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La entropía sigue una flecha unidireccional, donde solo puede aumentar o seguir siendo las mismas, y las implicaciones de cualquier caso son enormes.
Imagina que tienes una caja que contiene muchas piezas, como un rompecabezas. Cuando comienzas, todas las piezas están perfectamente apiladas y ordenadas en la caja, pero a medida que juntas las piezas, casi parece que se están mezclando más. La entropía es esencialmente una medida de cuán mezcladas o desordenadas son las cosas.
Definición de entropía
Desde un punto de vista más científico, entropía a menudo se asocia con la idea del desorden o el caos. En termodinámica, cuantifica la cantidad de trastorno o aleatoriedad en un sistema. La segunda ley de la termodinámica establece que en cualquier intercambio de energía, si no entra energía o deja el sistema, la energía potencial del estado siempre será menor que la del estado inicial.
En otras palabras, con el tiempo, los sistemas tienden a evolucionar hacia un estado de mayor entropía, pasando de un estado más ordenado y estructurado a uno más desordenado y caótico.
Segunda ley de la termodinámica (créditos: Fouad A. Saad/Shutterstock)
¿Por qué necesitamos estudiar la entropía?
Para empezar, ¿por qué a los científicos les importaría lo desordenadas que son las cosas? Bueno, como resultado, al universo le gusta ser desordenado. Es un poco como su habitación gradualmente más desordenada a menos que la limpie. La tendencia natural del universo es ser más desordenada y desordenada, que es donde entra la entropía.
La entropía es una medida del número de posibles microstatos de un sistema. Un microstato es una configuración específica de las partículas en un sistema. Por ejemplo, el microstato de un gas podría ser las posiciones y velocidades de todas las moléculas individuales en el gas. Cuantos más microestados tenga un sistema, mayor es su entropía. Esto se debe a que un sistema con alta entropía tiene más configuraciones posibles y, por lo tanto, es más probable que esté en un estado desordenado.
¿Por qué es importante la entropía en la evolución del universo?
Los científicos observan una regla crítica llamada la segunda ley de la termodinámica. Dice que, con el tiempo, las cosas tienden a ponerse más desordenadas (o más caóticas). Esta ley se aplica a todo, ¡incluso al universo! Por lo tanto, los científicos estudian la entropía para comprender cómo y por qué las cosas se vuelven tan complicadas. La entropía total de un sistema aislado nunca puede disminuir, lo que significa que la entropía del universo solo puede aumentar o permanecer igual.
El universo se está expandiendo y enfriando constantemente, lo que significa que las partículas en el universo se están dispersando cada vez más. A medida que las partículas se dispersan, la entropía del universo aumenta en consecuencia.
El hecho de que la entropía del universo siempre esté aumentando tiene implicaciones importantes para nuestra comprensión de su evolución. Por ejemplo, significa que el universo no puede ser más ordenado con el tiempo. En cambio, inevitablemente debe volverse cada vez más desordenado.
Ejemplos de entropía en la evolución del universo
Una galaxia distante rodeada de estrellas (créditos: elementos Rwittich/Envato)
La entropía es como un hilo que conecta todo en el universo. Ayuda a los científicos a comprender cómo nacen las estrellas, viven sus vidas y eventualmente se quedan sin energía. También les ayuda a determinar cómo las galaxias, como nuestra Vía Láctea, se formaron y cambiaron más de miles de millones de años. Estos objetos son ejemplos de estructuras ordenadas en el universo, pero también son muy raros. La gran mayoría del universo está compuesta por un plasma desordenado de partículas.
También podemos estudiar entropía observando la radiación de fondo de microondas cósmico (CMB). El CMB es un débil brillo de radiación electromagnética que queda del Big Bang. Es el objeto más uniforme del universo y tiene una entropía muy baja.
¿Has oído hablar del Big Bang? Es la teoría que el universo comenzó como un punto pequeño, súper caliente e increíblemente denso que se expandió rápidamente para convertirse en el vasto universo que conocemos hoy. La entropía también juega un papel aquí. Los científicos lo estudian para aprender sobre los primeros momentos del universo y rastrear cómo se expandió y se enfrió.
Ilustración de Big Bang (créditos: Stockgiu/Freepik)
La energía oscura es una fuerza misteriosa que está causando que la expansión del universo acelere. Se cree que la energía oscura es responsable de aproximadamente el 70% de la energía en el universo, pero sabemos muy poco sobre la energía oscura. Una posibilidad es que la energía oscura sea una forma de energía negativa. La energía negativa tendría una entropía negativa, lo que significaría que la energía oscura en realidad podría estar disminuyendo la entropía general del universo. Sin embargo, esta es solo una posibilidad, y necesitamos una investigación más concluyente para comprender la verdadera naturaleza de la energía oscura.
Conclusión
En pocas palabras, la entropía ayuda a los científicos a comprender el pasado, el presente y el futuro de nuestro increíble universo. Es como una pista ampliamente aplicable que les ayuda a resolver el rompecabezas de cómo funciona todo. Desde pequeñas partículas hasta galaxias gigantes, la entropía es parte de la gran aventura llamada astrofísica, donde los científicos exploran los misterios del universo.
La próxima vez que mires el cielo nocturno, recuerde que las estrellas, los planetas y las galaxias están jugando el juego de entropía, ¡y los científicos deben actuar como los detectives del universo para descubrir las reglas!
El hecho de que la entropía del universo siempre esté aumentando tiene implicaciones importantes para nuestra comprensión de su evolución. Principalmente, significa que el universo no puede ser más ordenado con el tiempo. En cambio, debe volverse cada vez más desordenado.
Con esto en mente, siga observando la formación de galaxias y estrellas, y siga reflexionando sobre los misterios del universo. ¡Al estudiar la entropía, podemos aprender más sobre el universo temprano y las fuerzas que continúan impulsando su expansión hasta el día de hoy!
Referencias (haga clic para expandir)
- Entropía y la segunda ley.
- La entropía del universo y el máximo …
- Entropía en un universo en expansión.