Què sobre la ciència?
Maig 2016. Muero por dentro, de Robert Silverberg
ENTROPIA
Una safata carregada de copes, gots i plats es desploma sobre el paviment convertint-lo en un mar de miques. Sobre aquest sòl ha tingut lloc un procés irreversible en el qual, de cap manera, la vaixella recuperarà la seva forma original de manera espontània. El estrepitós desordre que s'ha produït obeeix a un principi fonamental de la física, en particular, de la termodinàmica, on s'afirma que el desordre de l'univers sempre tendeix a augmentar.
Del grec “ἐντροπία”: volta, retorn. Magnitud termodinàmica simbolitzada per S introduïda per Clausius que expressa la funció d'estat d'un sistema aïllat. Carnot ja havia establert que les transformacions d’energia només són possibles com a conseqüència de diferències prèvies d’intensitat (principi de Carnot). El calor només pot, doncs, transformar-se en treball quan passa d’una font calent a una altra més freda. Però en aquest procés se segueix desprenent calor que ja no pot transformar-se en treball. Per això, un sistema aïllat va progressivament igualant les seves diferències d’intensitat fins a assolir] una temperatura uniforme. En aquest estat d’uniformitat ja no és possible cap altra transformació, el que es coneix com mort tèrmica d’un sistema. L’entropia es defineix com a:
on S1 -S2 expressa la variació d’entropia en dos estats diferents, dQ expressa la quantitat de calor i T, la temperatura absoluta. La unitat d'entropia és el «clausius», o variació entròpica experimentada per un sistema que absorbeix un joule a la temperatura d'un kelvin. En un procés reversible que precisa la concurrència de dues fonts tèrmiques, l’entropia es manté constant, ja que el sistema i les fonts es compensen mútuament. En canvi, en un procés irreversible sempre hi ha un augment de l’entropia. El final del procés condueix a la mort tèrmica, que coincideix amb el seu grau d’estabilitat màxima, o grau de major probabilitat. Aquesta magnitud expressa també el grau de desordre molecular d’un sistema: quant més gran és el desordre d'un sistema més gran és la seva entropia. Aquesta última formulació expressa la relació entre l’entropia i la probabilitat termodinàmica (W), que es formalitza com: S = k [ln] W (on k és la constant de Boltzmann). Així, per exemple, un sòlid cristal·lí té una estructura definida i ordenada amb menor entropia (més ordenat) que el mateix material fos, en què les seves molècules no estan estructurades a la xarxa cristal·lina (menys ordenat). Ja que l’entropia és també una mesura de la probabilitat, en cosmologia s’ha especulat que el destí sencer de l’univers és la mort tèrmica, estat final de plena igualació o de màxim desordre. Això suposa que tot procés és irreversible, de manera que el creixement de l’entropia seria també una mesura de l'anomenada fletxa del temps. En canvi, els fenòmens vitals (especialment el creixement i la reproducció) manifesten una entropia negativa o neguentropia, ja que tendeixen a formar ordre a partir d’estats menys ordenats. No obstant això, en el còmput global, a causa de les necessitats de nutrició i al metabolisme, també els organismes vius contribueixen al creixement de l’entropia.
Aquesta magnitud termodinàmica també ha estat utilitzada en l’àmbit de la teoria de la informació i en la cibernètica. En aquest cas representa la mesura de la incertesa existent davant un conjunt de missatges, del qual va a rebre's un sol. És a dir, si per a un llenguatge hi ha N símbols i cadascun d’ells té una probabilitat pi, la suma dels productes de cada probabilitat pel seu logaritme (amb signe canviat) defineix l’entropia de la font, de manera que
A l'usar logaritmes amb base dos s’obté l’entropia en bits, i expressa el contingut mitjà d’informació d’un símbol per a un conjunt de N elements.
L'entropia en el camp de la lingüística La forma en la qual s'organitza i difon la informació en un discurs és un dels temes més rellevants i susceptibles de recerca per a la lingüística. I gràcies a l'entropia pot realitzar-se una anàlisi més profunda de la comunicació. En el cas de la comunicació escrita el problema és senzill d'analitzar (les unitats bàsiques, les lletres, es troben ben definides); si es desitja comprendre a fons el missatge és possible decodificarlo amb exactitud i comprendre tant el que s'ha dit literal com figurat. Però en el llenguatge oral, la cosa canvia una mica, presentant algunes complicacions. No és senzill determinar en el discurs oral els elements fonamentals del codi; les paraules sonen diferents segons per qui les pronunciï i, d'igual manera, poden tenir significats diversos. No és suficient per tant classificar-les en fonemes vocàlics i consonàntics perquè això no ens permetria entendre com s'organitza la informació perquè, per exemple, si se suprimeixen fonemes vocàlics, no és possible comprendre el missatge. Segons un estudi realitzat a la Universitat de Wisconsin-Madison una bona forma d'aïllar i comprendre el codi oral és a través de la descomposició espectral dels senyals sonors. Gràcies a aquesta tècnica s'intenta comprendre com la còclea filtra i analitza el li arriba. La còclea és la part de les nostres oïdes que té la funció de transformar els sons en senyals elèctrics i enviar-les directament al cervell. Per dur a terme aquest experiment es va utilitzar una unitat de mesura que es coneix com a “entropia espectral en escala coclear”(CSE), la mateixa permet establir connexions entre un senyal i la que la precedeix; decidint què possibilitats hi ha de predir un senyal partint de l'anterior. Els resultats van retornar que com més semblants són dos senyals, més fàcil és predir la segona; això significa que la informació que prenem de la segona és gairebé nul·la. Així mateix com més difereixin entre si, major serà la informació que aporti el segon senyal, per la qual cosa si és eliminada provocarà conseqüències considerables en la comprensió del discurs.