Entropía

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De todos los conceptos que nos enseñan (nos enseñaron) en la escuela, yo pienso que el más difícil de entender es el de la entropía. En las asignaturas de lenguas puede que haya conceptos complejos, figuras literarias y cosas así, y también en filosofía: la lógica y sus silogismos, algunas falacias. No cabe duda de que las ideas de muchos filósofos (Hegel y, de hecho, cualquiera que fuera alemán) son incomprensibles por el alumno medio; pero es por lo embarullado de las ideas del alemán, su retorcida visión de las cosas. Entender a Kant no es fácil, pero lo es por la grandeza de su pensamiento: por fuerza la explicación del Universo ha de ser compleja.

También hay dificultades en las matemáticas. Permutaciones, combinaciones, variaciones. El producto vectorial. Las series y las sucesiones. Sí, hay muchas ideas complicadas. Pero por áridas o por farragosas: bien explicadas, el estudiante se da cuenta de que no tienen ninguna dificultad. 

En las ciencias están la mayoría de las cosas incomprensibles. Ya que, a diferencia de las filosóficas, no son el resultado de razonamientos sino la descripción de realidades de la Naturaleza que no sentimos. Por ejemplo, el momento angular. No es sencillo explicar qué es el momento angular, fuera de que es algo que se tiene o no se tiene y el ejemplo universal de la patinadora. Tampoco creo que se explique bien qué es la temperatura y porqué es diferente del calor, porqué puede uno congelarse al instante en un ambiente que esté a 1000 grados. Y, por supuesto, hay cosas que es que, simplemente, no sabemos. La gravedad, por ejemplo. Son cosas que por suerte conocemos por la vida misma, no necesitamos que nos las enseñen en la escuela.

Claro que hay muchos interrogantes, pero es que la escuela es una educación básica; para saber más, para entender mejor las cosas, ya están los siguientes niveles de enseñanza.

Y luego está la entropía.

La entropía es un concepto fundamental de la Termodinámica (que es la fuerza que mueve al mundo). Recuerdo que ya cuando empezaron a explicarla, en el colegio, mi padre me advirtió que la Termodinámica y su 2ª ley eran muy importantes, pero que eran muy difíciles de entender. La 2ª ley, claro está, es la de la entropía. Y es una ley muy fácil: la entropía siempre aumenta.

Bien, en la Universidad estudié un año entero de Termodinámica. Amén de posteriores asignaturas directamente relacionadas. Y tampoco allí supieron explicar bien qué es la entropía.

¿Qué es la entropía? Ya digo que es difícil de explicar. Como prueba el hecho de que la citada 2ª ley de la Termodinámica no tiene un enunciado tan claro como el que he hecho. La entropía es que el calor siempre pasa del cuerpo caliente al frío. ¿Es eso la entropía? Claro que no, pero también es una manera de enunciar la 2ª ley. Así que algo debe tener que ver la entropía en eso de que el calor va del caliente al frío. Pero suele definirse la entropía como la medida del desorden. Las cosas tienden a desordenarse, por lo que la entropía siempre aumenta. Ordenar cuesta esfuerzo, que se invierte en reducir la entropía. Pero mirando más allá, ese esfuerzo se ha obtenido a costa de algo, y ese algo ha supuesto un desorden mayor que el que ha ordenado el esfuerzo. La 2ª ley.

(Aviso: es cierto, no entiendo bien la entropía, ni su sentido físico. No sé decir qué mide. Y es posible que las elucubraciones de este artículo sean erróneas).

¿Porqué es importante la entropía? Pues porque siempre aumenta. Y cuando ya no pueda aumentar más, el Universo se detendrá por completo. Se habrá acabado todo. Cada acto que cometemos aumenta la entropía del Universo.  Así que cada acto que cometemos nos acerca más al final. Pero esto no es normal. Entiendo que en el principio la entropía sería 0; no puede ser negativa. Con el Big Bang la entropía empezó a aumentar. Y resulta que la cantidad admisible de entropía es finita, y cuando se alcance, fin. Ya no sucederá nada más, porque ya no podrá aumentar más la entropía. 

Pero, por supuesto, la entropía no se puede medir. No hay entropiómetros.

¿Ustedes lo entienden? Yo no, pero una cosa está clara: debe ser algo muy importante, porque se enseña en la escuela. Y si allí se enseña un concepto tan extraño, es que debe ser importante.

Pues bien, la misión de los ingenieros es reducir la entropía.

Sí, ya sé que suena muy raro y que la inmensa mayoría de los ingenieros no sabe que ésa es su misión, pero lo es. Aquí, me temo, interviene la formación que he tenido como ingeniero: en mi plan de estudios era muy importante la Termodinámica. Y lo ilustraré con un ejemplo.

No sé si saben qué es el coeficiente volumétrico. En un motor térmico (verbi gratia, el motor de un coche), es un parámetro que se refiere al proceso de introducción del combustible en la cámara del pistón. Pues bien, en la práctica la única manera de mejorar el rendimiento de un motor (está claro que nos interesa a todos) es mejorar el coeficiente volumétrico. El resto de parámetros ya no podemos mejorarlos apenas. Y de ahí vienen las cuatro válvulas por cilindro, la inyección, el "turbo", etc. Pero el rendimiento del coche no viene sólo por el rendimiento del motor: hay muchos más detalles que influyen. El más conocido es la resistencia del viento: la aerodinámica. No tiene sentido que la energía del motor se invierta en vencer toda la resistencia del viento, cuando un diseño cuidadoso de la carrocería puede encargarse de la mayor parte. Otro aspecto, que suele pasar desapercibido, es la salida de los gases de escape: a fin de cuentas, la mezcla de aire y combustible que entra en el cilindro tiene que expulsar los gases que ya están dentro, ¿no? Pues entonces, si conseguimos facilitar el escape de estos gases estamos quitando una tarea más al motor. De ahí los colectores, los escapes múltiples, etc.

Pero lo bueno es que todo importa. Por ejemplo, cuando hablo de la aerodinámica de un coche todo el mundo piensa en el morro afilado, en los retrovisores carenados, etc. Pocos piensan en los spoilers traseros, tan de moda en los ochenta, en el diseño en general de la trasera del coche. Y sin embargo importa y mucho: si el diseño es poco cuidadoso, el aire que deja atrás el coche en su avance no está encauzado y no sabe qué hacer, formando pequeños remolinos. ¡Ay! Estos remolinos los está generando el vehículo, luego está empleando la energíad e su motor en hacerlos. Si el diseño de la carrocería consigue eliminar los remolinos traseros, el motor se podrá dedicar más a lo que se trata.

No sé si captan la idea: todo influye. Unas cosas para bien y otras para mal. Y la tarea de los ingenieros es eliminar lo que afecta para mal e introducir lo que afecta para bien.

Podríamos definir la entropía como la medida de la ineficacia. Lo que contribuye a consumir energía, a hacer algo ineficaz (por ejemplo, el rozamiento), aumenta la entropía. Lo que contribuye a aumentar la eficacia, disminuye la entropía. Claro que, como siempre hay ineficacias, globalmente la entropia siempre aumenta. Así que lo que podemos conseguir es que aumente lo menos posible. Graficamente podríamos verlo como una pelota que dejamos caer contra el suelo. Si el proceso fuera ideal, la pelota rebotaría y volvería a nuestra mano. Se diría entonces, que el proceso ha sido reversible, y podríamos repetirlo hasta el infinito. Pero la realidad no es ideal, y la pelota no vuelve a la mano: parte de la energía de la pelota se invierte en vencer el rozamiento del aire, y parte en la deformación de la pelota durante el choque. Para que el proceso pareciera reversible (es decir, que volviera a la mano), tendríamos que haberle comunicado algo de fuerza. Pero eso no podríamos repetirlo hasta el infinito, ¿vertdad? Pues bien, la labor del ingeniero sería conseguir que la pelota rebote lo más alto posible, para que haya que emplear la menor energía en el proceso. ¿Cuánta energa cree que existe en el Universo? Desde luego, mucha, sí. Pero necesariamente ha de ser un número finito (si el Universo es finito, y si no lo es hemos de no creer en el Big Bang). ¿Qué pasará cuando la energía total se haya agotado? Pues eso. No, en realidad no es así: sabemos (creemos) que la energía (junto con la masa) ni se crea ni se destruye, sólo se transforma. Así que la suma total de energía del Universo permanece constante. Pero no lo miremos así: pensemos en "la energía aprovechable". Por ejemplo, si quema usted carbón obtiene energía que puede aprovechar. Con poco oxígeno, el carbón se habrá convertido en CO, que aún podría volver a quemar y obtener más energía. Entonces obtendría CO2, y fin del proceso. Ya no puede quemar el CO2 y no obtendrá energía de él. Ésto, más o menos, es lo que pasa con la entropía.

En fin, mucha divagación por mi parte, porque nunca entendí bien qué es la entropía.

De ahí que, como ingeniero, mi misión es disminuir la entropía. Y un efecto colateral es que tiendo a ver las cosas como procesos en los que hay que disminuir la entropía. En palabras de la calle, siempre pienso que cosas no salen gratis.

Cualquier detalle tiene su repercusión. El aleteo de la mariposa que causa un tifón en Hong-Kong, pero por una confluencia de infinitas circunstancias. Ergo cada una de ellas tuvo su parte en la consecuencia, en el tifón.

Pues tiendo a pensar que en la vida todo es así. Cualquier error se paga. Tarde o temprano. La sociedad es una máquina, todos somos máquinas, y cualquier así como ajuste repercute, cualquier decisión influye. La siembra produce la cosecha meses después. La formación, años después. No estudiar, quizás semanas después. Una decisión política, lustros; algunas, décadas. Y siguen influyendo durante generaciones.

Así que me da rabia el cortoplacismo de las personas. El no ver que el resultado inmediato no es el único resultado. Y que, hagamos lo que hagamos, la entropía siempre aumentará. Me da rabia que no todos luchemos para que ese aumento sea el menor posible.

Y sin embargo, no sé bien qué diantres es la entropía.

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