Cuando se lee un buen libro, se saborean sus pasajes más interesantes y, al final, sientes un poco de pena porque aquello se termine tan pronto. Sientes que quieres más, te quedas algo insatisfecho de no haber podido llegar más lejos, de profundizar más en aquello que tanto llamó tu atención y despertó tu curiosidad. Saber sobre aquello que te preocupa es tan vital para la mente que, cuando no puedes desarrollar ciertos pensamientos por falta de conocimientos, te sientes frustrado y, de alguna manera, sufres por no saber.
Habiendo finalizado la lectura de Las sombras de la mente, de Roger Penrose, en la que nos habla de la posibilidad de comprender de forma científica lo que la conciencia es y, extrapola dicha conciencia, hasta ese otro mundo de la I.A., en el que, si nada lo remedia, estamos inmersos hasta tal punto que, en el futuro más o menos lejano, será lo que predomine tanto aquí en la la Tierra, como en los mundos y lunas que nos acompañan en el Sistema solar, e, incluso, mucho más allá. Ellos serán, los Robots, los que surquen los cielos y el espacio interestelar en busca de las estrellas.
La computación y el Pensamiento consciente
En los últimos tiempos, mucho es lo que se habla de la I.A., y, algunos, nos preguntamos: ¿Será posible que en un futuro más o menos lejano, eso que llamamos Inteligencia Artificial, nos pueda superar?
Hay corrientes en ese sentido que nos llevan a pensar y, ¿por qué no? A preocuparnos profundamente. Si hacemos caso de esas afirmaciones (quizá algo extremas pero, con visos de verdad) de los que defienden a capa y espada el futuro de la I.A., diciendo que, con el tiempo, los ordenadores y los robots superarán a los humanos en inteligencia al llegar a tener todas y cada una de las capacidades humanas y otras que, los humanos nunca podrán tener. Entonces, estos ingenios serían capaces de hacer muchísimo más que ayudar simplemente a nuestras tareas inteligentes.
De hecho, tendrían sus propias y enormes inteligencias. Podríamos entonces dirigirnos a estas inteligencias superiores en busca de consejo y autoridad en todas las cuestiones complejas y de interés que, por nosotros mismos, no pudiéramos solucionar; ¡y finalmente podrían resolver los problemas del mundo que fueron generados por la Humanidad!
Pensar en ese futuro me produce escalofríos
Pero, si todo eso fuera así (que podría llegar a serlo), podríamos extraer otras consecuencias lógicas de estos desarrollos potenciales de la I.A. que muy bien podría generar una cierta alarma muy justificada ante una situación tan atípica, en la que, unos “organismos” artificiales creados por nosotros mismos, nos superen y puedan llegar más lejos de lo que nosotros, podríamos ser capaces de llegar nunca. ¿No harían estos ordenadores y Robots, a la larga, que los Humanos fueran superfluos para ellos?
Finalmente, parece que lo que buscamos, sería la confección de un Avatar holográfico que nos reemplace completamente y nos haga inmortales, suplantando no solo nuestro físico, sino también al robot humanoide. ¡Estamos locos! Bueno, pudiera ser que algunos intuitivos ven el futuro de la Humanidad más claro (¿la extinción?) y quieren evitarlo por ese camino, es decir, dejar algo nuestro aquí cuando nos vayamos.
Si los Robots guiados por ordenadores insertados en sus cerebros positrónicos o, guiados por un enorme y potente Ordenador Central, resultaran ser muy superiores a nosotros en todos los aspectos, entonces, ¿no descubrirían que pueden dirigir el mundo sin necesidad alguna de nosotros? La propia Humanidad se habría quedado obsoleta. Quizá, si tenemos suerte, ellos podrían conservarnos como animales de compañía (como alguien dijo en cierta ocasión); o, si somos inteligentes, podríamos ser capaces de transferir las “estructuras de información” que somos “nosotros mismos” a una forma de robot (como han pensado algunos otros), o quizá no tengamos esa suerte y no lleguemos a ser tan inteligentes…
Colonizar el espacio con robots es un antiguo argumento de obras de ciencia-ficción, algo que podrían hacer realidad en Japón en no demasiado tiempo. La imagen de arriba, a no tardar mucho, podría ser una realidad. De momento hemos enviado sondas y naves espaciales de todo tipo y rovers-laboratorios andarines pero, en el futuro cercano, la cosa irá en aumento de cantidad y calidad.
Mars Exploratión Rovers
Por otra parte, quiero pensar que, lo que hace y es capaz de realizar nuestro cerebro creador de pensamientos, nunca será del dominio de la I.A. que, nunca podrán describir o realizar funciones que de manera natural realizan nuestras mentes. ¿Llegarán a tener mentes de verdad los Robots del futuro? ¿Será posible que lleguen a tener sentimientos, a sentir miedo, a poder llorar? ¿Tiene algún sentido que hablemos de semejantes cosas en términos científicos? También podríamos pensar que, la Ciencia, no está capacitada para abordar ciertas cuestiones relacionadas con la complejidad de la Conciencia Humana.
Claro que, por otra parte, no podemos dejar de pensar en el hecho cierto de que, la propia materia parece tener una existencia meramente transitoria puesto que puede transformarse de una forma en otra, de una cosa en otra, e, incluso, puede llegar esa transformación ser tan compleja como para cambiar desde la materia “inerte” hasta el ser consciente.
Escena futura cotidiana del Futuro
Incluso la masa de un cuerpo material, que proporciona una medida física precisa de la cantidad de materia que contiene el cuerpo, puede transformarse en circunstancias apropiadas en pura energía (E = mc2) de modo que, incluso la sustancia material parece ser capaz de transformarse en algo con una actualidad meramente matemática y teórica. Dejemos en este caso, la cuántica y otras teorías a un lado para centrarnos en el tema que tratamos de la I.A. y sus posibles consecuencias.
Cada vez serán más parecidos a nosotros
¿Permite la Física actual la posibilidad de una acción que, en principio, sea imposible de simular en un ordenador? Hoy esa respuesta no está disponible y, cuando eso vaya a ser posible, tendríamos que estar en posesión de una nueva Física mucho más avanzada que la actual.
No debemos apartarnos de un hecho cierto: Nuestra Mente, aunque está apoyada por un ente físico que llamamos cerebro y recibe la información del exterior a través de los sentidos, también es verdad que, de alguna manera, sale de nosotros, está fuera de nuestros cuerpos y, viaja en el tiempo y en el espacio, aprende y conoce nuevos lugares, nuevas gente, nuevos conocimientos de su entorno y de entornos lejanos y, a todos ellos, sin excepción, se puede trasladar de manera incorpórea con un simple pensamiento que, de manera instantánea, nos sitúa en este o aquel lugar, sin importar las distancias que nos puedan separar.
Así La parte física y la parte mental, aunque juntas, están separadas de una manera muy real y, desde luego, existe una clara divisoria entre lo físico y lo mental que ocupan distintos dominios de alcance también distintos y, hasta donde pueda llegar el dominio mental ¡No se conoce!
El futuro es incierto pero se intuye que los Robots tendrán un destacado papel
Creo que algunos quieren llegar demasiado lejos. Los Robots nunca serán Humanos y, pretenderlo es de locos. Aparte de que, si algún día ellos adquieren todas nuestras propiedades de pensamiento y consciencia… ¿Apaga y vámonos! Su dominio sobre nosotros sería inmenso.
Quisiera pensar que, el humano, siempre prevalecerá sobre el “Ser Artificial”, sin embargo, tal optimismo, si pensamos en hacerlo real, nunca podrá estar a nuestro alcance. La evolución de la Ciencia, las necesidades de nuestra especie, las exigencias de una Sociedad creciente que llena el planeta hasta límites insoportables…Todo eso, nos llevará a seguir procurando ayuda de ese “universo artificial” que, al fin y a la postre, es la única salida que tenemos para poder llegar a otros mundos en los que poder alojarnos para que, el planeta Tierra, no se vea literalmente asfixiado por la superpoblación. Así que, siendo las cosas así (que lo son), estamos irremisiblemente abocados a ese futuro dominado por la I.A. que, si tenemos suerte, nos dejará convivir con ella y, si no la tenemos…
Así que, el día que los Robots sean equiparables a los Humanos, ese día, habrá comenzado el principio del fin de la especie que, tan tonta fue, que creó a su propio destructor.
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Estos ya están por el espacio haciendo lo que nosotros no podemos
Claro que, para que todo esto llegue a pasar, podrían transcurrir siglos. No parece que sea muy factible que una simulación realizada por un Robot avanzado pueda ser semejante a lo que un Humano puede hacer hoy. Sin embargo, cuando los ordenadores y Robots hayan alcanzando la inteligencia de pensamiento y discurrir del cerebro Humano, ese día, amigos míos, no creo que sea un día para celebrar.
Claro que, la idea de poner unir nuestras mentes a esos “Seres”, podría ser una salida, una solución híbrida para paliar nuestras carencias de salir al espacio exterior por nosotros mismos y dentro de la frágil coraza humana que contiene a nuestras Mentes pensantes que, dentro de tan ligera y débil estructura, no tienen la seguridad suficiente para realizar ciertas tareas.
No quiero ser pesimista ni llevar a vuestro ánimo ideas intranquilizadoras. Sin embargo, si la cosa sigue adelante por el camino emprendido, el futuro que nos espera será ese: Convivir con los Robots, emitir leyes para su control, tratar de que hagan sólo aquellos trabajos y tareas encomendadas pero, ¿Cómo podremos evitar que, algún día, más evolucionados al exigirle cada vez más complejidad en las ayudas que nos tendrán que prestar, comiencen a pensar por sí mismos?
“En 1982 el genuino Ridley Scott fantaseó en ‘Blade Runner’ con humanos artificiales fabricados a través de ingeniería genética. Los llamó “replicantes” y eran empleados en trabajos peligrosos o como esclavos en las colonias exteriores. Ciencia ficción que según ha ido avanzando la tecnología cada vez tiene más de ciencia y menos de ficción.”
Así que, como estamos dando a esos Robots el “Conocimiento”, la “comprensión”, la “consciencia” y, la “inteligencia”, lo estamos haciendo partícipes y están tomando posesión, de los bienes más valiosos que podemos poseer y, tal dislate…¡Podríamos pagarlo muy caro!
A veces cuesta distinguirlos de nosotros
“Un Robot no puede hacer daño a un ser humano o, mediante la inacción que un ser humano sufra daños”
“Un Robot debe de obedecer las ordenes dadas por los seres humanos, salvo que esto provoque un conflicto con la primera ley”
“Un Robot debe proteger su propia existencia, a no ser que provoque un conflicto con las dos primeras”
Estas leyes fueros enunciadas por Isaac Asimos con el objetivo de intentar que la finalidad inicial para la que se originó la robótica no fuera modificada y eso ocasionara problemas a la humanidad. Sin embargo…
El Tiempo nos lo dirá.
Si llegamos a esto, y, la máquina, alcanza la Conciencia de Ser…
Vuelve una y otra vez para comenzar de nuevo, siempre los mismos inmutables cambios
Por aquel entonces, predominaba en la antigua Grecia una concepción del Tiempo que era cíclica, y tan cerrada como las esferas cristalinas en las que Aristóteles aprisionaba el espacio cósmico. Platón, Aristóteles, Pitágoras que crearon escuela junto a una pléyade de seguidores, todos ellos, soteníam la idea, heredada de una antigua creencia caldea, de que la historia del universo consistía en una serie de “grandes años”, cada uno de los cuales era un ciclo de duración no especificada que finalizaba cuando todos los planetas estaban en conjunción, provocando una catástrofe de cuyas cenizas comenzaba el ciclo siguiente. Se pensaba que este proceso tenía lugar desde siempre. Según el razonamiento de Aristóteles, con una lógica tan circular como los movimientos de las estrellas, sería paradójico pensar que el tiempo ha tenido un comienzo en el tiempo, de modo que los cielos cósmicos deben producirse eternamente.
La concepción cíclica del Tiempo no carecía de encantos. Expresaba un hastío del mundo y un elegante fatalismo del género que a menudo atrae a las personas con inclinaciones filosóficas, un tinte conservado en forma indeleble por el historiador islámico Ahmad ibn ‘Abd al-Ghaffar, al-Kazwini al-Ghifari, quien relató la parábola del eterno retorno.
El mito del eterno retorno: la Regeneración del Tiempo
Tomado literalmente, el tiempo cíclico hasta sugiere una especie de inmortalidad. Como Eudemo de Rodas, discípulo de Aristóteles, decía a sus propios discípulos: “Si creéis a los pitagóricos, todo retornará con el tiempo en el mismo orden numérico, y yo conversaré con vosotros con el bastón en la mano y vosotros os sentaréis como estáis sentados ahora, y lo mismo sucederá con toda otra cosa”. Por estas o por otras razones, el tiempo cíclico aún es popular hoy, y muchos cosmólogos defienden modelos del “universo oscilante” en los que se supone que la expansión del universo en algún momento se detendrá y será seguida por un colapso cósmico en los fuegos purificadores del siguiente Big Bang.
Según Penrose (físico teórico de la Universidad de Oxford), el Big Bang no fue el inicio del tiempo y el espacio, sino uno de tantos inicios, pero de fases o etapas dentro de un universo mucho más viejo, y en el que cadaBig Bang marca el inicio de un nuevo eón en su historia. Es tanto como decir que los 13.700 millones de años de nuestro tiempo, en los que han surgido estrellas, planetas y la vida; son una pequeña fracción de la vasta historia del universo.
Por supuesto, semejante afirmación viniendo de un físico tan prestigioso, ha de estar respaldada por algún tipo de observación empírica, y en este caso, se basa en los resultados obtenidos de la sonda WMAP de la NASA por el físico Vahe Gurzadyan del Instituto de Física Yerevan en Armenia, quien analizó datos de microondas de siete años procedentes de la sonda, así como datos del experimento de Globo BoomeranG de la Antártida.
Claro que, todas estas ideas de un Tiempo repetitivo y eterno en su “morir” y “renacer”, a mí me produce la sensación de una excusa que se produce por la inmensa ignorancia que, del universo tenemos. Fijémonos en que, los pueblos antiguos desde los hindúes, sumerios, babilonios, griegos y mayas, todos ellos, tenían esa idea cosmológica del tiempo cíclico. Pero, pese a todos sus aspectos de aventura cósmica, esa vieja doctrina de la historia infinita y cíclica tenía el pernicioso efecto de tender a desalentar los intentos de sondear la genuina extensión del pasado. Si la historia cósmica consistía en una serie interminable de repeticiones interrumpidas por destrucciones universales, entonces era imposible determinar cual era realmente la edad total del universo.
Un pasado cíclico infinito es por definición inconmensurable, es un “tiempo fuera de la mente”, como solía decir Alejandro Magno. El Tiempo Cíclico tampoco dejaba mucho espacio para el concepto de evolución. La fructífera idea de que pueda haber innovaciones genuinas en el mundo.
Todo, con el paso del Tiempo, se distorsiona y deteriora
Los griegos sabían que el mundo cambia y que algunos de sus cambios son graduales. Al vivir como vivían, con el mar a sus pies y las montañas a sus espaldas, se daban cuenta de que las olas erosionan la tierra y estaban familiarizados con el extraño hecho de que conchas y fósiles de animales marinos pueden encontrarse en cimas montañosas muy por encima del nivel del mar. Al menos dos de los hallazgos esenciales de la ciencia moderna de la geología -que pueden formarse montañas a partir de lo que fue antaño un lecho marino, y que pueden sufrir la erosión del viento y del agua- ya eran mencionados en épocas tan tempranas como el siglo VI a. C. por Tales de Mileto y Jenófanes de Colofón. Pero tendían a considerar estas transformaciones como meros detalles, limitados al ciclo corriente de un cosmos que era, a la larga, eterno e inmutable. “Hay necesariamente algún cambio en el mundo como un todo -escribió Aristóteles-, pero no en el sentido de que nazca o perezca, pues el universo es permanente.”
Para que la Ciencia comenzara a estimar la antigüedad de la Tierra y del universo -situar el lugar de la Humanidad en las profundidades del Pasado, lo mismo que establecer nuestra situación en el Espacio cósmico-, primero era necesario romper con el círculo cerrado del tiempo cíclico y reemplazarlo por un tiempo lineal que, aunque largo, tuviese un comienzo definible y una duración finita. Curiosamente, este paso fue iniciado por un suceso que, en la mayoría de los otros aspectos, fue una calamidad para el progreso de la investigación empírica: el ascenso del modelo cristiano del universo.
Inicialmente, la cosmología cristiana disminuyó el alcance de la historia cósmica, asó como contrajo las dimensiones espaciales del universo empíricamente accesible. La grandiosa e impersonal extensión de los ciclos temporales griegos e islámicos fue reemplazada por una concepción abreviada y anecdótica del pasado, en la que los asuntos de los hombres y de Dios tenían más importancia que las acciones no humanas del agua sobre la piedra. Si para Aristóteles la historia era como el girar de una gigantesca rueda, para los cristianos era como una obra de teatro, con un comienzo y un final definidos, con sucesos únicos y singulares, como el nacimiento de Jesús o la entrega de la Ley a Moisés.
Los cristianos calculaban la edad del mundo consultando las cronologías bíblicas de los nacimientos y muertes de los seres humanos, agregando los “engendrados”, como decían ellos. este fue el método de Eusebio, que presidió el Concilio de Nicea convocado por el Emperador Constantino en 325 d. C. para definir la doctrina cristiana, y quien estableció que habían pasado 3.184 años entre Adán y Abrahan; de san Agustín de Hipona, que calculó la fecha de la creación en alrededor del 5500 a. C.; de Kepler, que la fechó en 3993 a.C.; y de Newton, que llegó a una fecha sólo cinco años anterior a la de Kepler. Su apoteosis llegó en el siglo XVII, cuando James Ussher, obispo de Armagh, Irlanda, llegó a la conclusión de que el “comienzo del tiempo… se produjo al comienzo de la noche que precedió al día 23 de octubre del año… 4004 a. C.”
La espuria exactitud de Ussher le ha convertido en el blanco de las burlas de muchos eruditos modernos, pero, a pesar de todos sus absurdos, su enfoque y, más en general, el enfoque cristiano de la historiografía-hizo más para estimular la investigación científica del pasado que el altanero pesimismo de los griegos. Al difundir la idea de que el universo tuvo un comienzo en el tiempo y que, por lo tanto, la edad de la Tierra era finita y medible, los cronólogos cristianos montaron sin saberlo el escenario para la época de estudio científico de la cronología que siguió.
La diferencia, desde luego, era que los científicos no estudiaban las Escrituras, sino las piedras. Así fue como el naturalista George Louis Leclerc expresó el credo de los geólogos en 1778:
Así como en la historia civil consultamos documentos, estudiamos medallones y desciframos antiguas inscripciones, a fin de establecer las épocas de las revoluciones humanas y fijar las fechas de los sucesos morales, así también en la historia natural debemos excavar los archivos del mundo, extraer antiguas reliquias de las entrañas de la tierra [y] reunir sus fragmentos…Este es el único modo de fijar ciertos puntos en la inmensidad del espacio, y de colocar una serie de señales en el camino eterno del tiempo.
Bueno, hemos dado una vuelta por las ideas del pasado y de épocas antiguas en las que, los humanos, confundidos (como siempre), trataban de fijar el modelo del mundo, del Universo. Ahora, mirando hacia atrás en el tiempo, con la perspectiva que nos otorga algunos miles de años de estudio e investigación, nos damos cuenta de que, la mayor parte de nuestra historia, está escrita basada en la imaginación y, los hechos reales, van llegando a nuestra comprensión muy poco a poco para conocer, esa realidad, que incansables perseguimos.
Para terminar, os recomendaré que nunca dejéis de lado la lectura:
Desde el punto de vista de la Termodinámica, el universo es el conjunto constituido por un sistema y sus alrededores. Es, por tanto, un sistema aislado (no hay nada fuera de él). De la misma manera en que se puede calcular la variación de entropía de un sistema termodinámico entre dos estados, puede calcularse la variación de entropía de sus alrededores (todo lo que ha interaccionado con nuestro sistema). La suma de ambas magnitudes se denomina variación de entropía del universo.
Como el universo es un sistema aislado, utilizando el teorema de Clausius se tiene que, para el universo:
Donde el signo igual es aplicable para una transformación reversible y el signo menor que cuando dicha transformación es irreversible. A continuación se analiza cada caso por separado.
Transformación irreversible
En el siguiente diagrama p – V se ha representado un ciclo irreversible.
Está constituido por dos transformaciones: la AB (representada en verde en la figura), que es irreversible, y la BA (en rojo) que es reversible. Como el ciclo en su conjunto es irreversible, debemos aplicar el teorema de Clausius con el signo menor:
La integral de línea que aparece en la ecuación anterior puede ser descompuesta en la suma de las integrales evaluadas en cada etapa del ciclo, quedando:
Ya que la integral evaluada a lo largo del tramo reversible es precisamente la variación de entropía entre los estados B y A. Por tanto,
Expresión conocida como desigualdad de Clausius.
El significado físico de esta ecuación es que la variación de entropía entre dos estados cualesquiera será siempre mayor que la integral del calor intercambiado irreversiblemente entre los dos estados partido por la temperatura.
Como aplicación de esta expresión, la variación de entropía en la expansión libre de Joule ha de ser mayor que cero (como efectivamente lo es) ya que el calor intercambiado en esta transformación irreversible es cero.
Como el universo es un sistema aislado, cuando en el universo se produce una transformación cualquiera AB irreversible el calor intercambiado es cero, por lo que:
Es decir, la entropía del universo siempre crece para cualquier transformación irreversible que se produzca.
Transformación reversible
Cuando en el universo tiene lugar una transformación reversible, debemos tomar el signo igual:
Agrupando ambos resultados:
Esta afirmación constituye un nuevo enunciado del Segundo Principio:
La entropía es una función de estado que, evaluada para todo el universo, aumenta en una transformación irreversible y permanece constante en una transformación reversible.
Salvo mejor parecer”
La Entropía “nació” cuando lo hizo el Universo y el Tiempo. Parece que los tres se pusieron de acuerdo, y, con el inexorable transcurso del último nombrado, se cumple ese Principio universal de que todo tiene un Principio y un Final, que nada permanece y todo se transforma en algo distinto a lo que fue, y, ese trabajo lo hace despiadadamente la Entropía.
Boltzmann
Descripción
En física estadística, la ecuación de Boltzmann es una ecuación de probabilidad que relaciona la entropía S de un gas ideal con la cantidad W, el número de microestados reales correspondientes al macro-estado de gas: donde kB es la constante de Boltzmann e igual a 1.38065×10⁻²³ J/K.
La mecánica estadística: fundamentos, entropía de Boltzmann, sistemas micro-canónico, canónico y macro-canónico, fermiones y bosones, gases ideales y la catástrofe ultravioleta.
Algunas fórmulas de la Física merecen estar en un lugar destacado para que, cualquiera que pase por allí las puedan ver y, al ver aquellos jeroglíficos matemáticos, poder preguntar por sus significados. Uno de esos casos es el que aquí contamos. Muy justamente, la fórmula a la que nos estamos refiriendo, está inscrita en la cabecera de la lápida que indica el lugar en donde descansan los restos de Ludwig Boltzmann en el cementerio Zentralfriedhof de Viena:
S = k log W
Cuando algo nos gusta y nos atrae, cuando es la curiosidad la que fluía nuestros deseos por saber sobre las cosas del mundo, del Universo y las fuerzas que lo rigen, cuando la Física se lleva dentro al poder reconocer que es el único camino que nos dará esas respuestas deseadas, entonces, amigos míos, los pasos te llevan a esos lugares que, por una u otra razón tienen y guardan los vestigios de aquellas cosas que quieres y admiras. Así me pasó cuando visité el Fermilab, la tumba de Hilbert y, también en Viena, donde no pude resistir la tentación de ver, con mis propios ojos esa imagen de arriba y, desde luego, pensar en lo mucho que significaba la escueta S = k log W que figura en la cabecera de la lápida de Boltzmann como reconocimiento a su ingenio.
La sencilla ecuación (como todas las que en Física han tenido una enorme importancia (E=mc2, por ejemplo), es la mayor aportaciópn de Boltzmann y una de las ecuaciones más importantes de la Física. El significado de las tres letras que aparecen (aparte la notación para el logaritmo es el siguiente: S es la entropía de un Sistema; W el número de microestados posibles de sus partículas elementales y k una constante de proporcionalidad que hoy día recibe el nombre de constante de Boltzmann y cuyo valor es k = 1,3805 x 10-23 J(K (si el logaritmo se toma en base natural). En esta breve ecuación se encierra la conexión entre el micro-mundo y el macro-mundo, y por ella se reconoce a Boltzmann como el padre de la rama de la Física conocida como Mecánica Estadística.
Todo lo grande está hecho de cosas pequeñas
La entropía de un sistema es el desgaste que el sistema presenta por el transcurso del tiempo o por el funcionamiento del mismo. Los sistemas altamente entrópicos tienden a desaparecer por el desgaste generado por su proceso sistémico. Es una medida de desorden o incertidumbre de un sistema.
Como todas las ecuaciones sencillas de gran trascendencia en la física, hay un antes y un después de su formulación: sus consecuencias son de un calado tan profundo que han cambiado la forma de entender el mundo y, en particular, de hacer Física, a partir de ellas. De hecho, en este caso al menos, la sutileza de la ecuación es tal que hoy, más de cien años después de la muerte de su creador, se siguen investigando sus nada triviales consecuencias.
La energía libre no es libre.
La energía de un sistema cerrado se mantendrá constante.
La entropía de un sistema cerrado se mantendrá constante o aumentará.
Estos son los dos principios de la Termodinámica. Son, quizás, las leyes más sólidas y mejor demostradas de la naturaleza sostenidas por miles de observaciones experimentales y deducciones teóricas. Son estas misma leyes las que se pretenden violar una y otra vez cuando y charlatanes y embusteros tratan de separar a la gente de su dinero. Este es el caso de las Máquinas de Movimiento Perpetuo (MMP). La historia de estas máquinas es impresionante, la más antigua siendo una rueda diseñada por un astrónomo/astrólogo indio llamado Bhäskara II. Al principio los intentos para crear energía de la nada eran honestos; todavía no teníamos conocimientos como para entender cuán imposible era esto, cuan fundamental era el principio de que la energía no se crea ni se destruye. Intelectuales respetables como Pascal, Boyle y hasta Leonardo da Vinci diseñaron al menos una MMP.
Una de las consecuencias más importantes de la Entropía es, el principio de irreversibilidad del mundo macroscópico. Si las leyes de la Mecánica son reversibles, ¿Cómo es posible que haya una dirección temporal definida en el mundo que nos rodea, en la cual observamos que un vaso cae y se rompe pero nunca hemos podido observar que los añicos se recompongan para reconstruir el vaso original?
En una Revista de Física de las emitidas por la Real Sociedad Española de Física, pude leer un magnifico artículo que firmaba Joel Lebowitz (una autoridad mundial en la materia) en el cual, nos explicaba como la ecuación S = k log W podía dar una explicación satisfactoria del fenómeno.
Los signos de la Entropía son comunes en nuestras vidas cotidianas y, como tantas otras cosas, forman parte de nuestro mundo en nuestro quehacer del día a día en el que, siempre estamos tratando de combatir a la entropía destructora. Al menos, nosotros, siempre que pensamos en la entropía la asociamos al desorden. Cosas que se hacen viejas y se rompen, habitaciones que se llenan de polvo, muebles deteriorados por el paso del tiempo, y, nosotros mismos que vemos marcadas en las arrugas del cuerpo la inexorable huella de la entropía.
De la célebre ecuación podemos derivar que: a mayor desorden mayor cantidad de microestados, es decir, mayor entropía. Los sistemas evolucionan siempre hasta alcanzar su estado máximo de entropía. ¿Si es así, como algunos hablan de la entropía como creadora de orden?
¿Cómo puede la entropía crear orden, si a mayor entropía mayor desorden? Claro que, la ecuación que es el “personaje principal” de este trabajo, es mucho más sutil que cualquier interpretación heurística que pueda hacerse de ella, y se puede llegar a ver que, de acuerdo con esta ecuación, pueden simultáneamente en un sistema aumentar la entropía y crearse estructuras ordenadas.
La Entropía es el desorden
En las galaxias espirales tenemos un buen ejemplo de que, luchan contra la entropía que es la causa de la destrucción de estrellas que al llegar al final de sus vidas (máximo nivel de entropía), se valen de las explosiones supernovas para crear Nebulosas que, a su vez, con la ayuda de la interacción gravitatoria, hacen posible que surjan a la vida nuevas estrellas, burlando así a la entropía destructora.
En un texto profético sobre la era del ADN, en What is Life? de Erwin Shródinger, las nociones del código genético y metabolismo celular aún eran discutidas juntas. En su libro, Schrödinger adelantó la idea que el cromosoma contenía un “cristal aperiódico” en la forma de un “code-script”, inspirando posteriormente el descubrimiento de la forma de doble-hélice del ADN. Sin embargo aún es raro que los “genetistas populares” y los “teóricos de la vida” recuerden la teoría de la entropía negativa articulada en el mismo texto.
Es nuestra manera de luchar contra la Entropía
Todos los seres vivos nos valemos de la reproducción para burlar a la Entropía, y, aunque no podamos esquivarla a nivel individual, si que lo podemos hacer en el ámbito de la Civilización que, al reproducirse perdura. Aquí es donde entra la frase: “mientras haya muerte hay esperanza”. ¿Podríamos considerar como entes vivos a las Galaxias y a los mundos que, como el planeta Tierra se regenera mediante explosiones surper-novas, terremotos, erupciones volcánicas y otros fenómenos naturales?
Y pensar que la Entropía acabará algún día con nuestro Universo…Es duro de asimilar y, sin embargo…
La cuestión sobre la flecha del tiempo intriga a los científicos porque la mayor parte de las leyes fundamentales de la física no separan el pasado del futuro. El concepto de entropía, a su vez, se basa en el flujo del tiempo, ya que establece que el desorden o caos aumenta con el paso del tiempo, tal como señaló el físico Ludwig Boltzmann hace ya más de un siglo.
Espacio y tiempo son conceptos que no tienen sentido antes de la aparición de la materia en el Universo, por lo que en el modelo cosmológico actual se considera que el espacio y el tiempo aparecen con la materia en el mismo momento del Big-Bang.
Según este modelo cosmológico, a medida que el tiempo fluye, la entropía global del Universo también aumenta. Como la flecha del flujo del tiempo es irreversible, la flecha de flujo de la entropía también es irreversible. En el Universo, la cantidad de energía útil disminuye paulatinamente y aumenta la forma degradada de energía.
Dado que la entropía global siempre está en constante aumento, causará en algún momento el desplome térmico de todos los biosistemas en el Universo conocido, fenómeno conocido como Muerte Térmica del Bio-cosmos. Fin del Universo, de la vida, del tiempo y también de la entropía, según el actual modelo cosmológico.
Claro que, hablamos y hablamos de la Entropía pero, no caemos en la cuenta de que, en el Universo, todo está relacionado. Existen hilos invisibles que atan unas cosas a las otras e inciden sobre los comportamientos y, si eso es así (que lo es), deberíamos pensar en eso que llamamos “vacío cuántico” y preguntar: ¿Qué incidencia podría tener sobre esa entropía destructora?
En el vacío, la existencia del cuanto de acción que está íntimamente unida a la propia naturaleza de la energía de las fluctuaciones cuánticas obliga a que su estructura sea discontinua, escalonada, fractal (prefractal), lejos de la continuidad clásica, por ello la geometría fractal puede enseñarnos algo que antes no podíamos ver. Pero las fluctuaciones cuánticas de energía del vacío no son simples variaciones sobre un fondo absoluto y estático. Las fluctuaciones determinan la propia geometría del espacio, por lo que analizando su estructura podremos averiguar algo más sobre la referencia espaciotemporal que determinan. La forma en que se puede proceder a analizarlas es idéntica a como se determina la dimensión fractal de una costa o cualquier figura fractal sencilla. La pauta que nos guia, en nuestro caso, es la variación de la energía virtual de las fluctuaciones con la distancia. Desde distancias astronómicas hasta la Longitud de Planck la energía asociada está siempre en proporción inversa a dicha distancia: si para una distancia D se le asocia una energía E, para una distancia 2D se le asocia una energía E/2.A pesar de lo intrincadas e irregulares que son las fluctuaciones cuánticas su dependencia con el inverso de la distancia permite al vacío cuántico que se nos presente de forma, prácticamente, similar al vacío clásico a pesar de las tremendas energías a las que se encuentra asociado. En este efecto tuvo mucho que ver la particular geometría que adoptó nuestro Universo : 3 dimensiones espaciales ordinarias y 6 compactadas. Esta geometría y la propia naturaleza del cuanto de acción están íntimamente ligadas. Con otra geometría diferente las reglas de la mecánica cuántica en nuestro universo serían completamente diferentes.
La estabilidad del espacio-tiempo, de la materia y de la energía tal como los conocemos sería imposible y, a la postre, tampoco sería posible la belleza que esta estabilidad posibilita así como la propia inteligencia y armonía que, en cierta forma, subyace en todo el Universo.
Así que, entre el espacio que podemos ver, ese vacío que sabemos que está ahí y no podemos más más que algunas consecuencias de su existencia, lo que llamamos “materia oscura” que es la mayor concentración de “ese algo” que existe, y, que, bien podrían ser las semillas a partir de las cuales surge la materia normal o luminosa una vez que, con el tiempo y a partir de esa “semilla” se transforma en materia “normal”, Bariónica y, ahora sí, sujeta al electromagnetismo…Todo eso, amigos, no podría incidir de alguna manera en esa Entropía destructora que, sin que lo sepamos está siendo combatida por todos esos parámetros que ignoramos…a ciencia cierta.
Una ley científica es un fenómeno universal observado experimentalmente y que puede verificarse mediante el método científico.Algunas de leyes establecidas mediante el método científico que confirman la creación son:
Leyes de la Termodinámica y otras que henos podido descubrir pero… esa será otra historia.
Lo cierto es que, en los sistemas cerrados, el desorden siempre aumenta. Nosotros y el Universo somos sitemas cerrados.
Simplemente decir que, ¡Sin las estrellas no estaríamos aquí!
Las estrellas han estado diez mil millones de años fusionando elementos sencillos en otros más complejos. Esos materiales se han repartido por el Universo y han germinado en grandes nebulosas moleculares en las que se han formado sustancias y moléculas esenciales para la vida que, al formarse nuevas estrellas y mundos, han sido depositados en estos planetas para posibilitar una química que, en un ambiente adecuado, por evolución, puede hacer que la Vida florezca en distintos ecosistemas idóneos para ello.
Herschel-HIFI desvela los precursores moleculares de la vida en la Nebulosa.
El Observatorio Espacial Herschel de la ESA ha puesto de manifiesto las moléculas orgánicas que son la llave para la vida en la Nebulosa de Orión, una de las regiones más espectaculares de formación estelar en nuestra Vía Láctea. Este detallado espectro, obtenido con el Instrumento Heterodino para el Infrarrojo Lejano (Heterodyne Instrument for the Far Infrared, HIFI) es una primera ilustración del enorme potencial de Herschel-HIFI para desvelar los mecanismos de formación de moléculas orgánicas en el espacio.
Estas imágenes de Webb muestran una parte de la nebulosa de Orión conocida como la Barra de Orión. La imagen más grande, a la izquierda, proviene del instrumento cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) de Webb. Arriba a la derecha, el telescopio se enfoca en un área más pequeña utilizando el instrumento de infrarrojo medio (MIRI) de Webb. En el centro mismo del área observada con MIRI se encuentra un sistema estelar joven con un disco protoplanetario llamado d203-506. La ampliación de abajo a la derecha muestra una imagen combinada de NIRCam y MIRI de este joven sistema.
ESA/Webb, NASA, CSA, M. Zamani (ESA/Webb) y el equipo de Primeras Observaciones Científicas PDRs4All
Detectaron moléculas orgánicas alrededor de una joven estrella: su relación con el origen de la vida.
Un equipo internacional reportó la presencia de 17 compuestos a unos 1300 años luz de la Tierra. El hallazgo incluye sustancias vinculadas a procesos biológicos, observadas en el disco de gas y polvo donde se forman nuevos planetas.
A casi 1.300 años luz de la Tierra se encuentra uno de los semilleros de estrellas más hermosos de nuestra galaxia. Y también de los más profusamente estudiados por el hombre. Allí, en la inmensidad del espacio, una enorme nube de gas de 24 años luz de diámetro está “fabricando” por lo menos 700 nuevas estrellas. Pero no solo eso, sino que también alberga en su interior todos los ingredientes necesarios para la vida . Se trata de la Nebulosa de Orión , tan brillante que puede ser observada a simple vista desde nuestro planeta.
¿Cómo todavía algunos piensan que solo en la Tierra está presente la Vida? Existen millones de mundos situados en las zonas habitables de sus estrellas en los que el agua líquida está presente, también océanos y una rica atmósfera y la presencia de todos los elementos creados en las estrellas y precursores del surgir de la vida.
El Universo es igual en todas partes, todas sus regiones (por lejos que puedan estar), se rigen por las cuatro leyes fundamentales y por las mismas Constantes universales, lo que nos lleva a pensar que, en todas partes pasarán las mismas cosas en condiciones idénticas.
Son millones las estrellas que pueden dar origen al surgir de la Vida
En 1929, el astrónomo norteamericano Harlow Shapley dijo “somos seres orgánicos que nos autodenominamos humanos, hechos de la misma materia que las estrellas”. Puede que esta fuera la primera referencia a la poética expresión “somos polvo de estrellas” que tanto fascina a muchos de nosotros.
Somos polvo de estrellas porque toda la materia se originó en el interior de ellas: en un principio, la única materia post-Big Bang eran simples átomos de hidrógeno que fueron transformándose en el resto de elementos a través de procesos de fusión debido a la presión en el corazón de las estrellas, que posteriormente expulsaron al exterior como consecuencia de explosiones estelares
La base de la vida puede formarse en polvo que rodea estrellas jóvenes
Un estudio basado en modelos informáticos permite concluir que las moléculas complejas esenciales para la vida pudieron formarse en poco tiempo en discos de polvo alrededor de estrellas jóvenes.
Así creemos que era la Tierra cuando hace unos 3.800 millones de años, surgió aquella primera célula replicante que inició la fascinante historia de la Vida en nuestro pequeño mundo. En aquella Tierra primitiva estaban todos los ingredientes necesarios, la química de los elementos creados en las estrellas mezclados con el agua líquida, la radiación, la atmósfera, los océanos….
¡El Universo! Gracias a la Astronomía, la Física, la Astrofísica y otras disciplinas y estudios relacionados, estamos conociendo cada día lo que en realidad es nuestro Universo que, nos tiene deparadas muchas, muchas sorpresas y maravillas que ni podemos imaginar. ¡Son tantas las cosas que aún tenemos que aprender de éste Universo Inmenso!
“Aproximadamente 250 millones de años después de que se produjera la gran explosión que dio origen al cosmos, el Big Bang, comenzaron a nacer las primeras estrellas del universo. Así lo revela una investigación llevada a cabo por un equipo internacional de astrónomos y publicada en la revista Nature. Los resultados del trabajo también han dado a conocer el oxígeno más distante jamás detectado.
La respuesta a esta gran pregunta de cuándo nacieron las primeras estrellas la ha facilitado el telescopio ALMA del Observatorio Europeo Austral (ESO), en Chile, gracias a los datos de observación de una galaxia lejana llamada MACS1149-JD1. Los investigadores detectaron un resplandor muy débil emitido por su oxígeno ionizado. Para cuando fue detectada la luz infrarroja en la Tierra, su longitud de onda era más de 10 veces mayor que cuando se originó.
Esta es la imagen más nítida jamás obtenida por ALMA, aún más precisa que las que se toman normalmente en luz visible con el telescopio espacial Hubble de NASA/ESA. En ella vemos el disco protoplanetario que rodea a la joven estrella HL Tauri. Estas nuevas observaciones de ALMA revelan subestructuras dentro del disco que nunca antes se habían visto, e incluso muestran las posibles posiciones de los planetas formándose en las manchas oscuras dentro del sistema. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
La galaxia más lejana descubierta en nuestro Universo
Para averiguar cuándo tuvo lugar esta formación temprana de estrellas, los investigadores reconstruyeron los inicios de la historia de la galaxia MACS1149-JD1 utilizando datos infrarrojos tomados con los telescopios espaciales Hubble y Spitzer, descubriendo que el brillo observado de la galaxia puede explicarse con un modelo en el que el comienzo de la formación estelar arranca apenas 250 millones de años después del comienzo del universo.
La Doble Hélice es un reporte autobiográfico escrito por James D. Watson, un científico estadounidense conocido por descubrir la estructura del ADN junto a Francis Crick. La historia se ubica entre los años 1951 y 1953, en un ambiente posterior a la Segunda Guerra Mundial.
Actualmente el descubrimiento de la estructura del ADN se considera un trabajo conjunto de Maurice Wilkins, Rosalind Franklin, Linus Pauling, Francis Crick y James D. Watson.
Watson y Crick descubrieron que el ADN tenía forma doble hélice, que recuerda a una escalera de caracol formada por los nucleótidos como escalones.
Al principio, cuando el universo era simétrico, sólo existía una sola fuerza que unificaba a todas las que ahora conocemos, la gravedad, las fuerzas electromagnéticas y las nucleares débil y fuerte, todas emergían de aquel plasma opaco de alta energía que lo inundaba todo. Más tarde, cuando el universo comenzó a enfriarse, se hizo transparente y apareció la luz, las fuerzas se separaron en las cuatro conocidas, emergieron los primeros quarks para unirse y formar protones y neutrones, los primeros núcleos aparecieron para atraer a los electrones que formaron aquellos primeros átomos. Doscientos millones de años más tarde, se formaron las primeras estrellas y galaxias. Con el paso del tiempo, las estrellas sintetizaron los elementos pesados de nuestros cuerpos, fabricados en supernovas que estallaron, incluso antes de que se formase el Sol. Podemos decir, sin temor a equivocarnos, que una supernova anónima explotó hace miles de millones de años y sembró la nube de gas que dio lugar a nuestro sistema solar, poniendo allí los materiales complejos y necesarios para que algunos miles de millones de años más tarde, tras la evolución, apareciéramos nosotros.
La liberación de los fotones hizo un universo transparente y la luz, recorrió, desde entonces, todos los confines del Cosmos. La velocidad de salida intrínseca de fotones ionizantes en alrededor de 2.000 millones de años después del Big Bang. la interpretación del escape de radiación durante las “edades oscuras” cósmicas, un tema que está obligado a florecer con la llegada de los telescopios de 30 metros, –que permitirán una investigación inviable hoy–, y el telescopio James Webb, sucesor del telescopio espacial Hubble.
Las estrellas evolucionan desde que en su núcleo se comienza a fusionar hidrógeno en helio, de los elementos más ligeros a los más pesados. Avanza creando en el horno termonuclear, cada vez, metales y elementos más pesados. Cuando llega al hierro y explosiona en la forma descomunal de una supernova. Luego, cuando este material estelar es otra vez recogido en una nueva estrella rica en hidrógeno, al ser de segunda generación (como nuestro Sol), comienza de nuevo el proceso de fusión llevando consigo materiales complejos de aquella supernova.
Puesto que el peso promedio de los protones en los productos de fisión como el cesio y el kriptón, por ejemplo, es menor que el peso promedio de los protones de uranio, el exceso de masa se ha transformado en energía mediante E = mc2. Esta es la fuente de energía que subyace en la bomba atómica de tan malos recuerdos.
Así pues, la curva de energía de enlace no sólo explica el nacimiento y muerte de las estrellas y la creación de elementos complejos que también hicieron posible que nosotros estemos ahora aquí y, muy posiblemente, será también el factor determinante para que, lejos de aquí, en otros sistemas solares a muchos años luz de distancia, puedan florecer otras especies inteligentes que, al igual que la especie humana, se pregunten por su origen y estudien los fenómenos de las fuerzas fundamentales del universo, los componentes de la materia y, como nosotros, se interesen por el destino que nos espera en el futuro.
El Disco de una proto-estrella
Una proto-estrella es aquella que acaba de nacer, cuando en esa fase del nacimiento lanza grandes cantidades de hidrógeno y oxígeno desde sus polos, se está formando y mediante estos mecanismos busca la estabilidad que la mantendrá fusionando hidrógeno en helio durante miles de millones de años.
Cuando alguien oye por vez primera la historia del nacimiento, vida y muerte de las estrellas, por regla general (lo se por experiencia) no dice nada, sin embargo, su rostro refleja escepticismo. ¿Cómo de gas y polvo puede surgir una estrella? ¿Cómo puede vivir10.000 millones de años? Después de todo, nadie ha vivido tanto tiempo como para ser testigo de su evolución. Y, si es así, ¿Cómo pueden saberlo? Bueno, lo cierto es que sí, tenemos los medios necesarios para saber eso…y mucho más.
Un extraño animal ha nacido en una granja del estado de Sabah (Malasia) y lejos de tratarse de una criatura mitológica, es una cabra cíclope. Este raro espécimen se caracteriza por tener un solo ojo y nace una sola vez en 16.000, y su esperanza de vida es muy corta
El Universo no tiene límites y todo lo que podamos pensar que está presente en él, ahí estará. Fijaos en lo que nos mostró National Geographic, las imágenes de un raro ejemplar de un solo ojo descubierto por pescadores en el Golfo de California. National Geographic acostumbra a asombrar al mundo con sus espectaculares fotografías, en ocasiones de especies tan asombrosas que parecen sacadas de otro mundo. ¿Qué no habrá por ahí fuera?
Cambiando de tema y dada la enorme importancia que tiene el Sol para la Vida en la Tierra, habría que pensar desde ya, que el Sol, como todo en nuestro Universo, tiene un principio y tendrá un final. “Nació” de una Nebulosa creada por una explosión Supernova. En esa Nebulosa de crearon nuevas estrellas y planetas, el Sol y el Sistema Solar, y, la Tierra, tuvo la suerte (más bien la tuvimos nosotros), de caer en el lugar que llaman habitable, allí donde las temperaturas no te fríen o te congelan y el agua corre líquida y cantarina.
Los elementos químicos presentes en el joven planeta Tierra, la radiación, la creación de la Atmósfera, los océanos,,, Todo ello contribuyó a que surgiera aquella primera célula replicante que dio la señal de salida de todas las formas de vida en la Tierra y que fueron cambiando a medida que evolucionaban y, mientras unas desparecían por no saber adaptarse, otras se agarraban con uñas y dientes a la vida para prevalecer.
Es curioso saber que los Chimpancé y los humanos, tuvieron un ancestro común que no era ni Homo ni Pan. No hemos llegado a saber por qué, un buen día, las dos ramas divergieron y mientras uno sigue en la copa de los árboles, los otros tratan de llegar a las estrellas.
Nosotros los humanos nos seguimos haciendo las preguntas: ¿Quiénes somos? ¿De dónde venimos? ¿Hacia dónde vamos? Y, sabemos que en el pasado tuvimos un ancestro común con el Chimpancés, y, no sabemos el por que, en un cierto momento, las dos ramas divergieron, y, mientras el chimpancés sigue en la copa de los árboles, nosotros los humanos hemos evolucionado y tratamos de llegar a las estrellas.
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por Emilio Silvera ~
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