Dins de La nova ment de l’emperador, Penrose dedica un espai considerable a la Segona Llei de la Termodinàmica per explicar per què el temps només va en una direcció, un concepte que anomenem la fletxa del temps.
Què és l’Entropia?
L’entropia és, a grans trets, una mesura del desordre o de la probabilitat estadística d’un sistema.
- Baixa entropia: Un estat ordenat i molt específic (com un castell de cartes).
- Alta entropia: Un estat desordenat i genèric (les cartes escampades per terra).
La llei diu que en un sistema aïllat, l’entropia sempre augmenta. És molt més probable que un castell de cartes caigui que no pas que les cartes a terra s’ajuntin soles per formar el castell.
La Paradoxa de la Reversibilitat
Aquí és on Penrose es posa interessant. Les lleis fonamentals de la física (com les de Newton o les de la relativitat) són reversibles: funcionen igual cap endavant que cap enrere. Si gravessis el xoc de dues boles de billar i passessis la pel·lícula al revés, les lleis de la física no es violarien.
Però, en la nostra realitat quotidiana, veiem que el temps té una direcció clara: l’ou es trencant, però mai es des-trenca. La fletxa del temps sorgeix d’aquesta evolució cap al desordre (augment de l’entropia).
L’enigma del Big Bang
Penrose planteja una pregunta brillant: si l’entropia sempre augmenta, vol dir que en el passat l’entropia era més baixa. Si retrocedim fins al Big Bang, l’univers havia d’estar en un estat d’ordre absolutament increïble (baixíssima entropia).
Segons ell, la probabilitat que l’univers comencés amb un ordre tan precís és d’1 entre . És un número tan gran que no es pot ni escriure. Ell utilitza això per argumentar que hi ha d’haver una llei física encara desconeguda que va forçar l’univers a començar així, possiblement lligada a la gravetat quàntica.
L’entropia gravitatòria: El desordre és diferent en l’espai
En termodinàmica clàssica, un gas uniforme en una caixa és un estat de màxima entropia (desordre). Però en l’espai, a causa de la gravetat, si la matèria està uniformement distribuïda, és un estat de baixa entropia, perquè la gravetat tendeix a ajuntar-la per formar estrelles i forats negres.
- Univers primigeni: Gas uniforme (Entropia gravitatòria baixa).
- Univers actual: Galàxies i forats negres (Entropia gravitatòria alta).
Penrose proposa que la fletxa del temps existeix perquè la gravetat va estar reprimida a l’inici de l’univers. Ell utilitza un concepte matemàtic anomenat la Curvatura de Weyl:
- A l’inici (Big Bang), la curvatura de Weyl era zero o gairebé zero (l’espai-temps era llis i uniforme). Això és un estat d’entropia gravitatòria extremadament baixa.
- A mesura que el temps avança, la curvatura de Weyl augmenta a mesura que es formen estructures i forats negres.
Aquesta asimetria inicial és la que defineix la direcció del temps. Si la gravetat hagués estat desordenada des del principi, l’univers hauria estat ple de forats negres des del minut u i no hi hauria hagut camí per recórrer (ni fletxa del temps, ni vida).
La nostra capacitat per percebre el flux del temps i tenir consciència està íntimament lligada a aquest augment constant de l’entropia des d’aquell inici tan improbable. Igual que l’entropia marca una direcció única per al temps, el procés físic que, segons ell, genera la consciència és un procés que no pot tornar enrere, vinculant la nostra percepció del ara amb l’evolució asimètrica de l’univers.
Perquè existeixi la vida, i per tant la consciència, cal que hi hagi una font d’energia lliure (baixa entropia).
Nosaltres no consumim energia (l’energia es conserva), sinó que consumim baixa entropia (com la que rebem del Sol) i la retornem a l’ambient com a alta entropia (calor).
Segons Penrose la consciència és l’expressió més alta d’aquest processament d’ordre. Sense l’ajustament increïblement precís del Big Bang (baixa entropia), l’univers s’hauria equilibrat tèrmicament de seguida i no hi hauria hagut prou distància termodinàmica1 per permetre l’aparició d’estructures tan complexes com el cervell humà. La baixa entropia del Big Bang es refereix al fet que l’univers va començar a una distància termodinàmica immensa de l’equilibri.
Aquesta distància és el que ha permès que l’univers funcioni com una bateria gegant durant milers de milions d’anys. La consciència i la vida són possibles només perquè estem caient des d’aquella distància tan alta cap a l’equilibri final (la mort tèrmica).
Enfilall
- En termodinàmica clàssica i de sistemes oberts, la distància termodinàmica indica el grau de desequilibri d’un sistema.
Equilibrat: La distància és zero. El sistema és homogeni, no hi ha fluxos d’energia i l’entropia és màxima.
Lluny de l’equilibri: El sistema té una distància gran. Aquesta separació és la que permet que aparegui l’ordre, la vida i les estructures complexes. Com més lluny estem de l’equilibri, més energia lliure hi ha disponible per fer feina o crear informació.
La distància termodinàmica és la mesura de potencialitat. Com més distància hi ha respecte a l’equilibri, més capacitat té un sistema per generar estructures complexes, processar informació i, segons algunes teories, sostenir la consciència. ↩︎
Deixa un comentari…