No quiero parecer hostil, pero por favor explique de manera simple de dónde saca que por "cada estado de baja entropía hay 100.000 de alta entropía".
Este es un tema de alta complejidad y paradojales insinuaciones metafísicas, por eso hace falta pulir mucho el discurso para que cualquiera pueda entenderlo.
No sirve de nada saber mucho de algo si no se es capaz de explicarlo para que cualquiera pueda entenderlo ¿no le parece?
A ver. Se llama estado de baja entropía a un estado esquisitamente especial, algo así como el número 00000 en una lotería. Si dejamos que un sistema evolucione sin seguir ninguna pauta, si evoluciona al azar, adoptará un estado cualquiera, no uno de esos escasísimos estados esquisitamente especiales. Lo mismo que si sacamos de un bombo el número premiado de la lotería, no debe sorprendernos que no salga el número 00000
Sin embargo, no hay ninguna 'fuerza', ni proceso que empuje al bombo a sacar números diferentes del 00000. Lo que ocurre es que solo hay una bola con el número 00000 y 100000 bolas con números que no son el 00000.
Pongamos un sistema de baja entropía como ejemplo. Tenemos un depósito hermético dividido en dos secciones con el mismo volumen por un tabique central. Llenamos una de las secciones con gas a la presión atmosférica y dejamos vacía la otra sección, así que la presión será 1 en una sección y 0 en la otra.
Si abrimos un pequeño agujero en el tabique de separación, el gas fluirá desde el compartimento a presión hacia el compartimento al vacío. Con el tiempo las presiones se igualarán y el gas dejará de fluir. Puede extraerse energía mecánica de este sistema aprovechando el aumento progresivo de entropía, si ponemos una turbina de aire comprimido en ese agujero por el que fluye el gas.
Una vez las presiones igualadas, nunca ocurrirá que el sistema espontaneamente retorne al estado de baja entropía. Una vez igualada las presión en las dos cámaras, nunca volverá a aparecer una diferencia de presión entre las cámaras y nunca ocurrirá que las moléculas de gas repartidas entre las dos cámaras vuelvan a reunirse en una de las cámaras como ocurría en el estado de partida.
No hay, sin embargo, ninguna 'fuerza física' que distribuya el gas uniformemente entre las dos cámaras durante la evolución ni tampoco hay ninguna 'fuerza física' que impida a las moléculas reunirse todas juntas en una de las dos cámaras una vez distribuidas. Lo que impide que surja espontaneamente una diferencia de presión entre las cámaras una vez igualadas las presiones es una mera propiedad estadística, no una propiedad o 'fuerza física'. Simplemente, de todas las configuraciones de las moléculas al azar, hay un número incomparablemente mayor de configuraciones con la misma presión que de configuraciones con diferencias de presión. De modo que, dejado al sistema evolucionar al azar, evolucionará hasta un estado vulgar cualquiera, que por mera estadística, será un estado con igual presión en las dos cámaras.
En el estado inicial, cuando todo el gas está en una de las cámaras, no hay ninguna fuerza que haga fluir el gas cuando abrimos el agujero. Las moléculas en la cámara llena de gas, viajan y golpean las paredes de la cámara al azar. Esto produce una fuerza hacia fuera derivada de la presión en esas paredes. Ocurre, que en sus viajes al azar, por pura chiripa, algunas moléculas destinadas a rebotar en la pared, intentan rebotar en la ventana abierta del agujero. Cuando eso ocurre, esa molécula, por puro azar, se cuela hacia la cámara que estaba vacía.
Con el tiempo, según más moléculas golpean donde está a apertura del agujero, el gas va fluyendo, por puro azar de la cámara con mayor presión a la cámara con menor presión. Una vez que en la cámara inicialmente vacía comienza a haber presión, habrá moléculas que, por puro azar, regresarán a contracorriente desde la cámara de menos presión a la de mayor presión.
Sin embargo, aunque algunas moléculas pasan desde la cámara de baja presión a la cámara de alta presión, habrá un flujo neto en la dirección alta presión -> baja presión. Esto ocurre por una mera propiedad estadística: la probabilidad de que moléculas 'golpeen' en la apertura del agujero desde un lado o desde el otro es proporcional a la presión en cada lado del agujero.
Para entender porqué hay un número casi infinitamente mayor de configuraciones con igual presión entre las cámaras (alta entropía) que con diferencias de presión significativas entre las cámaras (baja entropía) podemos probar a crear una configuración inicial al azar.
Vamos llenando el depósito, molécula a molécula, y decidimos si poner cada molécula en la cámara A o en la cámara B echando una moneda al aire y viendo si obtenemos una cara o una cruz.
La primera molécula, según la moneda, quedará bien en la cámara A o bien en la B. Este estado inicial es de baja entropía, ya que todo el gas (una molécula) estará en una de las cámaras. Si dejamos el agujero abierto, el gas (esa molécula) pasará de un compartimento al otro libremente y el sistema pasará el 50% del tiempo en uno de dos estados de baja entropía.
Cuando añadimos una segunda molécula, puede ocurrir que obtengamos un estado de baja entropía o uno de alta entropía con igual probabilidad: AA y BB serían estados de baja entropía y AB y BA estados de alta entropía con la presión igualada. Si dejamos el agujero abierto, el sistema pasará el 25% del tiempo en cada uno de los estados y evolucionará creando diferencias de presión o anulando esas diferencias con igual probabilidad. El sistema pasará de un estado de baja entropía, como AA a uno de alta entropía, como AB o al revés con la misma probabilidad.
Según aumentamos el número de moléculas añadidas al azar con la ayuda de la moneda, comienza a aparecer el efecto de los grandes números. Es bastante probable arrojar una moneda 2 veces y obtener 2 caras (25%) pero mucho más difícil arrojar una moneda 10 veces y obtener 10 caras (0.01%)
Cuando arrojamos la moneda, la teoría de probabilidades predice que obtendremos un número de caras que será la mitad del número de veces que hayamos arrojado la moneda. Cuando arrojamos la moneda, pongamos 10 veces, el número de caras puede separarse bastante de la predicción y obtener 3 o 6 caras en lugar de 5. Cuando arrojamos la moneda un millón de veces, las desviaciones de 50% caras y 50% cruces son mucho más improbables.
Si arrojamos la moneda 100.000 trillones de veces, obtendremos casi con completa exactitud un 50% de caras y un 50% de cruces. La configuración con 50% de caras y 50% de cruces corresponde a las dos cámaras del depósito a la misma presión y la entropía lo más alta posible.
No hay nada, salvo la estadística de una moneda arrojada al azar que impida un número de caras diferente al de cruces. Sin embargo, arrojar una moneda 100.000 trillones de veces y obtener un número de caras un 0.1% mayor o un 0.1% menor que el de cruces es extremadamente improbable. El número de configuraciones que se obtienen arrojando una moneda al azar 100000 trillones de veces cuyo número de caras está comprendido entre el 49.9% y el 50.1% es incomparablemente mayor que el número de configuraciones con más o con menos caras que esas.
Así que nada, salvo el azar, impide que surja una diferencia de presión entre las cámaras si parten de la misma presión ni nada impide que el gas fluya espontaneamente desde la cámara con menor presión hacia la de mayor presión,. Sin embargo, esa diferencia de presión supone una anomalía estadística que es más y más improbable, hasta hacerse imposible en la práctica, cuando la diferencia de presión aumenta.
Si usted saca una foto cualquiera y la convierte en un fichero jpeg, puede comprobar que ese fichero, que contiene la información visual, contiene el mismo número de ceros que de unos +-0.0001%. Esto es un resultado del simple azar. Puede haber, en principio, fotos jpeg con un 30% de unos y un 70% de ceros pero son tan improbables que en la práctica nunca ocurren. Un fichero jpeg es simplemente un número binario grande y hay una cantidad imcomparablemente mayor de números binarios grandes con cantidades aproximadamente iguales de ceros y unos que con un 30% de unos y un 70% de ceros.
