10-06-02: Sobre la Segunda Ley de la Termodinámica

Está bien, está bien: si eso es lo que quieren, hablemos de ese tema tan "popular" que es la Segunda Ley de la Termodinámica (SLT). Advierto que no sé mucho de esas cosas. Hablo como un lego de ellas.

Entiendo que lo que dice la SLT es que, en un sistema cerrado, el calor se mueve en un solo sentido: de lo más caliente a lo menos caliente. Por ejemplo, suponga dos habitaciones adjuntas pero divididas por una pared removible. Si dejo una de las habitaciones a temperatura ambiente y caliento la otra, y luego remuevo la pared que divide las dos habitaciones, lo que pasará (lo único que puede pasar) es que la habitación caliente se enfríe y la habitación fría se caliente.

Esa unidireccionalidad del calor implica el principio de la entropía, que, en términos generales, señala que ningún sistema cerrado se mueve espontáneamente en el sentido del orden. Todo sistema tiende, de manera espontánea, a desordenarse (enfriarse), no a ordenarse (calentarse). Una ilustración intuitiva del principio de la entropía es que, si yo arrojo un vaso de vidrio al piso, se convertirá en un conjunto de pedazos de vidrio, pero, si recojo esos pedazos y los lanzo al piso, jamás se convertirán en un vaso (los físicos perdonarán la precariedad de mis explicaciones de los fenómenos que ellos tratan).

¿Por qué me importa la SLT? Porque me parece evidente que hay algunos sistemas que han tendido al orden, no al desorden. Considere la vida, por ejemplo. Se calcula que el Universo tiene unos 14.000 millones de años, y que la vida en la Tierra tiene unos 4.000 millones de años. Durante unos 10.000 millones de años, no hubo vida en la Tierra (entre otras razones porque no había Tierra. Se estima que ésta se creó hace unos 4.500 millones de años). Las primeras formas de vida fueron muy simples. Pero la vida ha evolucionado, y ahora las formas de vida son muy complejas y no cesan de maravillar. ¿Cómo no sentirse maravillado frente a un oso polar, un tigre de Bengala o un ser humano?

Otro ejemplo de organización “espontánea” me parece que tiene que ver con la vida social. Es evidente que la organización socio-económica se ha vuelto cada vez más compleja con el tiempo. En una sociedad moderna hay Estados muy elaborados, mercados para muy diversos bienes y servicios, y ciudades que requieren sistemas de transporte, acueductos y alcantarillados y servicios de policía y de bomberos, para solo mencionar unas pocas cosas.

El punto es que la vida, y la vida humana en sociedad, se han movido en el sentido del orden y la complejidad, al parecer en contra de lo que sostiene el principio de la entropía. Este tipo de anomalías realmente no contradice el principio de la entropía, porque éste solo aplica para sistemas cerrados. Pero la vida en la Tierra no es un sistema cerrado, ya que la Tierra recibe calor del sol, y los seres humanos extraen energía del agua, de los combustibles fósiles e incluso de fuentes nucleares. De manera general, la única forma de ordenar (calentar) un sistema que tiende a desordenarse (enfriarse) es introducirle desde afuera una fuente de energía.

Considere mi apartamento, por ejemplo. Vivo solo en un apartamento de unos 100 metros cuadrados. Cuento con una empleada, María, que viene dos días por semana, los martes y los jueves, para ayudarme en las tareas domésticas. Cuando ella se va los jueves el apartamento queda impecable. Cuando llega los martes está hecho un desastre. Me parece que mi apartamento (sobre todo entre los jueves y los martes) es un buen ejemplo del principio de la entropía, y que María es un buen ejemplo de la energía que hay que meterle a mi apartamento para que no impere el desorden.

Vuelvo a preguntar: ¿por qué me interesa la SLT? Por dos razones: primero, porque me impresiona la cantidad de energía que hay que meterle a un sistema para mantenerlo en orden, y segundo, porque, a la larga, seremos vencidos por la entropía.

Consideremos la primera razón: si usted quiere ordenar algo, tal como lo demuestra María, hay que meterle mucha energía a un sistema que, por sí solo, tiende a desorganizarse. Uno puede incluso medir el grado de desarrollo de un país a través del nivel de energía que consume. Hay una foto, muy interesante, que mira el mundo de noche. Se ve la luz que emiten todas las regiones del mundo de noche (ver, por ejemplo, http://img92.imageshack.us/i/MapaMundi.jpg/).

Estados Unidos, Europa y Japón se ven muy iluminadas. América Latina y, sobre todo, África se ven muy oscuras (el economista Paul Romer usó esa foto en su Ted Talk para notar los contrastes entre República Dominicana y Haití, y entre Corea del Norte y Corea del Sur: ver la página http://www.ted.com/talks/lang/eng/paul_romer.html). La lección es clara: los países ricos usan mucha energía. A la luz del principio de la entropía, esta observación es obvia: uno no puede ordenar una sociedad si no absorbe previamente mucha energía. Me parece que esta observación simple implica lecciones profundas.

Consideremos ahora la segunda: en el largo plazo, vencerá la entropía. En el largo plazo, las fuentes de energía que alimentan el orden en un sistema se agotarán, y entonces prevalecerá el desorden en ese sistema. El sol no brillará para siempre, y entonces la vida, y la vida humana en sociedades complejas, no será posible en la Tierra. Pero a escalas menores ocurre lo mismo. Realmente no estoy muy seguro de que el ciclo de vida de un individuo se pueda explicar bien por el principio de la entropía, pero es claro cómo un niño va absorbiendo mucha energía para crecer y desarrollar sus capacidades, hasta llegar a un punto de plenitud, a partir del cual solo le espera la decadencia. En su vejez, quizás no pueda valerse por sí solo, y sus gastos en salud sumarán lo que no sumaron en toda su vida.

Para mantener la vida, quizás no es eficiente mantener con vida a los individuos. Quizás el ser humano como especie tenga una larga vida, pero cada ser humano individual tiene un ciclo de vida que es en verdad muy corto (me es fácil pensar en muchos ídolos de mi infancia que ahora están o muy viejos o muertos): como individuos, todos somos desechables, pero, como especie, un imperativo vital es reproducirnos, de modo tal que, aunque en un futuro no estaremos como individuos, tal vez podamos contar con que nuestra especie sí estará. El mensaje aquí es que, como individuos, nuestra victoria sobre la entropía es solo temporal. Al final nos espera la muerte y la corrupción corporal. Al final, como nos recuerdan los sacerdotes católicos al comenzar la Cuaresma, polvo somos y en polvo nos convertiremos.

De modo, pues, que ahora puedo llegar a donde quería hacerlo. Ahora puedo dar una definición sobre la vida. ¿Qué es la vida? Una lucha constante contra la entropía. Es una lucha individual, que estamos destinados a perder, pero es también una lucha colectiva, que no sabemos si ganaremos. La pregunta es: ¿por qué tomarse la molestia? Bien, no deja de ser hermoso el grado de orden que podemos robarle, así sea por un instante, al Universo. Uno no puede ver a un tigre de Bengala sin dejar de sentirse maravillado por lo hermoso que es ese animal. Uno no puede dejar de ver La creación de Adán, de Miguel Ángel, sin maravillarse por lo que pudo crear ese ser humano que hoy está muerto y podrido. Yo no sé si el tigre de Bengala estará ahí para siempre. Al parecer no. Ya está al borde de la extinción, pero yo tuve la suerte de ver uno, así fuera en un zoológico. Yo no sé si La creación de Adán esté ahí para siempre. Quizás en algún momento la derrote el desastre o el abandono. Yo vi los frescos de Giotto en la iglesia de Asís antes de que un terremoto los destrozara, pero ya no están (no sé en qué estado esté su restauración, si es que ese proceso se ha acometido).

En fin, estamos vivos para crear, o por lo menos apreciar, el orden y la belleza, así sea por un instante. Ese es nuestro destino, nuestra razón de ser. Es por eso que me interesa la SLT. Porque me recuerda el sentido de mi vida.