El desorden es inevitable: el secreto está en la información ✛ ✎

Original: "Thermalization and irreversibility of an isolated quantum system II"
· Xue-Yi Guo
arXiv:2506.01351v5 · 2025-06-02 · arXiv non-exclusive · análisis propio · 1 min
El desorden crece porque la naturaleza borra la información sobre el orden.

Echa un terrón de azúcar en agua: se disolverá y las moléculas se dispersarán uniformemente. Esto es el aumento de la entropía, la medida del desorden. Ludwig Boltzmann pensaba que la causa era la probabilidad: hay más estados caóticos. Pero una nueva prueba demuestra que el sistema borra la información sobre el orden: olvida que el azúcar era un terrón. A nivel cuántico, la información no desaparece, sino que se entrelaza entre las partículas, volviéndose completamente inaccesible, como un libro roto y esparcido al viento: todas las letras están ahí, pero el sentido no se puede recuperar. John von Neumann fue el primero en describir la entropía cuántica, y ahora está rigurosamente demostrado: esta dispersión de datos es inevitable para cualquier sistema con muchas partículas. Por eso el tiempo fluye en una sola dirección: el azúcar disuelto no se puede recomponer, igual que el té nunca se separará en sus componentes. La "memoria" del sistema está borrada. Esta comprensión ayudará a crear nanodispositivos energéticamente eficientes. Pero la sorpresa principal: ni siquiera teóricamente se puede restaurar el orden: la información se convierte en ruido cuántico, como un susurro en una tormenta furiosa.

A la entropía se la llamó en su día «la sombra de la energía», porque muestra cuánta energía se ha perdido irremediablemente para realizar trabajo.

En el relato de Isaac Asimov «La última pregunta», una supercomputadora busca la manera de revertir el aumento de la entropía en el Universo.

S_\tau = -\sum_{m=1}^{d_x} p_{m,0} \ln p_{m,0}
Medida de la falta de equilibrio en la distribución de partículas de tipo τ
S = -\sum_{m=1}^{d_x} \sum_{n=1}^{d_y} p_{m,n,0} \ln p_{m,n,0}
Medida de la falta de equilibrio de todo el sistema
Científicos
Ludwig BoltzmannJames Clerk MaxwellRudolf ClausiusJacob BekensteinStephen HawkingEdward Witten
Conceptos
segunda ley de la termodinámica termalización Ley cero de la termodinámica irreversibilidad equilibrio térmico teorema de equipartición estado térmico propagación de información transporte de calor cuántico entalpía estado de no equilibrio conservación de la energía principio de máxima entropía entropía de Boltzmann distribución de energía límite de Carnot sistema abierto generación de entrelazamiento procesamiento de información inflación eterna