La ciudad como un motor: Energía, entropía y el triunfo del desorden.

La ciudad puede ser el elemento definidor de la civilización humana.

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El camino desde aquellos cazadores-recolectores en la era paleolítica hace 25.000 años atrás hasta la civilización altamente tecnologizada en la cual vivimos ahora pasa directamente a través de las ciudades. Recorriendo ese camino, la construcción de nuestras ciudades siempre ha sido una danza con la Física. En algunos casos esa Física fue explícitamente entendida; en otros, su manifestación fue solamente reconocida posteriormente.

Así como nuestras ciudades se han vuelto más complejas, la física envuelta en su comportamiento y organización se ha vuelto más refinada, fina y profunda.

Hace un mes caminé por las calles de mi pueblo natal Rochester, Nueva York, para discutir una mirada de la física y las ciudades a nivel de calle. Desde la calle, una ciudad es pura física de máquinas simples: bicicletas, buses, autos, etc. Una vez que subes lo suficiente, sin embargo, tus lentes especiales para estudiar la física, te dejan ver la ciudad de una forma completamente nueva.

En vez de simples máquinas, la ciudad se convierte en un amplio sistema interconectado diseñado para transformar energía en trabajo. Visto a través de esos lentes, las ciudades son motores gigantes de calor, y eso las convierte en sujetos de uno de los más profundos principios de toda la física: la omnipresente segunda ley de la Termodinámica.

Antes de comenzar con la segunda ley, sería bueno recordar la primera ley, la cual nos dice que la energía siempre se conserva.

Sube las escaleras y la energía química de tu cereal mañanero se transforma en la energía del movimiento de tus músculos. La energía química originada de tu avena, por supuesto, en la luz del sol via fotones viajando a través del espacio. Tomada como un todo, la energía no se gana ni se pierde. Se transforma de una forma a otra.

En una ciudad tu ves esto todos los días, todo el día. La electricidad viaja a través de cables y se transforma en el movimiento de un ventilador o la luz emanada de un poste en la calle. La primera ley es relativamente fácil de entender y nos hace mucho sentido.

La segunda ley es algo completamente diferente. Habla de las consecuencias de esas transformaciones mandadas por la primera ley. Hay reglas para cómo la energía es transformada – reglas y límites. Más importante aún, la segunda ley nos dice que cuando la energía es usada para hacer algún trabajo útil – como subir una viga metálica a lo alto de un edificio nuevo – algo de aquella energía debe terminar como desperdicio, basura, contaminación o simplemente basura.

El trabajo útil crea desperdicios inutilizables, siempre y para siempre. Esa es la ley, la segunda ley. Aquella conexión entre energía, trabajo y desperdicio es lo que hace a la segunda ley tan profunda y un principio universal.

Usa una carga de carbón para hechar a andar una locomotora a vapor y algo de la energía del carbón termina calentando a la locomotora también, causando deterioro, desarme y el eventual decaimiento. Los físicos llaman a esto la “entropía del desperdicio”. Pero lo que realmente significa es desorden.

Entropía es una bella palabra y una más bella idea aún. Sistemas, tales como una caja de gas, puede estar en muchos estados, con algunos más ordenados que otros. Todos los átomos podrían estar perfectamente ordenados en una esquina. Eso es un orden alto y un estado de entropía bajo. Los átomos podrían estar rebotando dentro de la caja por todos lados. Eso es un orden bajo y un alto estado de entropía.

¿Qué tiene que ver todo esto con la vista de las ciudades desde el techo? En el techo tú puedes realmente escuchar a la ciudad actuando como un gran motor. Los sonidos del tráfico, la música, las construcciones y las sirenas, todos se mezclan juntos en una cacofonía, en un clamor, en un ruido. Pero ¿qué es el ruido en este caso? Es una medida acústica de la segunda ley trabajando. Es la entropía de la ciudad hecha audible.

Cada momento de cada día, vastas cantidades de energía viajan a través de la ciudad en aquellas cañerías que vemos en las calles. La ciudad entonces usa esa energía para hacer trabajo, organizarse a sí misma en vastas arquitecturas de orden. Pero la segunda ley no dejará que la historia termine ahí. Desperdicio, contaminación y desorden deben seguir.

Hay una palabra que aplica al sonido de las ciudades, la cual casi nunca se aplica a la naturaleza: “Estruendo”. El estruendo escuchado en el techo de los edificios como una muralla ascendente de ruido es un testamento a la verdadera naturaleza de las ciudades como motores de organización y dínamos del desorden.

La primera vez que me dí cuenta de este estruendo de entropía acústica, estaba sentado en frente de Manhattan en los precipicios de Weehawken, N.J. Era de noche y la gran ciudad brillaba de horizonte a horizonte. Su bajo murmullo de ruido flotaba como una briza hacia mi, desde una milla de distancia desde el oscuro río. Allí estaba, la segunda ley hecha real en sonido y luz. El gran poder de aquella ciudad – sus vastos flujos convergentes de energía, creando un singular nexo de actividad –  no era más asombroso que la visceral realización de que estaba irradiando desorden como una estrella loca y enojada.

La segunda ley es una cosa de gran belleza, porque es tan real como para una caja de átomos como para una estrella, o una sola célula o una gran ciudad. El dinámico equilibrio de energía y entropía es una ley universal de sistemas en cualquier forma que tomen.

Pero tiene su lado más oscuro, también. La segunda ley es una especie de advertencia para las ciudades y la civilización. No importa que tan inteligentes seamos, siempre habrá desorden, desperdicios y contaminación siguiendo el despertar de nuestro trabajo organizando a la sociedad en ciudades. Hay otra forma de poner la segunda ley que dice que la entropía del universo siempre está aumentando. Así que el trabajo que hacemos para crear y mantener ciudades significa que también estamos elevando el nivel de desorden, desperdicio y contaminación para el planeta como un todo.

La segunda ley nos dice que hacer el trabajo siempre nos lleva a consecuencias no deseadas. Eso es lo que hemos visto suceder con la construcción implacable de nuestras ciudades. ¿Qué más es el calentamiento global sino una indeseada consecuencia de quemar combustibles fósiles para energizar a la altamente organizada cultura que hemos creado?

Vivimos en un momento en que las ciudades están destinadas a convertirse en el modo dominante de la vida humana en el planeta. Pero no sabemos aún si dicho modo puede ser sustentable por más de un siglo o dos. Lidiar con esta pregunta puede solamente significar llegar a un entendimiento de la física de las ciudades – la física de las termodinámicas y su siempre presente segunda ley.

Puedes estar al tanto de lo que Adam Frank está pensando en Facebook y en Twitter @AdamFrank4. Su último libro es acerca del tiempo: Cosmología y Cultura en el crepúsculo del Big Bang. [Copyright 2012 National Public Radio]

Foto del artículo por Sam Javanrouh

Artículo original en Inglés

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