La flecha del tiempo

La flecha del tiempo [Peter Coveney y Roger Highfield]


TERMODINAMICA
Definiremos “Entropía” como el grado de desorden de un sistema. Una baraja de cartas ordenada presenta un grado de entropía máximo, porque permite las máximas posibilidades de desorden en el sistema (la baraja). Atención: hay un punto en el que si desordenamos un poco más el sistema comenzaremos a ordenarlo de nuevo.Cuando añades leche al café y la mezcla se ha completado, ya no ocurre ningún cambio. La entropía ha llegado a su valor máximo.
Primera ley de la termodinámica
El calor equivale al trabajo como forma de energía
Segunda ley de la termodinámica
Todos los procesos físicos son irreversibles,
porque siempre se disipa algo de energía como calor
Según este principio existe una tendencia inexorablehacia la degradación del trabajo mecánico en calor, pero no viceversa. La energía calorífica siempre se desperdicia en parte cuando se reconvierte en trabajo. La implicación de la segunda ley es que todas las transformaciones de energía son irreversibles.
El físico aleman Hermann Von Helmholtz dedujo a partir de la segunda ley que un universo en equilibrio será aquel en el que la entropía y eldesorden lleguen al máximo y donde haya perecido toda la vida. El argumento falla porque ignora el papel de la gravedad. Cuando se tiene en cuenta la gravedad, resulta que el universo debe apartarse más y más de la distribución uniforme de la materia contemplada en la muerte térmica.
Termodinámica del Equilibrio
El atractor del equilibrio de una reacción química puede compararse con el fondo delembudo: sea cual sea la posición inicial de una bola colocada en el embudo, siempre rodará hasta el punto del fondo, así estos atractores arrastran inexorablemente a sus sistemas hacia el equilibrio.
La acción de un sistema lineal es la suma del comportamiento de sus partes, el comportamiento de un sistema no lineal es más que la suma de sus partes
En un aparato de termodifusión, si se mantiene unadiferencia de temperatura entre dos recipientes, se encontrarán en un recipiente más moléculas de una clase y menos del otro. El gradiente es proporcional a la diferencia de temperatura.
Lejos del Equilibrio
Muchos sistemas termodinámicos impulsados a un estado estable que se encuentran poco lejos del equilibrio, minimizan la producción de entropía.
Los nuevos estados que surgen lejos delequilibrio (caos determinista) pueden poseer un grado extraordinario de orden dentro del cual billones de moléculas coordinan sus acciones en el tiempo y el espacio. Prigogine acuño el término “estructuras disipativas” para describirlos, dado que resultan del intercambio de materia y energía entre sistema y entorno, junto con la producción de entropía (disipación) por el sistema. Los procesos complejosy mutuamente dependientes que conducen a la formación se llaman colectivamente “autoorganización”.
La Paradoja de la Irreversibilidad
Muchos científicos sólo creen que han entendido un fenómeno cuando pueden relacionarlo con las acciones de los átomos y las moléculas. A esto se le llama un planteamiento reduccionista, porque se afirma que todas las demás cosas pueden ser reducidas a este nivelsupuestamente más fundamental.
Una consecuencia de esto es que no puede haber ningún estado de equilibrio microscópico: las leyes simétricas en el tiempo no distinguen un estado final especial donde se haya gastado todo el potencial de cambio, dado que todos los instantes del tiempo son equivalentes. La aparente reversibilidad temporal del movimiento en el seno de los regímenes atómico ymolecular, que se halla en contradicción directa con la irreversibilidad de los procesos termodinámicos, constituye la celebre paradoja de la irreversibilidad.
La Flecha del Tiempo de Boltzmann
Ludwing Boltzmann fue la primera persona que dio una interpretación estadística a una ley fundamental de la física, la segunda ley. Boltzmann obtuvo una ecuación de evolución asimétrica en el tiempo conocida hoy...