viernes, 19 de septiembre de 2014

No obligues a tus hijos a ordenar su cuarto, no merece la pena


Lo malo de estar en un Universo regido por Leyes, es que nos guste o no, se tienen que cumplir. Se puede intentar luchar con ellas, pero si son Leyes Universales la batalla está perdida.  Como la batalla de intentar que tus hijos ordenen su cuarto.

El cuarto de los niños, los propios niños, y el Universo en general está regido por la entropía. Esta misteriosa magnitud , también conocida vulgarmente como "desorden" es una magnitud física que, mediante cálculo, permite determinar la parte de la energía de cualquier objeto que no puede utilizarse para producir trabajo. La energía inútil, vamos. Como sabéis todos los que tenéis hijos pequeños, este tipo de energía "inútil" es muy elevada para nuestras amadas criaturitas, y necesita ser "quemada" antes de acostarse, para asegurar un descanso plácido (de los padres).

Para entender un poco más a la poderosa entropía, podemos realizarnos preguntas como: "¿Por qué ocurren los sucesos en la Naturaleza de una manera determinada y no de otra manera?". Buscamos una respuesta que indique cuál es el sentido de los sucesos. Por ejemplo, si se ponen en contacto dos trozos de metal con distinta temperatura, se anticipa que finalmente el trozo caliente se enfriará, y el trozo frío se calentará, finalizando en equilibrio térmico. El proceso inverso, el calentamiento del trozo caliente y el enfriamiento del trozo frío es muy improbable que se presente, a pesar de conservar la energía. 
Otro ejemplo doméstico sería el de lanzar un vaso de cristal al suelo: tenderá a romperse ya esparcirse, mientras que jamás conseguiremos que, lanzando trozos de cristal, se construya un vaso por sí solo. Estos sencillos ejemplos muestran procesos en los que ha aumentado la entropía.

La entropía puede también aplicarse a conceptos como el de la energía. El Primer Principio de la Termodinámica, el más conocido, dice que “la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma”.

De esa capacidad de transformación de la energía es de donde proviene el concepto de trabajo, que no es más que el aprovechamiento de un aumento de entropía. La energía sólo puede ser convertida en trabajo cuando, dentro del sistema en concreto, la concentración de energía no es uniforme.
Veamos otro ejemplo. Tenemos un embalse de agua situado a una gran altitud. Como la concentración de energía es uniforme, la entropía es máxima. Ahora, abrimos las compuertas de la presa de ese embalse de agua y al hacerlo cambiamos el sistema de referencia, al variar la distribución del agua a ambos lados de la compuerta. El agua fluye entonces con una gran energía gravitatoria y realiza un trabajo al hacer girar una turbina que convertirá esa energía gravitatoria en eléctrica.
Sigamos con la apasionante termodinámica. La tercera ley afirma que "No se puede alcanzar el cero absoluto en un número finito de etapas". 
Introduce el apasionante concepto del cero absoluto, y por qué no se pueden enfriar cosas a 300 grados (Celsius) bajo cero.  Pero eso lo dejo para otro día.
Para lo que nos atañe hoy, puede decirse que al llegar al cero absoluto la entropía alcanza un valor mínimo. El desorden de ese objeto sería mínimo.  Si ese objeto fuera la habitación de nuestros hijos, se alcanzaría el sueño de toda madre: una habitación perfectamente ordenada. Aunque, como se puede deducir fácilmente, llegar a ese estado no sólo es imposible, sino que quedaría una habitación un poco "fría".

Pero lo jodido de la Termodinámica viene con el Segundo Principio, que afirma que "la cantidad de entropía del universo tiende a incrementarse en el tiempo. El universo tiende a distribuir la energía uniformemente; es decir, a maximizar la entropía."

Para entender este principio, y resignarnos a lo evidente, partamos pues de la base de que todas las habitaciones infantiles deben tener cierto desorden. Por otro lado, la entropía global de un sistema es la entropía del sistema considerado más la entropía de los alrededores. 

Si consideramos que ordenar la habitación se trata de un proceso reversible, la variación de entropía del sistema es cero: el orden generado es igual al trabajo realizado. Pero esto sería en una situación ideal, ya que en la realidad el trabajo es en la vida real siempre mayor del estrictamente necesario, ya que hay multitud de pérdidas de energía en cosas que no son estrictamente generar más orden en el sistema.  Mientras los niños ordenan la habitación se despistan, sacan otras cosas, juegan un poco antes de meter cada cosa en su sitio, etc.
Como los procesos reales son siempre irreversibles, siempre aumentará la entropía global. Así como "la energía no puede crearse ni destruirse", la entropía puede crearse pero no destruirse.

Podemos decir entonces que "como el Universo es un sistema aislado, su entropía crece constantemente con el tiempo". Esto marca un sentido a la evolución del mundo físico, que llamamos principio de evolución. Cuando la entropía sea máxima en el Universo, esto es, exista un equilibrio entre todas las temperaturas y presiones, llegará la muerte térmica del Universo. El desorden total, no sólo de la habitación de los niños, sino de todo lo que la rodea.  Y no podemos hacer NADA para evitarlo.  Resignémonos, y dejemos de reñir a nuestros hijos por tener la habitación desordenada.  No es culpa suya. No pueden saltarse el Segundo Principio de la Termodinámica.




P.D: tranquilos, queridos padres, como os habréis imaginado ya, a una conclusión como ésta sólo puede llegarse haciendo unas tremendas simplificaciones, al estilo de "la vaca esférica"

En este caso hemos simplificado el Universo completo, como la habitación de nuestros hijos. Considerar la habitación, o como mucho la casa completa, como un sistema aislado, es tan falso como que una vaca es una esfera, pero puede ayudarnos a comprender conceptos tan difíciles de entender como la entropía, la irreversibilidad, o el cero absoluto. Y puede ayudarnos a comprender por qué es tan difícil conseguir que nuestros hijos ordenen su habitación.