La entropía es uno de los conceptos más vilipendiados y malinterpretados de la ciencia. Quizá la hayas oído definir como la “cantidad de desorden” en un sistema. Y la segunda ley de la termodinámica establece que la entropía de un sistema cerrado siempre aumenta con el tiempo. Entonces, podrías pensar: ¿para qué limpiar la oficina si solo se va a desordenar más?
Puede que sea cierto, pero no se puede culpar a la entropía. La metáfora de la habitación desordenada se utiliza a menudo para presentar la idea (suele ser la habitación de un adolescente, ¿te suena?), pero es engañosa. Verás, el “desorden” no significa desorganización ni caos; se refiere al número de formas en que se pueden organizar las partes de un sistema sin cambiar el estado general del mismo.
Por ejemplo, imagina que tu “sistema” es simplemente una caja llena de aire. En su interior, a nivel microscópico, las moléculas de gas rebotan unas contra otras como en unos carros chocones (o carritos chocadores). Ahora imagina que pudieras determinar la posición y la velocidad de cada partícula en un instante dado. Esa sería una disposición posible, o microestado, pero hay una infinidad de otras, y cambian billones de veces por segundo.
Por supuesto, en realidad no puedes ver todo esto. En cambio, lo que observas son propiedades generales a nivel macro, como la presión atmosférica; si sellaras la caja a nivel del mar, la presión sería de 14.7 libras por pulgada cuadrada (psi). Y, a menos que se añada energía al sistema (por ejemplo calentándolo), eso no cambia. Así que todos esos microestados corresponden al macroestado de 14.7 psi. ¿Se entiende?
En otras palabras, la entropía tiene que ver precisamente con el vínculo entre el reino atómico invisible y el reino visible y medible de los objetos, el mundo en el que vivimos. Se podría decir que es un puente conceptual y matemático entre dos niveles de realidad. Vamos, ¡es genial!
Ahora bien, de entre todos los resultados posibles, ¿cuáles se producen realmente? Eso es básicamente aleatorio, así que es una cuestión de probabilidad. De hecho, la probabilidad es fundamental para el concepto de entropía, y esto es lo que la imagen de la habitación desordenada no logra captar. Así que voy a utilizar una analogía diferente: tirar los dados. Einstein dijo una vez: “Dios no juega a los dados con el universo”. Veamos si eso es cierto, ¿te parece?
Lanzando los dados
Imagina que lanzas un dado de juego de seis caras. Te sale un número del 1 al 6, ¿verdad? Hay seis resultados posibles, o estados. Si lanzas el dado de 20 caras de Dungeons & Dragons, hay 20 estados posibles. Si quieres impresionar a tus amigos, podrías comentar causalmente que este dado tiene una mayor entropía, ya que tiene más resultados posibles.
Ahora imagina que estás determinando las habilidades de un personaje en D&D y lanzas tres dados de seis caras. La suma de los tres valores puede oscilar entre 3 y 18, pero no todas las sumas tienen la misma probabilidad de salir. Para obtener la máxima destreza del personaje, por ejemplo, necesitas un 18. Pues bien, solo hay una forma de conseguirlo: cada dado debe mostrar un 6.
Fotografía: Rhett Allain
