2007/07/03

Las estrellas, fuente de orden y baja entropía

Necesitamos reemplazar la energía que perdemos continuamente, en forma de calor, para mantener nuestra temperatura y el funcionamiento de nuestros órganos. Pero hay algo más que un simple aporte de energía externa, el calor es la forma más desordenada de energía (la energía con mayor entropía), y, necesitamos cambiar la enegía del calor que perdemos, con alta-entropía, por la energía con baja entropía procedente de nuestros alimentos y del oxígeno que respiramos. La organización de nuestro cuerpo, y no sólo la energía, procede de ese imprescindible intercambio. Estamos luchando continuamente contra la segunda ley de la termodinámica, pues la entropía, el desorden, no se conserva, está aumentando todo el tiempo. Y para mantenernos vivos necesitamos reducir la entropía que hay en nosotros.

El suministro de baja entropía procedente de nuestros alimentos tiene su fuente en la fotosíntesis que realizan las plantas verdes. Toman el dióxido de carbono atmosférico, separan el oxígeno del carbono, y utilizan el carbono para formar su propia sustancia. Las plantas verdes son capaces de conseguir reducir la entropía utilizando la luz del Sol. Esta luz trae energía a la Tierra en una forma de baja-entropía: en los fotones de la luz visible. Pero ni la tierra ni los seres vivos, que no realizan la fotosíntesis, son incapaces de retener esta energía y la re-irradian en una forma de alta-entropía llamada calor radiante. Contrariamente a la impresión común, la Tierra no gana, practicamente, energía del Sol. La toma en forma de baja-entropía y la devuelve en forma de alta-entropía. Nosotros, a través de las plantas, tomamos la baja-entropía y la transformamos en las estructuras organizadas que somos nosotros mismos.

Todo esto es posible porque el Sol es un punto caliente en el cielo.Existe un estado de temperatura desigual: una pequeña región, ocupada por el Sol, está a una temperatura mucho más alta que el resto. Este desequilibrio nos proporciona la poderosa fuente de baja entropía que necesitamos. La Tierra obtiene energía de este punto caliente en forma de baja-entropía, por medio de pocos fotones de frecuencia elevada y muy energéticos, de luz visible, y la vuelve a radiar a las regiones frías en forma de alta-entropía, por medio de muchos fotones infrarrojos de baja energía.

Pero si seguimos persiguiendo la fuente última de baja entropía nos encontramos las reacciones termonucleares: la fusión de núcleos de hidrógeno en núcleos de helio para dar energía. Estas reacciones han impedido que el Sol implosionara, por la gravedad, y se volviera más pequeño y demasiado caliente, deteniendo su contracción. Por otra parte, la gravedad lo mantiene todo y proporciona las temperaturas y presiones necesarias. Realmente, sin la gravedad todo lo que tendríamos sería un gas frío y difuso, en lugar del Sol. La notable pequeñez de la entropía que necesitamos proviene de que se pueden ganar grandes cantidades de entropía mediante la contracción gravitatoria de gas difuso para formar estrellas. Estamos viviendo de esta reserva de baja entropía y seguiremos haciéndolo durante mucho tiempo, pero la fuente última, en realidad, la encontramos más atrás, en el propio estado de baja entropía en que comenzó nuestro Universo.

A diferencia de lo que pasaría si nuestro Universo implosionara en un Big Crunch (Gran Colapso o Gran Implosión), que sería un estado de impresionante desorden y gran entropía, esa misma concentración de energía cuando se produjo el Big Bang presentaba un absoluto orden, un estado de muy baja entropía. En cierta forma, todo nuestro orden actual y futuro, la organización que presentan nuestros organismos vivos se debe al estado inicial de muy baja entropía.


La nueva mente del emperador. Roger Penrose. Grijalbo Mondadori.S.A Barcelona 1995.

6 comentarios:

FRANCO dijo...

Muy interesante este post. No lo había pensado considerando la entropía.

Saludos.

Salvador dijo...

Si que es curioso el planteamiento, porque siempre pensamos con relación a la energía, pero como dice Penrose, ésta tiende a conservarse, y no es tan crítica, en principio. En cambio la entropía, en general, tiende a aumentar.

Israfel dijo...

Un muy interesante acercamiento a la segunda ley de la termodinámica.

Ciertamente, la energía se conserva, pero la calidad de esta energía, en términos de su capacidad para realizar trabajo útil, siempre decrece.

Miski dijo...

Hola, hace poco que te leo y que disfruto de tus post, pero me parecen bien interesantes...aunque a veces hay cosas que se me escapan porque mi formación académica sólo trató someramente la física (sobre todo la cuántica)...de todas maneras es como leer artículos en el Investigación y Ciencia o similares. Enhora buena.

Anónimo dijo...

Hay una cosa sobre la entropia....si me la pudieran explicar...

La fusión de hidrógeno, el helio + energía disminuye la entropía. Pero ¿es esa toda la energía la que nos manda el sol?
El sol es una fuente de calor. Y el calor es un indicador de alta entropía. ¿no nos aprovechamos también de tener una fuente de alta entropía cerca?

Salvador dijo...

La clave está en lo siguiente: Llegan "pocos" fotones muy energéticos (baja entropía) y después de todo el proceso de absorción la Tierra devuelve "muchos" fotones con poca energía: ha aumentado el desorden, la entropía.

Saludos.