Cómo se explica que el tiempo vaya hacia delante y su relación con la entropía

Así como largo, ancho o alto, el tiempo es una dimensión. Pero mientras que podemos movernos en cualquier dirección en esas otras tres dimensiones, solo podemos movernos en una dirección de tiempo: hacia adelante, sin cesar. ¿Por qué?

¿Por qué no podemos retroceder en el tiempo? Durante mucho tiempo los científicos no pudieron encontrar una explicación convincente.

Una de las complicaciones era que las leyes de la física funcionan bien ya sea que vayas hacia adelante o hacia atrás en el tiempo.

La respuesta finalmente vino de un lugar inesperado: los motores de vapor. A principios de la Revolución Industrial, los ingenieros intentaron comprender cómo hacer que las máquinas de vapor fueran más eficientes.

Al examinar cómo todo ese calor y energía se movían alrededor de un motor, desarrollaron una rama completamente nueva de la ciencia que llamaron, apropiadamente, termodinámica.

La fuerza del calor

Resulta que la termodinámica podía explicar mucho más que el comportamiento de las máquinas de vapor.

En particular, la segunda ley de la termodinámica ayudó a comprender por qué las cosas suceden en el orden en que lo hacen.

Esta señala que un sistema aislado o bien permanece cerrado o bien evoluciona hacia un estado más caótico, pero nunca a otro más ordenado.

Una taza se estrella en el suelo, por ejemplo, y todo su contenido se derrama. Intuitivamente sabemos que ese proceso es irreversible.

Y, sin embargo, por un instante, se logró lo imposible: que el tiempo fluyera hacia atrás.

Las cosas tienen una forma de desorganizarse, pero no son tan buenas para reorganizarse y la segunda ley de la termodinámica nos dice por qué.

Otra forma de verlo es en términos de desorden. Una taza está ordenada. Al romperse está desordenada.

La palabra para esto en física es…

Entropía

Cuanto más entropía hay en un lugar, más desordenado, turbio e inútil es.

Así es como se ve la segunda ley de la termodinámica.

Esa ‘S’ representa la entropía y la ‘d’ es una forma matemática de representar el cambio. Entonces ‘dS’ simplemente significa un cambio en la entropía.

Ahora, si observas esta ecuación de izquierda a derecha, lo que dice es que la entropía de un sistema siempre tiene que aumentar.

Cuando una taza se rompe o la leche se mezcla con el café, eso está bien de acuerdo con la segunda ley de la termodinámica porque la entropía de esas cosas aumenta.

Pero si tu expectativa es que la taza se reconstituya o que la leche y el café se separen, lo que esperas es que la entropía caiga. Eso violaría la esa ley.

La segunda ley de termodinámica indica en qué orden pueden suceder las cosas en el Universo. Nos da una dirección clara para el flujo de lo que llamamos tiempo: hacia adelante.

El tiempo simplemente no puede fluir de otra manera porque eso disminuiría la entropía y violaría la segunda ley.

¿Pero a dónde nos lleva la implacable marcha del tiempo?

La entropía del Universo, el desorden, siempre está aumentando. Siempre.

Eso significa que en algún momento en el futuro lejano, todo nuestro Universo estará en un estado de desorden total, un estado de máxima entropía.

Los científicos lo llaman la “muerte por calor” o “muerte térmica”.

A pesar del nombre, la muerte por calor no será un infierno ardiente en el que todo queda reducido a cenizas.

Será peor.

Lo que pasará, según esta predicción de la física, es que desaparecerán todas las diferencias térmicas, de manera que todo tendrá la misma temperatura y no habrá más vida.

Todas las estrellas morirán, casi toda la materia se descompondrá, quedando solamente una amalgama de partículas y radiación.

Con el tiempo, incluso esa energía desaparecerá, debido a la expansión del Universo, el cual, al final, se terminará helado, muerto y vacío.

Eso es lo que se conoce como el “Big Freeze”: la Gran Congelación.

Así es como terminará nuestro Universo.

Pero no te preocupes: faltan billones y billones y billones de años más para llegar a ese sombrío destino y, para entonces, no habrá humanos para ser testigos de cómo el tiempo y la entropía habrán devastado nuestro Universo.