Termodinámica y el ORIGEN

Esta parte de la física se enfoca a estudiar los vínculos existentes entre el calor y las diferentes formas de energía, analizando los efectos de las modificaciones de temperatura, presión, densidad, masa y volumen en cada sistema.

El término energía tiene diversas acepciones y definiciones, relacionadas con la idea de una capacidad para realizar trabajo, transformar, poner en movimiento. Todos los cuerpos, pueden poseer energía debido a su movimiento, a su composición química, a su posición, a su temperatura, a su masa y a algunas otras propiedades.

La energía potencial y la energía cinética son dos elementos a considerar, tanto en la mecánica como en la termodinámica. Estas formas de energía se originan por la posición y el movimiento de un sistema en conjunto, y se conocen como la energía externa del sistema. Sin duda, un tema muy importante en la termodinámica es analizar la energía interior de la materia, energía asociada con el estado interno de un sistema que se llama energía interna. Cuando se especifica un número suficiente de coordenadas termodinámicas, como por ejemplo, temperatura y presión, se determina el estado interno de un sistema y se fija su energía interna.

En general (para un sistema no-relativista), la energía total, E_T  , de un sistema puede descomponerse en la energía inherente de la masa E_M, la energía cinética E_K, la energía potencial E_P, y la energía interna U , de la siguiente forma:     

  E_T = E_M + E_K + E_P + U

La PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA  es simplemente una nueva exposición del principio de de la conservación de la energía: “La energía no se crea ni se destruye solo se transforma”. El cambio de energía tiene que ver con la que ingresa o sale del sistema en cualquier proceso, bien sea reversible (en ambas direcciones) o no (en una sola dirección); o inclusive de tipo cíclico. Pensemos simplemente en un huevo que cae al piso (irreversible tenerlo de vuelta)  o en agua que congelamos en el refrigerador (reversible todas las veces).

OJO, no existe máquina perfecta, pues tendría que estar completamente aislada del sistema para no perder energía. Inclusive el ser humano pierde energía en su entorno constantemente: por que desecha (heces y orina), porque respira, porque mantiene su propia temperatura y metabolismo, porque crece, etc.; lo cual tiene que compensar con la alimentación y con su protección del ambiente.

Comencemos entonces a filosofar, pues para poner orden en el universo o para que una especie “mejore” y sea más compleja, se requiere al menos de que tenga la posibilidad de incorporar más energía que pudiera provenir de su entorno.  Puedes poner un foco prendido a un vaso de agua, pero no surge la vida; puedes poner a vivir unos chimpancés en tu casa, pero nunca se convierten en hombres. ¿Es posible que la vida entonces surja al azar de los mares primitivos y se haga más compleja cada vez? , habría que observar el balance de energía para empezar  y después evaluar la química de posibles procesos, pues NADIE DA LO QUE NO TIENE, ¿verdad?

¿Es posible formar una célula al azar con cualesquier condiciones físicas y químicas actualmente? , NO; si acaso es posible clonar, es decir, sacar células de un ser vivo  y hacer una copia desde su concepción.

La PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA nos dice que no es posible crear energía  y que en algún momento todo se detendrá porque se acabará la energía disponible, para llegar a un equilibrio final. Entonces, ¿todo comenzó siendo más energía y menos materia?, ¿todo comenzó con un balance de materia y energía?, ¿Qué explotó para originar todo a partir de la nada?   Parece que NO está surgiendo materia y energía todos los días, ¿puede venir todo de una explosión de partículas (Big-Bang)? o será  simplemente que ¿todo viene de un estado más perfecto y se está degradando?

Pues bien, pensemos ahora en la SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA, que nos indica que “la cantidad de entropía del universo tiende a incrementarse con el tiempo”. Por un lado se observa el orden en que se llevan los procesos termodinámicos y por otro el costo energético que conlleva el orden en la vida y el universo.  La definición más elemental de este concepto de entropía, es el grado de desorden que tiene un sistema; e irónicamente es una forma de medición, que alcanza su máximo valor cuando el sistema se acerca al equilibrio (cero intercambios, cero movimientos). INCLUSIVE los científicos creen firmemente que cuando la entropía sea máxima en el Universo, cuando haya un equilibrio, llegará la MUERTE térmica del universo.

Es claro que todo tiende al caos a medida que transcurre el tiempo, especialmente en un sistema cerrado (donde no entra energía adicional que mantenga el orden). Una casa sin mantenimiento se auto-destruye con el tiempo, un auto se oxida, un foco se quema, los alimentos se descomponen, etc.  POR TANTO el orden NO PUEDE aumentar, a menos que tome energía del entorno que se desordene aún más.

Sin EMBARGO, la vida misma es un ejemplo de orden, mientras hay vida; pues después la muerte lleva todo a esa “máxima entropía” que es la tendencia universal hacia el desorden y el caos.  ¿Porqué la vida es lo único que va en contra de esta SEGUNDA LEY?, ¿Podrá el hombre algún día buscar una vida física eterna que se contradice con las actuales leyes de la termodinámica?

Nosotros mismos, sin alimentos y el abrigo del ambiente, simplemente morimos  y NO seguimos vivos por “absorber energía del universo”; pareciera con estas leyes que ha descubierto el hombre en el comportamiento de la naturaleza que detrás de todo hay un diseño inteligente que no permite que se genere una colisión atómica al azar  y que tampoco se genere la vida al azar, ¿no crees?

Según la FÍSICA es imposible que todo surja de la nada, y también es imposible que la vida se ordene al azar; ¿Qué otras explicaciones puede haber para el universo  y la vida que soporten su origen sin incongruencias? Nuestro conocimiento actual es limitado, aunque sin duda veremos muchas más teorías al respecto que brinden mejores aproximaciones en el futuro, particularmente en el campo experimental de la teoría de la relatividad y sus implicaciones en el comportamiento del espacio-tiempo  y las interacciones que propone en cuanto a la materia y la energía.

La existencia misma del Universo, y su balance energético, sigue siendo desconcertante y sin solución desde el punto de vista de la actual física teórica; en donde las mejores teorías no ofrecen una explicación sustentada y congruente. Sin embargo es cierto que mientras más analizamos al Universo y a la vida, vemos que no funcionan al azar  y que existen muchos principios y leyes inmersos en su funcionamiento, mostrando sin duda un orden.

¿Es posible que hayas principios que unifiquen estas leyes que aún desconocemos?, ¿Es posible que haya leyes mayores que aún no hemos descubierto? , ¿Es posible que detrás de todo esté un supremo arquitecto?

Y sin embargo, el orden de la vida y el universo, siguen irónicamente su camino en contra de todas las previsiones científicas actuales.

Saludos , Pedro López