miércoles, 26 de febrero de 2014

El destino de la flecha del tiempo



Recomendación: se sugiere la lectura
previa, en este Blog, de la entrada:   
“La flecha del tiempo”; ver en               
http://mariohails.blogspot.com.ar/2013/12/la-flecha-del-tiempo.html


La muerte térmica
Hace unos 14000 millones de años nace el Universo como un punto singular. Los físicos hablan de singularidad espaciotemporal y la definen como un lugar teórico de volumen cero y densidad (temperatura y presión) infinita. En ese momento toda la energía cósmica se encuentra concentrada en ese punto inicial y es allí donde el tiempo comienza a correr.
Galaxias - ¿Por qué el Universo?
El ancestral misterio del por qué del Universo sigue vigente ya que el ser humano continúa en la búsqueda de una respuesta a tan simple pregunta. Quizás el interrogante surge de aquel antiquísimo observador desconcertado e inquieto que contempla el mudo espectáculo del cielo estrellado y se cuestiona: ¿Qué es el firmamento? ¿Por qué yo?
A partir del Big Bang el espacio se expande, la temperatura desciende, la energía se desconcentra y el tiempo transcurre, todo a un mismo ritmo. La matemática en su lenguaje de fórmulas establece relaciones precisas entre dichas variables. Saber la temperatura, la edad, la densidad o el volumen, una cualquiera de ellas, permite determinar el estado del cosmos en esa circunstancia.
Es posible calcular la desconcentración de la energía en un sistema mediante una entidad matemática llamada entropía.(1) En forma simple y general: cuando la energía se disipa se entiende que la entropía aumenta. (2)
Bajo estas pautas, el físico y matemático alemán Rudolf Clausius enuncia en el siglo XIX la muerte térmica del Universo. Propone, para tiempos aún lejanos, un equilibrio final entre todas las temperaturas y presiones, es decir, un valor máximo para la entropía.
Rudolf Clausius

Las estrellas y sus planetas
En la dispersión del Universo la energía fluye ocupando los nuevos espacios. Al disiparse aumenta su entropía y, en forma simultánea, la temperatura desciende y el tiempo hace su andar. Este gigantesco mecanismo se pone en marcha con el Big Bang, arma la arquitectura cósmica al precio de gastar su finita cuerda y se prepara para un final exhausto, según los presagios de Clausius.
El investigador alemán advierte, basado en sus trabajos en termodinámica, que el futuro conduce a un frío absoluto terminal. Sin embargo, si bien la entropía aumenta sin cesar, ocurren cosas en este mundo que hacen factible pensar en un destino distinto a la muerte térmica.
El flujo de energía que resulta de la ocupación de los espacios creados no es laminar, parangonando el régimen de movimiento de los fluidos. La energía no se disipa en el Universo en forma uniforme sino que tiene un régimen turbulento. Pequeñas anomalías en el Big Bang producen alteraciones en la desconcentración de la energía que rompe con la posibilidad de un régimen laminar, de un esparcimiento energético armónico.
En un río ancho de llanura se puede suponer que todas las moléculas de agua se mueven una al lado de la otra sin modificar su posición relativa. Si un objeto extraño en el lecho produce una perturbación es posible distinguir en la superficie la aparición de un remolino que altera el equilibrio en la masa líquida al generar una turbulencia. Dicho remolino es como un atraso que sufren las moléculas de agua en su fluir pendiente abajo.
Remolino
El remolino es un detenerse temporal de las moléculas, situación que sólo es factible en el seno de un fluir superior a aquél que motiva el volver sobre sus pasos. Sucede lo mismo en la disipación de la energía universal. Irregularidades iniciales gestan torbellinos de materia y fuerzas interactivas que resultan en las estrellas que pueblan el cielo.
En ese flujo inmenso de energía que ocupa los nacientes espacios y aumenta su entropía, pequeñísimos y muy aislados ciclones retrasan insignificantes cantidades de ella forjando soles y, bajo esa instancia, galaxias y cúmulos de galaxias. Las estrellas a su vez, por la gran presión y temperatura que reina en su seno, emiten radiación y, en consecuencia, son fuentes puntuales de flujo energético, en especial, sobre sus planetas.
La materia visible, las estrellas que radian y los cuerpos celestes que reflejan, es tan sólo el 5% de la energía universal, el resto es materia oscura, 23 %, y energía oscura, 72%.(3)  Con estos valores los remolinos estelares son escasos, sin embargo, resultan ser muy fructíferos.
El flujo universal gesta ciertos retrasos energéticos que adoptan la forma de estrellas. Soles que generan su propio caudal de radiación sobre sus planetas con iguales consecuencias. En la Tierra se forman remolinos que acumulan o retrasan porciones de energía, como el viento, las corrientes marinas, el ciclo del agua, la erosión y los sedimentos, … y, después, ¡la vida!
La vida

Entropía y negentropía
El flujo universal de entropía creciente genera circunstancias puntuales de retención de energía, es decir, de formación de flujos aislados de entropía negativa o negentropía.(4) La multiplicidad y la diversidad de este fenómeno en el Universo erigen el cosmos actual. La estrella es el resultado de un evento de aumento de negentropía y la multiplicidad se refiere a la repetición del hecho millones de millones de veces y la diversidad a las diferencias que se ponen de manifiesto en el tamaño de los cuerpos celestes.
Escultura dedicada a la entropía
del mexicano Jorge Elizondo.
Jardines de la Universidad de
Monterrey, México
El flujo que emana del sol, de entropía creciente, baña la superficie de la Tierra y provoca remolinos o sucesos de incremento de negentropía en él. El planeta aprovecha el gradiente de energía para acumular una pequeñísima parte de ella en innumerables procesos que amalgaman componentes materiales con redes de relaciones para formar estructuras definidas.
Los eventos negentrópicos ocurren en el seno de una corriente de energía que se disipa, bajo la condición que se cumpla con la ley termodinámica que garantiza un saldo positivo de entropía. Esto quiere decir que el aumento de entropía producido en el hecho supera en módulo a la negentropía. En otras palabras, para que surja un torbellino es necesario que el caudal que fluye sea superior al retenido.
La radiación solar no sólo produce los fenómenos climáticos sino que también es responsable  del surgimiento de la célula hace 3700 millones de años, de los dinosaurios 230 millones de años atrás, de las primeras ciudades, 8 a 9 mil AC y de la sociedad global actual.
Erwin Schrödinger
En el derrame con crecimiento de entropía emergen brotes de negentropía reconocidos como las estructuras que conforman el mundo que se experiencia.  El austríaco Erwin Schrödinger, premio Nobel de física, manifiesta que la vida se nutre de un flujo entrópico negativo.

 La vida, los animales gregarios y la sociedad humana
Los fenómenos que ocurren en la biósfera terrestre: las bacterias, los grupos de monos, las comunidades de humanos cazadores-recolectores, las aldeas de labradores y las grandes ciudades, son manifestaciones de niveles de negentropía creciente. Es más, en la flecha del tiempo es factible fijar puntos sobre ella de aparición de cada uno de los citados niveles y verificar que ninguno es posible sin la existencia previa del anterior. Esto significa que los remolinos de cada estrato se gestan en base a los que le anteceden. Así, no es viable la ciudad sin la existencia previa de la aldea, ni la aldea sin comunidades que le precedan, ni comunidades sin grupos homínidos que la gesten, ni homínidos sin bacterias, ni bacterias sin clima, ni clima sin sol, ni sol sin espacio cósmico en expansión.
El planeta Tierra es una manifestación de esa cadena de arquitectura negentrópica. Cadena con eslabones que señalan diferentes estadios. La red de Internet es una herramienta como lo es el hacha de piedra del homo erectus, la paja y el barro del nido del hornero o el esqueleto calcáreo del coral. Sin embargo, la magnitud de la energía retenida o de crecimiento negentrópico se corresponde con rangos escalonados. Además, las cantidades de energía aprovechable están vinculadas a cualidades estructurales, en especial las relacionales.
El esqueleto del coral es de un sólo material y un único uso, el protector; el nido es de paja, tierra y agua y, además, como dice la poesía de Leopoldo Lugones: “la casita del hornero tiene alcoba y tiene sala” y allí se crían los pichones; el hacha de piedra implica técnicas transmitidas y enseñadas por tradición, con materia prima que diverge según las regiones y sirve para múltiples usos; en el caso de Internet es necesario redactar un libro para describir sus componentes, funcionamiento y aplicaciones.
La casita del hornero

Muerte térmica o crecimiento negentrópico ilimitado
Pese a la predicción de Rudolf Clausius, y de la ciencia en su expresión mayoritaria, de una muerte térmica del Universo por un crecimiento terminal de la entropía es posible interponer una visión negentrópica para el futuro como alternativa a tal posición.
Frente a una real degradación de la energía en el Universo se contrapone el crecimiento de la negentropía. El flujo de energía es el motor que hace posible la emergencia de torbellinos o bolsones de energía que estructurados en niveles escalonados generan cualidades cada vez más elaboradas. Si bien la entropía crece en magnitud superior a la negentropía esta última prospera y lo hace a un ritmo acelerado, es decir, cada vez más rápido. 
El crecimiento de la negentropía tiene que ser un fenómeno universal pues este ámbito induce a pensar que no cobija privilegios. La negentropía en su avance introduce, además de la variabilidad y la multiplicidad, la innovación cualitativa. Los átomos generados después del Big Bang son los mismos del presente, sin embargo, las relaciones que se tejen entre ellos, con el paso del tiempo, se han multiplicado y diversificado en un escalonamiento con niveles caracterizados por las cualidades estructurales. Cualidades que acrecientan la autonomía de los sistemas con respecto al ambiente, a medida que se sube de rango.
Pierre Teilhard de Chardin
Si Clausius manifiesta que el crecimiento de la entropía es terminal es factible también pensar que el aumento de la negentropía también es terminal. Aquí merece ser considerada la postura del paleontólogo, filósofo y jesuita francés Pierre Teilhard de Chardin quien sostiene que en el Universo tiene lugar un proceso evolutivo que nace en el Punto Alfa (Big Bang) y finaliza en el Punto Omega y que el eje principal de la evolución es una ascensión hacia la conciencia. Dice el jesuita que en el avance de la humanidad es previsible un salto cualitativo que culmina en una conciencia superior, en un punto llamado Omega, centro de todos los centros, donde se produce la síntesis de lo creado con el creador.
A la degradación de la energía se le debe adicionar una gradación de la negentropía. La segunda depende de la primera y el Cosmos es fruto de ese acumular energía de una forma virtuosa. Virtuosismo cualitativo pues se trata no de acaparar energía bruta sino energía entretejida, con interrelaciones creadoras, con arquitectura omnipotente.
El armado del cosmos lleva 14000 millones de años, la vida en la Tierra 3600 millones, las herramientas de piedra 2,5 millones, la domesticación de perros 30000, Internet 40 años,…. El ritmo del incremento negentrópico es exponencial; en sencillo: apabullante.
La muerte térmica de Clausius es lejana, miles de millones de años, en cambio, la hipótesis que propone el sucesivo surgir de distintos niveles cualitativos en las estructuras sistémicas con tendencia a infinito, es cercano. Este último límite es marcado por una asíntota vertical, cuya referencia en el tiempo se ubica en este siglo XXI.
Andrè de Cayeux
La aceleración detectada en la curva de la negentropía creciente es estudiada, desde otras perspectivas, por numerosos investigadores. El multifacético hombre de ciencias francés Andrè de Cayeux sostiene que la aceleración en la curva de la humanidad tiene sus raíces en los orígenes mismos de la vida. El mismo autor afirma que especialistas connacionales fijan, en 1951, la tendencia a infinito en un lapso comprendido entre el 2050 y el 2200. El filósofo francés Francois Meyer se refiere a un límite en el crecimiento tecnológico e indica que la fecha de la asíntota vertical es el año 2070. Por su parte, el físico y cibernetista austríaco Heinz von Foerster, mediante cálculos por computación electrónica en la Universidad de Illinois, asevera que el momento crucial es el año 2030.
Heinz von Foerster


Las nuevas estructuras sistémicas, valoradas por características cualitativas, aparecen con un ritmo exponencial, esto significa que, según los antecedentes históricos,  los próximos y sucesivos estratos tiendan, en el corto plazo, a infinito.(5)
La flecha del tiempo apunta a un futuro inmediato, a un final apoteótico, a una explosión de negentropía, al punto Omega de Teilhard de Chardin. En tiempos cósmicos, es como estar parado en la punta de la flecha cuando ésta llega al blanco.
El destino de la flecha del tiempo es incierto en cuanto a resultados, certero como suceso e inminente por los plazos. Ahora lo importante es saber más sobre el pasado, entender la traza del camino recorrido para poder suponer con cierta credibilidad los hechos a ocurrir en el minifuturo que arremete con un punto singular.



Explosión de negentropía
La línea curva roja, no el relleno, representa la evolución del Universo.
Los Resultados son los niveles de clasificación cualitativa.
La asíntota es la línea recta vertical en el borde derecho del gráfico.
El tiempo final es el que marca la intersección
 de la asíntota con el eje del tiempo

















Reflexiones
  • ¿El Universo tiende a un equilibrio terminal entre todas las temperaturas y presiones?     ¿Con el tiempo la entropía llega a su máximo valor? ¿El futuro es la muerte térmica?
  • ¿Las estrellan son un remolino cósmico, un detenerse temporal de moléculas?
  • El surgir de la vida en la Tierra: ¿Es un evento negentrópico? ¿Es la aparición de un nivel superior en cualidades estructurales? ¿Se nutre de un flujo entrópico negativo?
  • El cosmos: ¿es fruto de un acumular energía de una forma virtuosa, con arquitectura omnipotente?
  • El esqueleto calcáreo del coral, la casita del hornero, el hacha de piedra y la red de Internet: ¿Son herramientas representativas de diferentes gradaciones cualitativas de las estructuras sistémicas? ¿Son estados de creciente autonomía respecto al ambiente?
  • ¿Los estratos negentrópicos de energía entretejida crecen con un ritmo exponencial? ¿Los incrementos en éstos niveles tienden a infinito en el corto plazo?
  • El futuro se aproxima al pensar de Clausius o al de Teilhard de Chardin?
  • ¿Es importante saber más sobre el pasado para enfrentar con éxito el futuro inmediato?
  • ¿Qué es el Universo? ¿Por qué yo?


¿Depara el futuro un destino armónico para el ser humano?




  1.             La entropía es una magnitud física que determina la cantidad de energía que se pierde al producir un trabajo. Esto significa que los sistemas termodinámicos son irreversibles y que siempre para concretar un proceso se gasta, en forma irrecuperable, una parte de la energía en operación.
  2.            La entropía aumenta cuando se produce un intercambio de calor, disipación de energía, en relación a la temperatura vigente en cada instante del proceso.
  3.            La materia oscura es aquella que no es radiante y la energía oscura es necesaria a las teorías actuales aunque desconocida.
  4.            Entropía negativa o negentropía: si la entropía se vincula a la dispersión de energía, la negentropía es lo contrario, se refiere a la concentración de energía en forma de estructuras sistémicas.
  5.            Exponencial: se refiere a que su crecimiento es acelerado, cada vez más rápido. La función exponencial tiende a infinito tanto para valores de la variable superiores como inferiores a 1.

                                                                                            Mario Hails, febrero de 2014.-




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