El contador que no cuenta todo

Original: "In-vivo entropy production of A. subaru"
arXiv:2604.00453 · 2026-04-01 · CC BY 4.0 · 2 min
Una estimación de irreversibilidad basada en datos limitados puede quedarse hasta 10²⁵ veces por debajo del gasto energético real.

Cada 140 milisegundos, un pequeño dispositivo conectado al automóvil registraba la velocidad, las revoluciones del motor y la temperatura del refrigerante. Un Subaru corriente circulaba por la carretera y su ordenador de a bordo se convirtió en un laboratorio de medición. Así decidieron los físicos comprobar hasta qué punto un popular indicador estadístico refleja el gasto energético real.

El indicador se llama producción de entropía. Mide cuán irreversible es un proceso: si a partir del registro se puede distinguir el movimiento hacia adelante de una reproducción hacia atrás. En objetos microscópicos, como los flagelos de las bacterias, un valor distinto de cero demuestra que el sistema gasta energía de forma activa. Pero ¿qué ocurre cuando el sistema es grande y su consumo de energía es evidente?

Un contador que marca el gasto de combustible, pero 10²⁵ veces menos que el real.

Los autores reunieron los datos y aplicaron varios métodos de estimación de la irreversibilidad. La dispersión resultó amplia: de 0,02 a 0,8 bit/s. Tras corregir el sesgo, adoptaron una estimación de consenso de unos 0,5 bit/s. A temperatura ambiente, esto corresponde a una potencia de 2×10⁻²¹ J/s. Y la potencia real del motor, estimada a partir del consumo de gasolina, es de 7×10⁴ J/s. Una diferencia de 25 órdenes de magnitud.

Esto es mucho mayor que lo notificado para neuronas (8 órdenes) y células ciliadas (4 órdenes). Al extender las estimaciones a órdenes superiores se observó un crecimiento casi lineal de la irreversibilidad, lo que apunta a una física en escalas temporales muy alejadas del paso de muestreo. Pero incluso con ese crecimiento, la diferencia sigue siendo colosal.

El trabajo demuestra que, en sistemas vivos macroscópicos, la producción de entropía calculada a partir de un conjunto limitado de observables no sirve como indicador útil del consumo energético. Por primera vez se ha hecho una comparación directa con la potencia conocida de un organismo entero. Esto pone en duda la interpretación de la irreversibilidad como medida de la actividad biológica cuando las variables observadas no reflejan la función del sistema.

Tal vez la producción de entropía resulte útil como estadística agregada para detectar la regularidad del ritmo cardíaco, de las ondas cerebrales o del movimiento colectivo de bandadas y flujos de tráfico. Sin embargo, para ello harán falta fundamentos independientes, no relacionados con la energía. Y por ahora, el contador que no cuenta todo nos recuerda algo: no toda medida que parece científica habla de lo que queremos medir.

El automóvil Subaru usado en el experimento tiene transmisión variable continua (CVT), algo que se aprecia en la ausencia de líneas radiales en el gráfico de agrupamiento: unas relaciones de transmisión fijas habrían aparecido como rayos característicos.

k_B T \Sigma \leq W
El producto de la temperatura y la irreversibilidad (en bits/s) no supera la potencia real del sistema.
\Sigma = \lim_{t_{\max}\to\infty} \frac{1}{t_{\max}} D_{KL}(p(X) \| p(\tilde{X}))
La irreversibilidad es igual a la velocidad a la que se separan las distribuciones de probabilidad de las trayectorias hacia adelante y hacia atrás en el tiempo.
Científicos
Ludwig BoltzmannJames Clerk MaxwellRudolf ClausiusJacob BekensteinStephen HawkingEdward Witten
Conceptos
entropía entropía de Boltzmann consumo de energía teorema del límite de Bekenstein irreversibilidad entalpía consumo de energía energía interna land carbon sink estado de no equilibrio exceso infrarrojo