200 años de la Segunda Ley

Es difícil cuantificar, por el gran número de campos que abarca, la influencia de la Segunda Ley en el desarrollo científico y tecnológico, así como en el bienestar, la mejora en el trabajo o el incremento productivo de la Humanidad. Recordemos algunos de los muchísimos ejemplos en los que se aplica y debe cumplirse la Segunda Ley.

El primero de todos fue la máquina de vapor y las aplicaciones a trenes, automóviles, extractores de agua de las minas... Después vinieron otros como la obtención de energía en las centrales eléctricas, las predicciones del tiempo, los avances en las reacciones químicas, la producción de las aleaciones metálicas, la radiación térmica en los satélites y los aviones, las teorías relacionadas con el Universo que van desde el propio Big-Bang a los agujeros negros o la muerte térmica del Universo, la flecha del tiempo, los problemas de orden y desorden, la teoría de la información o las teorías que se están formulando actualmente sobre el origen de la vida.

Como vemos, estamos ante un hecho científico que marcó un antes y un después, no solo en la ciencia, también, de forma directa, en las condiciones de vida de los ciudadanos y en una buena parte de todos los desarrollos tecnológicos.

En 1824 ya había máquinas térmicas que transformaban calor en trabajo. Sin embargo, sus fundamentos teóricos eran muy rudimentarios y las mejoras o nuevos diseños eran, mayoritariamente, fruto de la casualidad y la intuición. En su libro, Carnot presenta los principios científicos que permiten la obtención de energía útil a partir del calor. El principal resultado era que para la producción de trabajo era necesario tener dos focos de calor a diferente temperatura. Uno caliente y otro frío. Las reflexiones que aparecen en el libro contienen la Segunda Ley sin proponer un enunciado. Los enunciados se empezaron a publicar unos quince años más tarde.

Como hemos indicado, la ley se ha aplicado, sin cambios y con éxito, durante estos 200 años. Esto es así debido a que, a diferencia de las leyes sociológicas, que son violadas constantemente por los delincuentes, estafadores, políticos (en muchos países)... las de la física son inquebrantables. Por eso la ciencia avanza con pasos firmes mientras que los avances de los países dependen del mantenimiento de una estabilidad política y racional en el tiempo.

Esta apreciación aparece en los trabajos de un gran número de científicos de renombre. Un par de ejemplos. El astrónomo real inglés A.S. Eddington, que confirmó experimentalmente la teoría de la gravitación de Einstein, escribió: «Si una teoría es contraria a la Segunda Ley no queda más remedio que tirar a la papelera las hojas en las que se han realizado los cálculos». El propio Einstein dijo: «La termodinámica (Segunda Ley) es la única teoría física de contenido universal sobre la que estoy convencido… nunca será derribada». Qué bueno sería en la vida normal tener un arbitro así para las leyes que emanan de los políticos.

Unos quince años después de la publicación del libro de Carnot otros científicos, utilizando las ideas de la obra, divulgaron las primeras definiciones de la Segunda Ley. Además, uno de ellos, Clausius, introdujo a partir de ella una nueva magnitud física, la entropía, inseparable de la Segunda Ley. Actualmente es la única magnitud física que aparece en un extenso grupo de campos del conocimiento: ciencia, economía, sociología, política... Unos cien años después del enunciado, otro grupo de científicos, partiendo del conocimiento microscópico de la materia, formularon la interpretación estadística de la Segunda Ley y enunciaron una definición microscópica para la entropía. Estos hitos han permitido avances espectaculares en ciencia que también se dieron en otros ámbitos, trasladando a ellos, los modelos microscópicos definidos para los sistemas físicos.

Los 200 años del libro de Carnot, y él mismo, merecen no pasar desapercibidos. La definición de la Segunda Ley de la termodinámica ha sido el hecho científico más fundamental en la historia de la Humanidad por muchos motivos. Por su contribución a mejorar las condiciones de vida de los ciudadanos y para el progreso del conocimiento en un gran número de disciplinas, tanto en ciencias naturales y tecnológicas como en ciencias sociales y humanas.