El segundo principio de la termodinámica se refiere a la inevitable realidad de que a lo largo de la cadena de transformación de la energía se va perdiendo la capacidad de realizar un trabajo útil. Hay una magnitud asociada con esta pérdida de utilidad de la energía que se llama entropía; en cada transformación la energía se conserva, pero la entropía del sistema en su conjunto sólo puede aumentar. No hay nada que podamos hacer contra esta disminución de utilidad. Un barril de petróleo es un almacén de energía muy útil y de baja entropía que se puede transformar en calor, electricidad, movimiento y luz. Las moléculas calientes de aire emitidas por el tubo de escape de un motor o la luz que rodea una bombilla representan un estado de alta entropía en el que se producen irrecuperables pérdidas de utilidad.

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La atmósfera

La atmósfera terrestre (troposfera y estratosfera) es tan delgada que, dibujando el planeta con un diámetro de 10 cm, tendría un espesor de unos 0’4 milímetros, equivalente al grosor de una línea de lápiz. Sin embargo, esta delgada capa gaseosa posee una importancia crítica para mantener el balance energético de la Tierra.

El planeta es adecuado para el desarrollo de la vida debido a que su atmósfera el llamativamente diferente de la de sus vecinos más próximos. La atmósfera de Venus está compuesta en un 96 por ciento de CO₂, con un 3’5 por ciento de nitrógeno y trazas de gases nobles. La atmósfera de Marte contiene un 95’3 por ciento de CO₂, un 2’7 por ciento de nitrógeno, 1’6 por ciento de argón y también trazas de agua y O₃. Una atmósfera parecida a la terrestre determinaría que en la superficie marciana la temperatura sería superior a los 200º C y la presión de unos pocos MPa. En tales condiciones no podría existir vida compleja basada en el carbono con tejidos húmedos.

Hay pocas dudas de que la primera atmósfera de la Tierra contuviera abundante CO₂, pero no está claro si su posterior desaparición se debió exclusivamente a procesos geoquímicos inorgánicos (sobre todo a la pérdida de ácido carbónico), o si los primeros organismos fueron importantes en la posterior conversión de CO₂ en sedimentos de CaCO₃. Parece claro, por el contrario, que la fotosíntesis llevada a cabo inicialmente por bacterias fue la responsable de la transformación de la atmósfera sin oxígeno en el Arcaico.

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Hace ya algunos años que Isaac Asimov escribió por encargo algunos ensayos que, como era su costumbre, comenzaba explicándonos el origen y en general,  en esta ocasión los titulaba:

“EL SECRETO DEL UNIVERSO” Y, como es Natural, en cada uno de ellos nos hablaba de una cuestión diferente y que podía despertar nuestra curiosidad. Pero pasemos a leerlo como él los escribió (en este caso, sólo uno de ellos).

En 1958 Robert P. Mills, que entonces dirigía The Magazine of Fantasy and Science Fiction, me preguntó si estaría dispuesto a escribir una columna mensual sobre temas científicos para la revista. Las condiciones eran que tenía que entregarla antes del cierre de la edición de cada mes, y a cambio me pagarían una pequeña cantidad (que no era lo más importante) y disfrutaría del privilegio de escribir sobre lo que quisiera, sin que el director hiciera ninguna sugerencia u objeción (lo cual era de una importancia capital).

Acepté inmediatamente, sin disimular mí alegría. No podía saber cuánto duraría este acuerdo; parecía bastante probable que después de un periodo más bien corto de tiempo ocurriera algo que lo diera por terminado. La revista podía dejar de publicarse, o podía llegar un nuevo director que no quisiera mi columna científica, o que me quedaría sin temas, o que no tuviera tiempo o salud para hacerlo. ¿Quién sabe?

Pero no ocurrió nada de eso. En el momento de escribir estas páginas, estoy celebrando el trigésimo aniversario de mi columna científica. No ha dejado de aparecer en ningún número. Ni Mills ni sus dos sucesores, Avram Davidson y Edward L. Ferman, han hecho jamás ninguna sugerencia u objeción, y tampoco han mostrado ni la más mínima intención de dejar de publicarla.

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De las Nebulosas Planetarias se ha hablado aquí muy ampliamente en otras ocasiones, y, todos sabemos su origen y evolución a partir de una estrella mediana como nuestro Sol que, al final de su vida, se transmuta en algo parecido a lo que aquí contemplamos.

En cuqlquier sitio que miremos nos darán la misma explicación que aparece debajo de esta imagen.

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El Tiempo, el Universo, el Inicio de todo

Se han llevado a cabo muchos modelos y las distintas teorías que circulan por ahí nos hablan de muchas cuestiones. Sin embargo, la relatividad general predice que tiene que haber una singularidad en el pasado, y cerca de esa singularidad la curvatura (del espacio) debe de ser muy alta; la relatividad clásica se anula, y habrá que tomar en cuenta los efectos cuánticos. A fin de comprender las condiciones iniciales del universo, debemos dirigirnos a la mecánica cuántica, y el estado cuántico del universo determinará las condiciones del universo clásico.

En realidad, lo que allí surgió fue una descripción de evolución cósmica de una extraña belleza. Todas las líneas del universo divergen de la singularidad de la génesis, como las líneas de longitud proceden del polo norte en el globo terráqueo.

Algunos dicen que la pregunta de cuándo empezó el tiempo o cuándo terminará no tiene ningún sentido: “Si es correcta la afirmación de que el espacio-tiempo es finito pero limitado -dijo Hawkins en una ocasión-, el Big Bang es más bien como el polo norte de la Tierra. Preguntar qué ocurre antes del Big Bang es como preguntas que ocurre en la superficie de la Tierra dos kilómetros al norte del Polo norte. Es una pregunta sin sentido.”

El tiempo imaginario, en opinión de Hawkins, era el tiempo de antaño y el tiempo futuro, y el tiempo que nosotros conocemos no es más que la sombra de la simetría rota del tiempo original. Cuando una calculadora contesta “error” si se le pregunta el valor de la raíz cuadrada de -1, nos está diciendo, a su modo, que ella pertenece a este universo, y no sabe como indagar en el universo como era antes del momento de la génesis. Y este es el estado de la ciencia, hasta que tengamos las herramientas para explorar el régimen muy diferente que prevalecía cuando empezó el tiempo.

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