La entropía

Podemos afirmar que la entropía es un aspecto determinante para la vida. Entenderlo es más fácil que explicarlo, ya que la entropía viene seguida de definiciones con palabras muy técnicas y desde un punto de vista matemático que, de primeras, tira para atrás el sumergirte en su significado. Desde su rara etimología, inventada en Alemania y derivada del griego, que viene a significar “en transformación”, y que si vamos a la RAE nos encontramos con dos acepciones que nos crean bastante fricción si no estamos versados en física:

1. f. Fís. Magnitud termodinámica que mide la parte de la energía no utilizable para realizar trabajo y que se expresa como el cociente entre el calor cedido por un cuerpo y su temperatura absoluta.

2. f. Fís. Medida del desorden de un sistema. Una masa de una sustancia con sus moléculas regularmente ordenadas, formando un cristal, tiene entropía mucho menor que la misma sustancia en forma de gas con sus moléculas libres y en pleno desorden.

Todo esto es lo que, de primeras, le da una mala reputación completamente inmerecida, ya que su principio no es demasiado difícil de entender y es fundamental para entender la vida y el universo en el que vivimos. La entropía es una medida del grado de dispersión de la energía que hay dentro de un sistema o, dicho de otra manera, de lo inactivo que es ese sistema. Cuanto mayor es la entropía, más dispersa está la energía y más inactivo es el sistema. Un sistema con energía concentrada es un sistema muy dinámico, las moléculas que forman su materia están muy activas y hacen cosas. Por ejemplo, si le damos suficiente energía a un papel, este arderá. Sus moléculas empezarán a moverse y a transformarse, emitiendo calor y luz. Y justo al dispersar esta energía hará que la energía de nuestro sistema poco a poco se vaya dispersando y, al acabarse la energía, se vaya apagando. Lo que hemos hecho es aumentar la entropía del sistema dispersando la energía de la fuente (el papel al quemarlo) al aire de su alrededor.

Un ejemplo que vemos todos los días de estos flujos de energía sería el sol, un lugar donde la energía está muy concentrada, y el espacio, donde está muy dispersa. Por esta diferencia de concentración de energía hace que fluya del lugar donde hay más a donde hay menos, el sol pierde energía constantemente hacia el espacio en forma de radiación. Y parte de esa radiación llega a la Tierra perturbando la materia, como al agua, que acelera sus moléculas aumentando su temperatura para transformarla en estado líquido. Algo que a nivel del universo es muy poco frecuente, ya que la franja para ese estado es muy estrecha y necesita mucha energía y unas condiciones de presión muy específicas. Por eso la inmensa mayoría de ella se encuentra en estado sólido. Esto es algo fundamental para la vida, ya que su química depende del agua en estado líquido.

Todo esto ocurre al encontrarse la Tierra en un lugar privilegiado del flujo de energía entre el Sol y el espacio. A medida que la energía se dispersa de lugares de más concentración al de menos, hace que este se iguale y sea todo más homogéneo y más inactivo. Se puede ver más claramente con un ejemplo: si en dos partes del planeta están a diferentes temperaturas, estas intentarán igualarse de la parte más caliente a la más fría, empujando al aire que hay entre ellas y creando corrientes de viento. Estas corrientes pueden chocar con objetos y moverlos hasta que el viento deje de soplar. Este movimiento es consecuencia de este flujo de energía, que cesará una vez que todo se encuentre a la misma temperatura. También se puede ver con la electricidad: cuando conectas una pila a una bombilla, la diferencia de tensión crea un movimiento de electrones de donde hay más a donde hay menos, o de un polo de la pila a otro. Este movimiento al pasar por la bombilla se enciende. Conforme pasa el tiempo y la entropía aumenta, los dos polos se igualarán y una vez lo haga, parará el flujo y la bombilla se apagará. Se suele decir que la pila se ha gastado, pero lo que ocurre es que al igualarse, deja de tener una diferencia de tensión. Al igual que pararía con dos contenedores de agua, uno lleno y otro vacío, conectados, al final ocurre un flujo de agua y una vez hay la misma cantidad en ambos, el agua deja de moverse.

A todo esto se le llama estructuras disipativas, ya que disipa la energía, ya sea la electricidad o la gravedad, que crean un flujo de energía. Pues también podríamos decir que la vida también lo es; la vida no es más que materia organizada en patrones complejos por un flujo de energía temporal. Y de la misma forma que un río no está formado por un volumen de agua, sino por el flujo de agua que va pasando, de igual manera la vida no es un objeto material, es un flujo de materia que fue acelerada por fuentes de energía temporales. No estamos definidos por la materia que nos compone, sino por la forma en que esta materia pasa a través de nosotros gracias a la energía que tomamos de nuestro entorno. Y una vez que nuestra capacidad de absorber energía y hacer que fluya a través de nosotros cese, nuestra materia se detendrá y dejará de estar viva.

A una escala inmensamente mayor, el universo entero se puede considerar una estructura disipativa: todo lo que ocurre en medio de un flujo de energía. El origen de este flujo es una gigantesca fuente de energía que se originó con el Big Bang. El otro extremo de este flujo sería el vacío por el que se extiende el universo. Y conforme esta energía gigantesca se va dispersando por todo el universo, se va enfriando. En las zonas donde más se ha concentrado, se crean patrones que forman galaxias, estrellas, planetas y a nosotros mismos, de camino a la estabilización. De esta manera, todo el universo podría considerarse como un proceso que, al tener una dirección, le da sentido al concepto de tiempo. Si el universo careciese de flujos de energía, donde la entropía ha llegado al máximo, donde ya no habría ningún tipo de flujo en ninguna dirección, sería un universo estático donde nada ocurre y ni siquiera existiría el tiempo.

Por lo que se sabe de la entropía, el proceso de dispersión es irreversible y será el final del universo. Cuando la última estrella se haya apagado, cuando el último agujero negro desaparezca, cuando el último átomo, electrón o quark se haya desintegrado, todo cesará y el universo habrá muerto térmicamente, donde ni el tiempo existirá. Los científicos han llegado a calcular cuándo ocurrirá; a este número lo llaman googol y es un número de años inimaginablemente alto: un 1 con 100 ceros detrás. Y si el término te suena es porque de él sacaron el nombre de Google para su buscador. Todo esto del fin del universo es y siempre será una teoría, ya que es imposible de demostrar. Pero si no ocurre otro acontecimiento, esto debe ser el fin del universo.

En resumen: un universo que careciese de un flujo de energía no permitiría que existiese nada, y menos aún la vida. Y sin una dirección irreversible en la que las cosas ocurran, no tendría sentido el mismo concepto de tiempo. Podemos afirmar que la entropía es un concepto fundamental del proceso que podemos apreciar mirando a nuestro alrededor, donde en cada segundo que pasa va aumentando irremediablemente.

He intentado dar una explicación sencilla de la entropía desde un punto de vista biológico. Se puede abordar desde la física y las matemáticas, alcanzando una complejidad abismal que se me escapa, e incluso desde la filosofía, dando sentido a lo que ocurre. Pero esto lo dejo para gente más experta. Solo quería dejar el tema un poco claro para ir avanzando en el siguiente artículo. Ya tenemos qué es la vida y qué es la entropía, y abordaremos el origen de la vida, un viaje fascinante para entender qué somos y cómo llegamos aquí.