El Tiempo, La Entropía y la Reversibilidad
Un
planteo abierto
(Primera versión: 14 de julio de 2002
Última modificación:
11 de agosto de 2002)
En esta página voy a realizar un planteo abierto para volcar tanto mis propias ideas cómo las de aquellos que quieran colaborar en el análisis de un tema que resulta esquivo hasta en su concepción.
El título de esta página hace referencia a tres temas que bien pueden considerarse como distintos aspectos del mismo tema. Sin embargo, los asociamos con diferentes etapas o experiencias de nuestra vida.
El concepto de tiempo es algo que aprendemos en forma intuitiva desde muy temprana edad. Todos sabemos de que se trata pero somos incapaces de asignarle una definición inequívoca o carente de contradicciones o referencias circulares. De todos modos queda claro que el concepto de tiempo está íntimamente ligado al concepto de cambio. No se puede medir el transcurso del tiempo si no existe algo que cambie. Cuando se habla de una fotografía suele decirse que es una imagen "congelada" en el tiempo.
Pero para que haya un transcurso efectivo del tiempo es necesario que el cambio no sea reversible. Si después de un período de cambio se vuelve exactamente al punto inicial (todo toma exactamente la misma posición y aspecto que tenía al comienzo) podemos decir que todo ocurre como si el tiempo no hubiera transcurrido. El tiempo no transcurre para una filmación en que vemos una y otra vez las mismas escenas. Más adecuadamente debemos decir que el tiempo si transcurre para la película (que envejece y se deteriora), pero no transcurre para las imágenes grabadas (los actores mantienen su edad).
De los dos párrafos anteriores podemos concluir que para que el tiempo transcurra o fluya permanentemente el cambio global debe ser continuamente irreversible.
Y aquí es donde aparece un concepto con el que están familiarizados sólo aquellos que han estudiado Termodinámica: La entropía.
Hay muchas formas de introducir este concepto pero la más simple es a través de un ejemplo:
Si se tienen dos recipientes de 1 litro
Y se procede a mezclarlos evitando pérdidas o ganancias de energía o materia con el exterior, se obtienen 2 litros de agua a (aproximadamente) 50°C.
Al final del proceso la energía interna del sistema (dominada principalmente por la energía cinética de las moléculas de agua) es la misma que al comienzo. Sin embargo hay una diferencia no sutil entre el estado inicial y el estado final.
En el estado inicial es posible diseñar un sistema que genere trabajo (máquina térmica) aprovechando la diferencia de temperatura entre ambos recipientes. En el estado final esto no es posible. La diferencia entre el estado inicial y el final es la entropía del sistema. En el primer caso la entropía es menor que en el segundo.
Pese a que el tratamiento correcto es el numérico, es frecuente asociar el concepto de entropía al concepto de desorden.
En el ejemplo empleado, en el estado inicial las moléculas están mucho más ordenadas (hay dos grupos) que en el estado final (hay un sólo grupo de moléculas).
En la práctica, es un hecho firmemente comprobado que en los sistemas cerrados (que no intercambian materia o energía con el exterior), la entropía sólo aumenta o permanece constante.
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