La entropía es uno de esos conceptos tremendamente profundos que forman el núcleo de campos enteros de la física (en este caso, la termodinámica) y que, lamentablemente, es tan matemático que es difícil de explicar en un lenguaje sencillo. Pero lo intentaremos. Siempre que veo la palabra entropía, me gusta reemplazarla con la frase “contar el número de formas en que puedo reorganizar un escenario dejándolo prácticamente igual”. Estoy de acuerdo, es un poco complicado, por lo que la entropía tendrá que ser suficiente.
Te levantas la mañana del fin de semana y decides afrontar finalmente la monumental tarea de limpiar tu dormitorio. Recoges, limpias, doblas y guardas tu ropa. Enderezas tus sábanas. Mueves tus almohadas. Organizas tu cajón de ropa interior. Después de horas de esfuerzo, retrocedes para admirar tu trabajo, pero ya puedes sentir la sensación de malestar en tu estómago. En poco tiempo, sabrás que volverá a ser un desastre.
Lo sabes instintivamente porque sólo existe una manera singular de tener una habitación perfectamente ordenada, con un lugar para cada cosa y cada cosa en su lugar. Sólo hay una manera de tener este escenario preciso. Como ya estás familiarizado con la palabra, puedes usarla con total libertad: se podría decir que una habitación perfectamente limpia tiene una entropía muy baja.
Introduzcamos algo de desorden. Tomas un calcetín desparejado y lo arrojas a tu habitación. Ahora está desordenado. Y se puede poner una medida cuantificable a este desorden. Tu calcetín solitario puede estar en el suelo. Puede estar en la cama. Puede estar sobresaliendo la mitad de un cajón. Hay varias maneras de reorganizar este escenario (la apariencia de un calcetín desordenado en su habitación) manteniendo la misma imagen general. La entropía es mayor.
Y entonces tu perro, o tus hijos, o tu perro y tus hijos entran en la habitación. Sobreviene el caos. Nada está donde se supone que debe estar y hay un número casi finito de formas de lograr el mismo nivel de desorden. La entropía (y la frustración) es realmente muy alta.
A los físicos les gusta usar la entropía porque también sirve como una forma práctica de codificar la información en un sistema. Entonces, al medir la entropía (una cantidad con la que los físicos se sienten muy cómodos manejando), también pueden controlar la cantidad de información en un sistema.
Esto se aplica a cualquier sistema del universo, como los agujeros negros.
A partir de 1981, el físico Jacob Bekenstein (cuyo trabajo apenas nos hizo referirnos a la radiación de Bekenstein) descubrió dos hechos notables y poco intuitivos sobre los agujeros negros y sus horizontes de sucesos. Primero, el volumen contenido dentro de los agujeros negros representa la mayor cantidad absoluta de entropía que puede tener cualquier volumen de tamaño similar en el universo.
Dicho de otra manera, los agujeros negros son esferas de máxima entropía. Deje que eso se asimile. No importa cuán desordenada esté su habitación, no importa cuánto aumente su entropía de manera deliberada o inadvertida, nunca, jamás podrá superar la entropía de un agujero negro del tamaño de una habitación. Este hecho debería plantear de inmediato algunas preguntas inquietantes pero intrigantes. De todas las maravillosas creaciones del universo, ¿por qué la naturaleza eligió los agujeros negros para contener la mayor cantidad de entropía? ¿Es esto una mera coincidencia o nos está enseñando algo valioso sobre la conexión entre la mecánica cuántica, la gravedad y la información?
Esa sensación de inquietud y emoción combinadas debería aumentar cuando se conozca el segundo hecho sobre los agujeros negros que descubrió Bekenstein. Cuando agregas información a un agujero negro, este se hace más grande. Esto en sí mismo no es sorprendente, pero los agujeros negros (y sólo los agujeros negros) crecen de tal manera que sus superficies, no sus volúmenes, crecen en proporción a la cantidad de nueva información que pasa a ellos.
Si tomamos cualquier otro sistema en el universo (una estrella que consume un planeta, y tú una hamburguesa con queso), la entropía y la información del sistema combinado aumentan. Y también el volumen (tanto para la estrella como para ti). Y el volumen aumenta proporcionalmente al aumento de la cantidad de información. Pero los agujeros negros, por alguna razón que aún no comprendemos, desafían esta imagen intuitiva de sentido común.
Con información de UniverseToday