LOS SERES VIVOS Y LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA

Entropía es la medida del desorden, el equilibrio y la estabilidad de cualquier sistema.

La entropía está sujeta a una trayectoria de transferencia específica, la cual siempre ocurre de mayor a menor. Por ejemplo, el equilibrio de un sistema siempre será transferido hacia otros sistemas con menor grado de equilibrio.

Un sistema ordenado, o altamente organizado, se encuentra en desequilibrio térmico, mientras que un sistema desordenado se encontrará en un mayor equilibrio térmico. Esto quiere decir que la energía de un sistema en equilibrio será la misma en cualquier fracción de su volumen o del espacio de fase en el que se encuentre dicho sistema.

Por ejemplo, al preparar una gelatina comestible usamos agua caliente para disolver el polvo formulado. Cuando el polvo de gelatina se disuelve en el agua caliente, sus moléculas se dispersan aleatoriamente en el volumen del agua caliente. El sistema constituido por el polvo de la gelatina pasó de un estado ordenado a otro menos ordenado (el flujo siempre será desde un estado de mayor a menor). Sin embargo, el desorden molecular en el sistema gelatina aumentó, y ésto podría hacernos pensar que el agua perdió entropía, pero no es así, pues el desorden del agua fue transferido a la gelatina. La entropía nunca puede deshacerse, sólo transferirse. Cuando la gelatina se enfría, el excedente del calor se transfiere al medio ambiente y la gelatina sufre una transición de fase cuando se solidifica. Al reordenar sus moléculas por la solidificación, la gelatina gana orden y pierde equilibrio, o sea que la entropía del sistema es transferida al entorno. De esta manera, no hay déficit en la entropía global ni violación de la segunda ley de la termodinámica.

La contraparte del equilibrio de un sistema es el desequilibrio, que es cuando un sistema sufre un déficit o una ganancia en la transferencia de energía hacia y desde el Universo. Por ejemplo, un ser vivo se encuentra en desequilibrio térmico, pues realiza intercambios activos de energía con el Universo, existiendo una diferencia en el estado de energía a favor del individuo, siempre y cuando ese sistema esté vivo y que el entorno se encuentre en un estado de mayor desequilibrio térmico (que exista suficiente energía disponible).

Cuando el sistema está en equilibrio térmico, el intercambio de energía de ése sistema con el Universo estará oscilando entre un mínimo y un máximo, hasta que el sistema se desintegre. Cuando un ser vivo muere, se dice que alcanza un grado mayor de equilibrio térmico.

La estabilidad se refiere a un cese en los intercambios de energía entre un sistema y el Universo, o del Universo con el falso vacío que lo rodea. Por ejemplo, cuando toda la energía disponible para intercambios haya migrado al campo gravitacional, no existirá más energía disponible para que se realicen intercambios, de tal forma que todo el Universo será estable, sin cambios (Muerte Térmica del Universo).

Cuando un sistema se encuentra en un campo de mínima densidad de energía, se dice que es estable, pues la poca energía que pueda encontrarse en ese campo no estaría disponible para ser transferida a ese sistema.

Con respecto a los seres vivos, muchos autores describen la transferencia de entropía sólo en una dirección, haciendo parecer que los sistemas vivientes violan la segunda ley de la termodinámica. Sin embargo, en los biosistemas no ocurre pérdida de entropía, sino que los biosistemas se encuentran en una etapa intermedia en la transferencia de entropía desde y hacia el entorno. El sistema viviente reduce su entropía, pero la transfiere hacia el Universo, de tal forma que la trayectoria de la entropía siempre será en forma ascendente.

La Entropía es la ruta del tiempo (flecha del tiempo). Esta ruta se mantiene en una sola dirección, siempre de menor a mayor. La función de la entropía es directamente proporcional al tiempo: A menor edad del Universo, menor entropía; a mayor edad del Universo, mayor entropía. No puede ser nunca al revés.

Por ejemplo, un sistema viviente tomará energía del cosmos para mantener cierto grado de organización estructural. Aparentemente el sistema está violando la segunda ley de la termodinámica, pero si analizamos el flujo de la entropía en ambos sentidos, veremos que no existe tal violación. Al mantener su organización estructural ordenada, el biosistema está transfiriendo desorden al Universo, por lo cual, el desorden (mayor entropía) es transferido desde un sistema con mayor desorden (biosistema) hacia otro con menor desorden (Universo).

Siempre que pensemos en el Universo, debemos pensar que éste es un sistema en desequilibrio, con alta densidad de energía, inestable (con menor entropía). El Universo, sin embargo, tiende hacia el equilibrio térmico, hacia la estabilidad, y hacia la reducción en la densidad de la energía por homogeneización. Los sistemas ordenados observados en el macrocosmos, son simplemente estadios intermedios en esta macro-transición de fase del Universo hacia el máximo nivel de equilibrio térmico.

Con respecto al desequilibrio de los sistemas, ocurre exactamente lo mismo, el desequilibrio térmico se transfiere desde Cosmos hacia el biosistema, o sea, de un sistema  en un estado de mayor desequilibrio térmico hacia otro sistema en un estado de menor desequilibrio térmico. Siempre de mayor a menor.

Mientras que el biosistema se encuentre en un campo con la densidad de energía adecuada, la energía siempre fluirá desde un estado de mayor densidad hacia otro estado de menor densidad de energía. Cuando no exista diferencia entre los valores de densidad de energía de los campos, el sistema global conocido será estable y el piso de la curva del estado de la energía será plano.

Cuando el biosistema muera, la fluctuación en la ruta de transferencia de entropía cesará y la trayectoria ordinaria se restablecerá, para que el biosistema alcance un mayor nivel de entropía.

Por ejemplo, un sistema inerte (no vivo) adquiere desorden del Universo, en cambio, un sistema viviente lo transfiere al Universo. El sistema inerte tiende a permanecer en cierto estado de equilibrio térmico: en cambio, el sistema viviente tiende a mantenerse en cierto estado de desequilibrio térmico. Un sistema inerte no tiene la habilidad de forzar el flujo de energía ordinario, sino que lo adquieren espontáneamente; sin embargo, los sistemas vivientes poseen la habilidad de capturar la energía del Universo para crecer, reproducirse y evolucionar.

La capacidad de los biosistemas para producir una perturbación cuántica en el flujo ordinario de la entropía se llama vida. La capacidad para generar dicha perturbación depende de la energía disponible en el campo ocupado por los biosistemas y de un estado de menor entropía del Universo. El campo en el cual se encuentran situados los biosistemas se llama campo biótico.

Los biosistemas primitivos adquirieron dicha capacidad mediante la colisión de partículas pesadas efímeras contra la materia ordinaria durante la formación de los sistemas solares.

La lección de todo esto es que podemos crear entropía, pero no podemos revertirla. O sea que, podemos conseguir que un sistema viviente pierda su organización, pero no podemos reorganizarlo por ningún medio técnico conocido.