La entropía es una de los conceptos más difamados e incomprendidos de la ciencia. Quizás hayas oído que se define como la “cantidad de desorden” en un sistema. Y la segunda ley de la termodinámica dice que la entropía de un sistema cerrado siempre aumenta con el tiempo. Entonces podrías pensar, ¿por qué deberías limpiar tu oficina si solo se volverá más desordenada?
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 (normalmente es la habitación de un adolescente, ¿te identificas?), pero es engañosa. Mira, desorden no significa desorden o caos; se refiere a la cantidad de formas en que se pueden organizar las partes de un sistema sin cambiar el estado general del sistema.
Por ejemplo, digamos que su “sistema” es simplemente una caja llena de aire. En el interior, a nivel microscópico, las moléculas de gas rebotan como coches chocadores. Ahora imagina que puedes mapear la ubicación y la velocidad de cada partícula en un instante dado. Ése sería un arreglo posible, o microestado, pero hay una infinidad de otros, y están cambiando billones de veces por segundo.
Por supuesto, realmente no puedes ver estas cosas. En cambio, lo que observa son propiedades generales a nivel macro, como la presión del aire; si sellara la caja al nivel del mar, serían 14,7 libras por pulgada cuadrada. Y a menos que se agregue energía al sistema, digamos calentándolo, eso no cambia. Entonces todos esos microestados corresponden al macroestado de 14,7 psi. ¿Consíguelo?
En otras palabras, la entropía tiene que ver con el vínculo entre el reino atómico invisible y el reino visible y mensurable de los objetos, el mundo que habitamos. Se podría decir que es un puente conceptual y matemático entre dos niveles de realidad. Quiero decir, vamos, eso es genial.
Ahora bien, de todos los resultados posibles, ¿cuáles ocurren realmente? Esto es básicamente aleatorio, por lo que es una cuestión de probabilidad. De hecho, la probabilidad es fundamental para la idea 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 eso, ¿de acuerdo?
Rodando los huesos
Imagina que lanzas un dado de seis caras. Obtienes un número del 1 al 6, ¿verdad? Hay seis posibles resultados o estados. Si tiras el dado de 20 caras en Dungeons & Dragons, hay 20 estados posibles. Si quieres sorprender a tus amigos de D&D, podrías comentar casualmente que este dado tiene una entropía más alta, porque tiene más resultados posibles.
Ahora digamos que estás determinando las habilidades de un personaje en D&D y tiras tres dados de seis caras. Los tres valores pueden sumar cualquier valor entre 3 y 18, pero las distintas sumas no son igualmente probables. Para obtener la máxima destreza, digamos, necesitas un 18. Bueno, solo hay una manera de lograrlo: cada dado debe arrojar un 6.
Fotografía: Rhett Allain