Febrero 2009

Entropía; Caos y Equilibrio

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Entropía; Caos y Equilibrio


¿Qué es la entropía? No es sencillo dar una respuesta precisa a esta pregunta, ya en sí esta palabra no es de uso común. Este concepto fue introducido por primera vez  por el científico Clausius Rudolf  Emmanuel en 1865, y establece que la energía no sólo puede medirse en cantidad, sino también en calidad;  a mayor entropía, menor calidad de la energía y mayor tendencia al caos.

Clausius Rudolf nació el 2 de enero de 1822 en Köslin (hoy Koszalin, Polonia). Cursó estudios en las universidades de Berlín y Halle. Desde el año 1855 hasta su fallecimiento el 24 de agosto de 1888 en Bonn, fue profesor en el Instituto Politécnico de Zurich y en las universidades de Würzburg y Bonn. Fue el primero en enunciar la denominada segunda ley de la termodinámica (1850): el calor no puede pasar por sí mismo de un cuerpo más frío a un cuerpo más caliente. Fue uno de los primeros que aplicó las leyes de la termodinámica, especialmente el concepto de entropía, a la teoría de la máquina de vapor. Llevó a cabo así mismo investigaciones sobre la teoría cinética de los gases y los fenómenos electroquímicos.

Volviendo a la Entropía: si observamos nuestro andar cotidiano veremos que se presentan varios acontecimientos que se relacionan con el  concepto de entropía y de la generación de la misma, por ejemplo: la gente eficiente lleva vidas de baja entropía  (altamente organizada), ellos tienen un lugar para todo (incertidumbre mínima), y requieren energía mínima para encontrar algo; en contrapartida la gente ineficiente es desorganizada  y lleva una vida de alta entropía, a estas personas les cuesta minutos, si no es horas, encontrar algo que necesitan, y es probable que ocasionen un gran desorden mientras buscan.

Entropía es pues caos y equilibrio en el fluir de una ley natural que parece gobernar el comportamiento del macrocosmos y por consiguiente del  microcosmos. Esta aparente contradicción debe mirarse más bien como dos opuestos que se complementan para formar una sola unidad. Para poder comprender mejor este concepto imaginemos un pequeño experimento: supongamos  por un momento que el universo entero se ve representado en un vaso con un fluido experimental (whisky), que se encuentra a una temperatura de 22 ºC. Después agregamos algunos cubos geométricos de H20 cristalizado (cubitos de hielo) a una temperatura de 0 ºC; el calor, por su naturaleza, comenzará a fluir del elemento más caliente hacia el más frío, es decir, el calor del fluido se  transfiere hacia el hielo, pero éste no se empezará a derretir inmediatamente, lo hará paulatinamente y mientras esto sucede la temperatura del hielo permanecerá constante. Después de algunos minutos encontraremos que todo el hielo se ha derretido y el resultado final será una mezcla (Whisky y H20) diluida del fluido experimental. También habremos notado que  toda la mezcla ha alcanzado una temperatura homogénea y constante, es decir, el pequeño universo contenido en un vaso ha llegado a un estado de equilibrio y su grado máximo de entropía. Y entonces ¿de dónde deviene el caos? Hay un hecho que hasta ahora no hemos mencionado. Mientras el calor del fluido se va transfiriendo al hielo, la entropía de este va en aumento. La transferencia de energía siempre va acompañada con su respectiva transferencia de entropía.

En realidad cualquier estado de materia sólida contiene un menor grado de entropía que una en estado líquido, esto tiene sentido si recordamos que el líquido es un estado de la materia más caótico y desordenado. Imaginemos que podemos visualizar un molécula de hielo y que podemos también predecir su posición en cualquier instante de tiempo; ésto en un elemento sólido como lo es el hielo es bastante fácil, ya que las moléculas de este están unidas entre si. Si pudiéramos también hacer el mismo ejercicio con un elemento líquido encontraríamos que nos resultaría mucho más difícil encontrar la posición exacta de la misma molécula debido a la naturaleza de los líquidos. En  conclusión: mientras el hielo se va transformando en líquido la entropía de éste va en aumento hasta alcanzar un instante en el tiempo donde todos los puntos del fluido tienen la misma temperatura; entonces decimos que el sistema ha alcanzado su grado máximo de entropía y de caos, es decir, se encuentra en equilibrio.

Esta dualidad “Caos y Equilibrio” convive con nosotros a lo largo de nuestra vida; muchas veces nos vemos envueltos en circunstancias  que parecen llevarnos a situaciones caóticas. Por instantes la vida parece ponernos frente a momentos críticos, etapas que por momentos parecieran ser insalvables, es entonces cuando debemos buscar un eje que nos sirva de apoyo, ese camino espiritual, esa paz interior que poco a poco nos va devolviendo el equilibrio. Es por eso por lo que conocer las leyes de la naturaleza significa conocer las leyes del ser humano,  pues nosotros formamos parte de ésta, así que sus leyes son también nuestras leyes.

"Lo más bello que podemos experimentar es el misterio de las cosas" (Albert Einstein)

Eduardo García Rivera

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