Por Aristarco el Bolchevique

En el mes de agosto explicaba cómo será el final de nuestro querido planeta Tierra dentro de algunos miles de millones de años. No obstante, quedaba una puerta abierta: si sobrevivía a la expansión futura del Sol y no caía en un agujero negro, podía mantenerse íntegra hasta que se acabara el propio universo. Porque si algo es seguro es que nada es eterno, y el universo tal y como lo conocemos no es una excepción.

Trabajo útil, termodinámica y entropía

La Termodinámica es la disciplina de la física que trata de de la transformación del calor en otras formas de energía, y constituye la base para medir la eficacia de los motores. La primera ley de la termodinámica se refiere a que la energía no puede ser creada ni destruida, sólo puede ser transformada.

La segunda ley se puede exponer de varias maneras, viniendo a decir que en cada transformación de la energía se pierde parte de su capacidad para crear trabajo útil. La energía misma no se pierde, puesto que lo prohíbe la primera ley, se transforma en algo llamado entropía.

Para crear trabajo útil a partir de un sistema es necesario que este se halle ordenado, y la entropía mide el desorden de dicho sistema. Un ejemplo muy ilustrativo es el de la cerilla. La cabeza de una cerilla es un objeto de una naturaleza química altamente ordenada. Una vez que se enciende se transforma en gases y humos, algo mucho menos ordenado y de lo que no se puede extraer nada útil.

La entropía ha aumentado considerablemente al encender la cerilla. Para volver al estado original de la cerilla, si es que fuera posible, habría que invertir mucho más trabajo útil del que posteriormente podríamos extraer de su combustión, y en consecuencia no haríamos sino aumentar la entropía más aún.

Cada vez que encendemos una cerilla aumentamos la entropía
del universo y reducimos su capacidad para generar trabajo útil

Por tanto, sucede que en cada proceso de creación de trabajo útil en cualquier lugar, se produce un aumento de la entropía del universo y se pierde parte de su “utilidad”. Algún día toda la energía del universo se habrá transformado en entropía.

Esto en cuanto a la capacidad del universo para generar trabajo, crear estructuras y, en definitiva, para ser útil. En cuanto a su final definitivo como ente hay dos opciones:

Dos posibles escenarios

Como sabemos, la teoría inmensamente aceptada dice que el universo se originó en una gran explosión, llamada comúnmente Big Bang. Desde aquel momento, y como consecuencia del empuje de ese violento nacimiento, se halla en expansión. Mientras, por otro lado, la materia tiende a atraerse por la fuerza de la Gravedad, la cual hace que intente contraerse de nuevo.

El universo nació mediante una gran explosión

La pregunta es si hay bastante materia, y por tanto suficiente interacción gravitatoria entre todos los objetos del Cosmos, para frenar la expansión, y la respuesta cada vez más aceptada es que no la hay. En tal caso viviríamos en lo que se llama un universo abierto.

Sin embargo, no se descartan sorpresas. Se sigue buscando materia que haya escapado hasta ahora a nuestros instrumentos de observación y que podría cambiar las cosas. Es la llamada materia oscura, y hablaré de ella en otra ocasión. Si la gravedad vence a la expansión viviríamos en un universo cerrado

Así las cosas, hay dos posibles finales según el universo sea cerrado o abierto.

Final de un universo cerrado

Tras una expansión cada vez más lenta, el universo comenzará una fase de contracción, pasando por las mismas fases que experimentó en su crecimiento pero en orden contrario.

Según una curiosa teoría, llegados a este punto los acontecimientos se sucederán en sentido inverso a como se vivieron en los tiempos de expansión, es decir, y por poner algunos ejemplos cercanos: en lugar de nacer saldríamos de nuestras tumbas y tras una vida antagónica a la normal volveríamos al útero de nuestras madres; la lluvia sería hacia arriba y el alimento saldría de nuestro estomago en lugar de ser ingerido; los goles saldrían de la portería de fútbol en lugar de entrar.

Esto supondría que la entropía también funcionaría al revés, de forma que comenzaría a disminuir, invirtiendo la segunda ley de la termodinámica. Lógicamente, esta teoría no es fácil de comprobar experimentalmente.

Sea como sea, el universo volverá a contraerse en un único punto, en un proceso que se suele denominar Big Crunch, algo así como gran crujido, y se cree que con posterioridad volvería a renacer en una nueva explosión. Esto sería lo más parecido a un universo eterno, con sucesivas “muertes” y “nacimientos”

Un universo cerrado crecería y volvería a contraerse

Sin embargo, y como ya he dicho, este escenario parece cada vez más descartado

Final de un universo abierto

Los cálculos más recientes indican que dentro de aproximadamente un trillón de años (un 1 seguido de 18 ceros) la materia de las galaxias habrá sido absorbida en su gran mayoría por gigantescos agujeros negros, por lo que el cielo estrellado del que disfrutamos ahora en las noches claras habrá dejado de existir.

La materia acabará en agujeros negros supermasivos como el de esta representación

La poca materia que escape a esto, mucho tiempo después, dentro de 100 billones de trillones de años (un 1 seguido de 32 ceros) habrá ido sufriendo un proceso según el cual sus principales componentes, los protones, se descompondrán. Este es un hecho bastante aceptado, aunque todavía no se ha demostrado de manera experimental que los protones cuenten con una vida finita, pero se está en ello

Finalmente, según el eminente físico Stephen Hawking, también los agujeros negros tienen un final, dado que emiten radiación que les va restando masa, y llegado un momento ni si quiera quedarán estos cuerpos súper masivos en el universo. Dentro de 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 de años (año arriba, año abajo) no quedará ninguna estructura actual del universo y sólo subsistirá una radiación cada vez más dispersa y desordenada. Será el triunfo final de la entropía.

Y este sí que será el fin de los tiempos. Pero no hay que estresarse por esta causa, no será pasado mañana.