00+00:00

Figura 3. Aumento de la entropía: las partículas dentro de una caja que están ligeramente fuera de equilibrio (entropía baja) pueden aumentar la entropía, o bien redistribuyéndose para recuperar el equilibrio, o bien concentrándose debido a la gravedad. En cualquiera de estos casos incrementan la entropía y satisfacen la segunda ley de la termodinámica.

Y usted se preguntará: ¿qué causaría en un primer momento esa pérdida de la entropía máxima? ¿No violaría esa causa de por sí la segunda ley? La respuesta es que la materia y la energía del universo no partieron de un estado de equilibrio térmico, sino de un estado muy especial de entropía baja determinado por las condiciones de la propia Gran Explosión. A un nivel cuántico, estas condiciones iniciales sembraron el espacio-tiempo de irregularidades que se volvieron enormes dentro del tejido cósmico a medida que el universo se iba expandiendo, de tal modo que dieron lugar a la aparición automática de cierta cantidad de grumos en la distribución de la materia. A medida que el universo seguía «desplegándose», la materia lo bastante próxima entre sí para notar el tirón gravitatorio acabó por concentrarse y formar estrellas y galaxias. Las moléculas de gas hidrógeno y helio del espacio se congregaron en los pozos gravitatorios de las estrellas y con ello causaron un incremento de la entropía. Pero un detalle crucial es que esa entropía no alcanzó su máximo (las estrellas no son sistemas en equilibrio térmico), sino que quedaron reservorios de baja entropía, de tal modo que las reacciones de fusión termonuclear que se producían en su seno liberaban el exceso de energía en forma de luz y de calor. Esta energía de entropía baja procedente de nuestra estrella, el Sol, es la que permite la vida en la Tierra. Las plantas la emplean durante la fotosíntesis para crear biomasa y almacenan energía útil de entropía reducida en los enlaces moleculares de sus compuestos orgánicos, los cuales quedan así a disposición de otras criaturas vivas, incluido el ser humano, que se alimentan de plantas.

También la Tierra cuenta con un almacén propio de energía útil que, junto con la energía del Sol, determina el clima, mientras que la energía gravitatoria de la Luna y el Sol controla las mareas de los océanos, todo lo cual nos proporciona reservas útiles de entropía baja que podemos aprovechar. Por ejemplo, el agua situada en las alturas de una catarata cae debido al tirón gravitatorio, de modo que su energía potencial se convierte en energía cinética, la cual podemos utilizar para propulsar centrales hidroeléctricas que generan electricidad. Por supuesto, siempre se producirá alguna pérdida de eficiencia, ya que la segunda ley exige algún aumento global de la entropía en forma de calor residual.

Pero hay algo mucho más fundamental en todo esto que la mera transformación de una forma de energía en otra.

La dirección del tiempo

Si un sistema físico (incluido el conjunto del universo) siempre tiene que moverse desde un estado ordenado de entropía baja hacia un estado desordenado de entropía alta, y

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