Fue en el bachillerato donde muchos de nosotros escuchamos, por primera vez, la palabra entropía. Otros la han encontrado en libros, películas, conversaciones, redes sociales. Es probable que a la mayoría, la primera vez, alguien nos la haya explicado de esta manera: la entropía es una medida de un grado de desorden de algo. Ésta no es una buena definición porque no explica ni delimita el concepto, principalmente porque se tendría, también, que precisar qué se entiende por desorden.

En la materia, una forma de orden es la que encontramos en un cristal, donde los átomos están en posiciones fijas, separados entre sí por distancias muy similares, formando una red en la que los nodos tienen poca movilidad y prácticamente no cambian con el tiempo. Otro tipo de orden es el de los seres vivos, en el que la materia se organiza asociada con un flujo de energía, formando cadenas de ADN, membranas celulares, canales iónicos, enzimas y anticuerpos. Éste es un orden dinámico, siempre cambiante que, se pensó en algún momento, era contrario a la flecha del tiempo que parece establecer la tercera ley de la Termodinámica: ¿cómo podría existir la vida si el universo tiende al desorden? En realidad no existe tal contradicción.

La entropía no es un fenómeno ni una propiedad de un objeto. No existen instrumentos para medirla. Es una idea certera y muy útil pero resbaladiza. Nació con los principios de la Termodinámica en el siglo XIX y ha encontrado resonancia en muchos campos. Por ejemplo, existen investigaciones sobre la entropía de la información. En ciencias sociales se emplean ideas inspiradas en ella, y en astrofísica existen conceptos similares.

La entropía no se puede medir directamente, pero se puede calcular cómo cambia entre dos estados de un sistema. Para ello, dividimos el universo en dos partes: el sistema (la porción pequeña de materia que investigamos) y los alrededores (todo lo demás). Podemos hacer que el sistema y los alrededores intercambien materia, energía, ambas o ninguna. Estos intercambios hacen que aumente o disminuya la entropía total.

Ahora, una mejor definición: La entropía es el número de microestados accesibles a un sistema. ¿Qué tal La explicación con un ejemplo?: el sistema es una hoja de papel. Podemos ponerla en un volumen definido y un determinado número de maneras: horizontal, vertical, inclinada, doblada, arrugada y, también, es posible que hagamos distintas figuras de origami. Luego, rompemos el papel y tenemos muchos pedazos que pueden ser colocados en el mismo espacio, con un número mayor de posibilidades y, de esta forma, pueden tener acceso a más niveles de energía. Ha aumentado la entropía del sistema. No podemos restaurar la hoja de papel a su estado inicial. No se vale usar cinta adhesiva ni pegamento, pues ya no sería de ninguna manera el sistema original. Por ello, en este caso, al aumentar la entropía hemos también producido un cambio irreversible. Luego prendemos fuego al papel y al terminar obtendremos moléculas en fase gas y algunas cenizas. El número de maneras y los niveles de energía con los que se puede organizar la misma materia, a partir de este momento en partículas muy pequeñas, se vuelve mucho mayor. Ha vuelto a aumentar la entropía. En este último cambio, irreversible también, hemos despojado, además, al sistema de una forma de energía útil: las cenizas no se pueden volver a quemar. Esa energía se disipó en el calor de la flama y fue transferida a los alrededores.

Al cortar la hoja de papel aumentó su entropía, pero todavía podemos acomodar los pedazos de alguna forma que nos parezca ordenada. El principio de Clausius establece que cuando ocurre un cambio espontáneo, la entropía de un sistema aislado sólo puede aumentar. El único sistema completamente aislado que podemos concebir es el universo completo. La entropía de un universo en expansión aumenta forzosamente. En algún punto de esta expansión podríamos encontrarnos con un sistema donde toda materia esté dispersa en partículas equidistantes, en una estructura similar a un cristal ¿no sería éste un sistema altamente ordenado?

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