La muerte del universo

El físico y astrónomo inglés sir James Jeans escribió sobre la muerte final del universo, que él denominó "muerte térmica", a comienzos del siglo XX : "La segunda ley de la termodinámica predice que sólo puede haber un final para el universo, una "muerte térmica" en la que la temperatura es tan baja que hace la vida imposible". Toda la energía tenderá a acabar en la forma más degradada, la energía térmica; en un estado de total equilibrío termodinámico y a una temperatura cercana al cero absoluto, que impedirán cualquier posibilidad de extracción de energía útil. Será el desorden más absoluto (la máxima entropía) del que ya no se podrá extraer orden (baja entropía).

En esta "muerte térmica" del universo, el factor más importante lo marcará la segunda ley de la termodinámica, que afirma que cualquier proceso crea un incremento neto en la cantidad de desorden o entropía del universo. Esta ley que rige para el universo entero es una parte cotidiana de nuestras vidas. Al echar leche en una taza de café, por ejemplo, el orden que representaba las dos tazas separadas de café y leche se ha transformado en un desorden representado por una mezcla aleatoria de café y leche. La tendencia a mezclarse es la más natural (aumento de desorden o entropía), lo contrario, el desmezclarse es practicamente imposible y necesitaría de una serie de procesos que tomarían orden del entorno para devolver más desorden. Al final el resultado total sería más desorden, aunque en una región limitada podríamos haber obtenido más orden.

La entropía esta aumentando incesantemente en las estrellas tanto como en nuestro planeta. Esto significa que, con el tiempo, las estrellas agotarán su combustible nuclear y morirán, convirtiéndose en masas muertas de materia nuclear. El universo se oscurecerá a mediad que las estrellas, una a una, dejen de centellear. Todas las estrellas se convertirán en agujeros negros, estrellas de neutrones o estrellas enanas frías (dependiendo de su masa) en menos de 10²⁴ años a medida que sus hornos nucleares se apaguen. En menos de 10³² años, según las Teorías de Gran Unificación (GUT) los protones y los neutrones probablemente se desintegraran, por ser inestables en grandes escalas de tiempo. Eso significa que toda la materia tal como la conocemos, nuestros cuerpos, la Tierra o el sistema solar se desintegrará en partículas más pequeñas tales como electrones y neutrinos.

Despues de un periodo, practicamente inimaginable en nuestra escala temporal, de 10¹⁰⁰años (un gugol)(***) la temperatura del universo se acercará al cero absoluto, pero incluso en un universo desolado y frío, a temperaturas próximas al cero absoluto, existe una última fuente remanente de energía: los agujeros negros. Según Hawking, no son completamente negros, dejan escapar energía lentamente al exterior. En este futuro distante, podrían ser preservadores de la vida porque evaporarían energía lentamente. Las civilizaciones inteligentes, se reducirían a patéticos y míseros puestos fronterizos agarrándose a un agujero negro.

Pero ¿y después de 10¹⁰⁰años, cuando los agujeros negros en evaporación hayan agotado la mayor parte de su energía?. Esta cuestión puede carecer de sentido con el conocimiento actual. Los astrónomos John D. Barrow de la Universidad de Sussex y Joseph Silk de la Universidad de California en Berkeley indican que la teoría cuántica, en esta escala de tiempo tan formidable, deja abierta la posibilidad de que nuestro universo pueda pasar, por ejemplo, por una especie de efecto túnel a otro universo. En esta escala de 10¹⁰⁰años ya no puede descartarse este tipo de raros sucesos cuánticos cósmicos.


Estos astrónomos añaden, en plan optimista:"Donde hay teoría cuántica hay esperanza. Nunca podemos estar completamente seguros de que esta muerte térmica tendrá lugar porque nunca podemos predecir con completa certeza el futuro de un universo mecanocuántico; pues en un futuro cuántico infinito todo lo que puede suceder, llegará a suceder".







(***) Este valor sólo es comprensible en una comparación a escala logarítmica, en que convertimos el 10 en 1, el 1000 en 3, ó el 10.000 en 4. En esa escala la edad de un niño de 10 años, sería a la edad del universo actual, como esta sería al valor de un gugol.






Fuente:"Hiperespacio", de Michio Kaku.CRÍTICA, Barcelona. 1996. Un libro que no sólo es tan divertido como un relato de ciencia ficción, sino mucho más fantástico.Es como un anticipo de la ciencia que nos deparará este siglo XXI. Escrito por el Dr. Kaku de la City University de Nueva York.

Nota al margen: ¿Todo de cuerda?

Parece que todo está hecho de cuerda, incluso el espacio y el tiempo podrían emerger de las relaciones, más o menas complejas, entre cuerdas vibrantes. La materia-materia, que tocamos y nos parece tan sólida y compacta, ya sabíamos que está casi vacía, pero no imaginábamos que era tan sutil como una cuerda de energía vibrando. Los átomos, las galaxias, los agujeros negros, todo son marañas de cuerdas y supercuerdas vibrando en diez u once dimensiones espaciotemporales.

La cuerda es cuántica y gravitatoria, de sus entrañas surge, como por arte de magia, la partícula mensajera de la fuerza de gravedad: el gravitón. Funde de forma natural las dos teorías físicas más poderosas de que disponemos, la mecánica cuántica y la relatividad general, y cuando se convierte en supercuerda -con mayores grados de libertad- es capaz de describir bosones y fermiones, partículas de fuerza y de materia. La simple vibración de una cuerda infinitesimal podría unificar todas la fuerzas y partículas fundamentales.

De la misma forma que el éter fue desterrado por los experimentos y la genialidad de Einstein, como sustrato necesario para la transmisión de ondas electromagnéticas, parece que el espaciotiempo será también desterrado por las supercuerdas, como no necesario, como simple subproducto. Extraño mundo, cada vez más complicado y lejos del menos_común_de_los_sentidos. Ya nada es lo que parece, y sólo estamos empezando a descubrir de qué está hecho de verdad.

De cuerda, puede que esté hecha la monotonía, de supercuerdas la felicidad y de minicuerdas la desdicha. De cuerdas está formado nuestro cerebro y nuestro corazón, pero ¿qué tipo de cuerda hace vibrar nuestras ilusiones o nuestros sentimientos?. Puede que la realidad sea todavía más sutil y que las cuerdas estén lejos de representarla completamente. Al final, puede que la Teoría del Todo "definitiva" se parezca a un precioso poema, bello, elegante y conciso. Unos cuantos versos que todos entenderemos y al leerlos nos harán felices.


- Teoría holográfica y gravitación.
- Supercuerdas, ¿lo podrán explicar todo?

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.