Entropía es una palabra familiar para aquellos que se mueven en el mundo de las ciencias y algunas ingenierías, donde su estudio puede tener distintos grados de importancia dependiendo de la especialidad, siendo en algunos casos necesario comprender y aplicar este principio con exactitud a nivel matemático, mientras que, en otros, basta con conocer su concepto, importancia y significado en el desarrollo de los sucesos que nos rodean, llegando a extenderse a todo el universo. No obstante, para la mayoría de las personas la palabra entropía es completamente desconocida.
Aunque la entropía es un solo concepto, debido a su naturaleza es posible encontrar significados aparentemente distintos que no son otra cosa que la misma idea siendo vista desde diferentes ángulos, así pues, al buscar en internet se pueden encontrar fuentes que definen la entropía como un grado de “desorden” siendo esta una simplificación extrema[1], otras fuentes definirán la entropía como una magnitud que mide el número de estados de un sistema, mientras que también se podría definir como la magnitud representativa de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo[2].
En este artículo, todos estos conceptos están extremadamente resumidos para poder hacerse una idea coloquial de la entropía, y al tiempo, todos definen la misma idea siendo analizada desde diferentes puntos de referencia, por eso, en esta ocasión vamos a hacer una sencilla analogía para introducirnos a la naturaleza fundamental de la entropía.
Supongamos que tenemos las 100 páginas que conforman un libro antes de ser pegadas, es decir que puedo mover cada hoja a voluntad y no hay nada forzándolas a estar unidas o apiladas, solo el orden que yo deseo darles. Si tomo las 100 páginas estando ordenadas y las arrojo hacia arriba, cuando caigan seguramente se van a dispersar por todos lados quedando completamente desordenadas.
Si realizamos un análisis de esta situación y planteamos la pregunta ¿sería posible que cayeran las 100 páginas en perfecto orden? llegaríamos a que sí, aunque suene ilógico técnicamente es posible que las páginas caigan moviéndose por el aire de modo que coincidencialmente todas terminen en el mismo lugar y en el mismo orden, solo que esta posibilidad es muy pero muy baja, debido a que se tendrían que combinar todas las probabilidades de que cada hoja caiga en el mismo lugar y solo después de la hoja inmediatamente anterior, en cambio, la probabilidad de que las páginas se dispersen por todos lados sin ningún orden específico es mucho mayor, al tener cada página un sinfín de posibles lugares para terminar.
Detrás de este evento no hay nada más que la simple combinatoria (es un evento probabilístico), las páginas van a dispersarse, debido a que este es el resultado más probable al tener mayor cantidad de combinaciones posibles, puesto que solo hay una combinación en la cual las hojas caen ordenadas en el mismo sitio, mientras que hay millones de combinaciones en las cuales las hojas caen en distintos lugares y en diferente orden, por lo que, lo más probable es que el resultado final sea uno en los cuales hay dispersión, es decir desorden.
Esta es la idea básica detrás de la entropía, otro ejemplo sencillo seria la liberación de un colorante sobre una piscina, en esta situación lo más probables es que el colorante se distribuya uniformemente sobre el agua, aclarando que existe al menos una probabilidad de que el colorante se mueva hacia la esquina (derecha por ejemplo) de manera uniforme, situación que no se va a presentar a causa de que solo existe una posibilidad de ese evento (ordenado), en relación de las trillones de posibles combinaciones en las cuales el colorante se distribuye sin ningún patrón en el agua (desorden).
Los ejemplos anteriores se pueden extrapolar a toda situación física, siendo el desorden el resultado más probable para todo evento, lo anterior se debe a que los estados ordenados requieren combinaciones muy específicas, que seguramente no se darán.
Con base en lo anterior, podemos definir la entropía, como la tendencia natural de los sistemas, a dispersar sus componentes (partículas, energía, partes, piezas, etc) a lo largo del tiempo, pasando desde un estado ordenado (inicial) hasta un estado desordenado (final). Este proceso es gobernado por la mera estadística, al tener millos de posibles combinaciones que dan como resultado el desorden, y solo unas pocas combinaciones que pueden considerarse como orden.
Y, ¿por qué es importante la entropía?, por que esta es la razón por la cual suceden muchos fenómenos físicos, los cuerpos igualan sus temperaturas, los fluidos se mezclan y los eventos tienden a descontrolarse por que es su estado mas probable.
Si tenemos un cable (como las luces de navidad o los auriculares) y lo movemos, con el tiempo se va a enredar, por que la probabilidad de que se mantenga ordenado es solo una, en relación a los millones de posibles estados de desorden; si empezamos a apilar cosas en vertical, vamos a ver eventualmente un derrumbe, debido a que solo existe un estado de perfecto balance en relación a miles de estados inestable, estos son solo algunos de miles de ejemplos que se pueden dar, y que permiten entender como la entropía gobierna el universo, puesto que este principio, aplica también para describir por que los sucesos en el espacio se dan de una manera y no de otra.
Este articulo solo pretende dar una idea coloquial sobre la entropía, ya que para su entendimiento detallado se requieren decenas de horas de estudio, cálculos y experimentación, el siguiente articulo puede servir de apoyo para profundizar más sobre este tema: http://cmap.upb.edu.co/rid=1SP683B7G-290GDS5-10F/Vittorio_Silvestrini_Que_es_la_entropia.pdf ; asimismo referenciamos el siguiente artículo: https://gisc.uc3m.es/~cuesta/PDFs/REF.pdf.
La entropía lleva a los sistemas hacia un estado final de desorden, así que, si vives en el desorden, puedes decir que te estas dejando llevar por la entropía del universo.
- [1] http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lap/carmona_c_dc/capitulo1.pdf (tomado en junio de 2021)
- [2] https://www.psi.uba.ar/academica/carrerasdegrado/psicologia/sitios_catedras/obligatorias/056_adolescencia2/material/fichas/el_principio_de_entropia.pdf (tomado en junio de 2021)
