¿Qué es la entropía?

Un sistema siempre evoluciona a su configuración más probable, que es, al mismo tiempo, la que más microestados tiene y la que más entropía posee.

entropía
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Tenet es la última película de ciencia ficción de Christopher Nolan –que ya nos ha impresionado con cintas muy bien documentadas desde el punto de vista científico, como Interestellar– que nos presenta una alucinante propuesta de los viajes en el tiempo, con conceptos tan increíbles como balas que salen de cuerpo y vuelven a entrar en la pistola, gente conduciendo al revés... Esta vez, lo que nos plantea el director tiene como protagonista a la entropía, un concepto de la física un poco complicado de entender, pero que, a su vez, alude a nuestro sentido común a la hora de imaginarnos cómo deberían disponerse los objetos en el universo o, mejor dicho, cómo deberían manifestarse los sistemas en sus distintos estados posibles. ¿Qué es la entropía, entonces? ¿Qué tiene que ver con los viajes en el tiempo? 

Pese a que la RAE define la entropía como “la medida del desorden de un sistema”, a cualquier físico que esté leyendo estas líneas seguramente le ‘chirríe’ esta descripción; por el contrario, la entropía tiene más que ver con el concepto de probabilidad. Así lo manifestaban el físico de partículas Javier Santaolalla y el físico teórico José Luis Crespo, dos divulgadores que han tratado de explicar la entropía de manera comprensible en sus canales de YouTube.  

Para comprender la entropía, pongamos un ejemplo al alcance de todos nosotros: imaginemos que tenemos una caja con un gas en su interior. ¿Qué es más probable? ¿Que el gas aparezca esparcido por todo el espacio disponible, o que, en cambio, todos sus átomos se encuentren limitados a un pequeño espacio en un lateral de la caja? 

La entropía es la ley por la que se rigen procesos que consideramos irreversibles, pero no porque exista una fuerza física que obligue a las partículas a comportarse de esa manera; sino porque es lo más probable que suceda.  

La idea de entropía vendría a proporcionar una forma matemática de codificar la noción intuitiva de qué procesos son imposibles, pero sin violar la ley fundamental de conservación de la energía. Es decir, un jarrón de cristal quieto sobre una mesa tenderá a conservar su estado, a menos que alguna fuerza incida sobre él. Si tiramos el jarrón al suelo, éste se partirá, y los pedazos se esparcirán. Si agrupamos todos esos pedazos y los volvemos a lanzar al suelo, ¿qué probabilidad hay de que vuelvan a adoptar la forma del jarrón? Por el principio de entropía, lo más probable es que adopten cualquier otra distribución (que nosotros consideramos subjetivamente como caótica o desordenada). Hay muy pocas probabilidades de que los pedazos vuelven a reconstruir el jarrón, pero no hay ninguna ley física que lo impida. Simplemente es extremadamente improbable. Por eso, relacionar desorden o caos con entropía no es exacto desde un punto de vista estricto, puesto que el orden es subjetivo. 

Por tanto, la definición más exacta de entropía sería la siguiente: “La entropía es una magnitud que mide el número de microestados para un mismo macroestado de un sistema”. Esta definición enlaza con la segunda ley de la termodinámica, que establece que el cambio espontáneo de un proceso irreversible en un sistema aislado (que no está sometido a ninguna fuerza ni intercambio de energía con el entorno) siempre procede en la dirección de una entropía creciente. Es decir, que un sistema siempre evoluciona a su configuración más probable, que es, al mismo tiempo, la que más microestados tiene, y la que más entropía posee. 

Ahora volvamos a nuestro ejemplo. ¿Cuántos microestados tiene el sistema ‘jarrón’ hecho pedazos? Una cantidad ingente. Que, espontáneamente, los pedazos vuelvan a adoptar la forma original del jarrón (a no ser que nosotros lo volvamos a unir con pegamento), sería tan improbable que, matemáticamente, no podría darse ni en toda la edad del universo. Mientras, el sistema tenderá a configurarse de la manera más probable. 

La 'flecha del tiempo'

Y, por último, ¿qué tiene esto que ver con los viajes en el tiempo de Tenet? Según los físicos, la entropía nos es útil porque permite establecer ‘la flecha del tiempo’. Por la ley la entropía, podemos extraer también que el universo evoluciona siempre a un estado de menor información o de destrucción de información. Es decir, que es más fácil destruir que construir; y ello nos permite discernir el pasado del futuro

Laura Marcos

Laura Marcos

Nunca me ha gustado eso de 'o de ciencias, o de letras'. ¿Por qué elegir? Puedes escribirme a lmarcos@zinetmedia.es

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