Ara ens és més senzill entendre el segon principi de la termodinàmica. Les partícules de lobjecte més calent es mouen amb més rapidesa i xoquen amb els àtoms del cos fred, transferint-los part de lenergia de moviment, és a dir, escalfant-los. Quan els moviments dels grups de partícules sigualin, el sistema haurà assolit el que anomenem equilibri tèrmic, exactament la mateixa temperatura.
El genial Boltzmann ens va obrir els ulls a una realitat microscòpica formada per batibulls de partícules en moviment constant, un embolic tan important que és una ximpleria seguir el comportament individual duna sola de les partícules, simplement perquè aquest comportament és irrellevant des del punt de vista de les propietats globals de lobjecte i, a més, perquè seria extraordinàriament complicat fer-ho. En canvi, Boltzmann ens ensenya que podem derivar propietats i comportaments de la matèria partint duna anàlisi estadística dels seus constituents.
Amb la seva ment estadística, Boltzmann va demostrar que el concepte dentropia de Clapeyron representava, en realitat, el nombre de vegades que es poden reordenar els components microscòpics dun sistema sense que ho puguem distingir. Aquesta reformulació del segon principi de la termodinàmica ja no només parla de la pèrdua denergia de Carnot, o de la transferència de calor de Clapeyron, sinó, ni més ni menys, que de lordre (o, més ben dit, del desordre) a la natura: de com podem reordenar els àtoms dun sistema i obtenir un altre sistema absolutament equivalent i indistingible del primer. Així, dun sistema en què puguem moure els components microscòpics de moltes maneres sense que el conjunt variï en direm que té una gran entropia. I, si ens hi fixem, des daquesta perspectiva hi ha ben poca diferència entre dir «gran entropia» o «gran desordre».
Ens hem daturar un moment en aquest punt, ja que és trencador, i, com veurem de seguida, la causa final que existeixi un temps que va endavant i, per tant, de la nostra pròpia existència. El segon principi de la termodinàmica, emprant aquesta entropia que equival al nivell de desordre, i conservant lenunciat original que deia que lentropia sempre creix, es converteix en una afirmació brutal, que estableix que la natura tendeix sempre a la màxima entropia, és a dir al màxim desordre!9
Amb aquest coneixement, retornem per un instant als dos objectes en contacte, un calent i laltre fred. Inicialment, just abans del contacte, quan observem amb el nostre microscopi mental els seus àtoms en moviment, atribuirem al conjunt una qualificació dordenat. En definitiva, les partícules que es mouen a més velocitat es troben totes concentrades en lobjecte calent, posem per cas el situat a la dreta, i les més lentes a lesquerra en el fred.10 Però a penes una estona després del contacte, el sistema shaurà començat a desordenar, amb àtoms que comencen a moures més ràpids mesclats amb altres més lents arreu, a mesura que la calor es transfereix des del cos calent cap al fred. Finalment, assolit lequilibri tèrmic, i ja sense flux de calor, no podrem distingir on eren originàriament els àtoms ràpids i els lents. És més, podrem agafar imaginàriament11 un àtom qualsevol i mourel de posició sense que ningú ho pugui notar, perquè tots seran equivalents. Podrem fer un immens nombre de moviments, de reordenacions, sense que en realitat canviï res. És a dir, haurem assolit un estat de gran entropia. De gran desordre.
Clapeyron ja ens havia avisat que el mecanisme de transferència de calor havia davançar en una única direcció. I Boltzmann ens diu ara que aquesta direcció unívoca és la del desordre.12
Ja tenim fletxa del temps! Un temps que sempre avança cap al caos. La tendència del nostre univers daugmentar el grau de desordre és el que permet el flux del temps cap endavant.
Ara, amb aquesta importantíssima deducció, podem repassar alguns dels símils que hem emprat anteriorment des de la perspectiva de lentropia i del desordre. Així, el castell de sorra no seria més que una realitat molt més ordenada, és a dir, amb menys entropia, que quan els grans de sorra es troben dispersats per la platja (un estat de més desordre, de més entropia). Lobjectiu que sembla que té la natura daugmentar lentropia és el que farà que el destí evolutiu duna construcció de sorra a la platja sigui acabar en el desordre més absolut, per a frustració del jove constructor. I aquesta mateixa tendència és la que fa que el temps corri en la direcció del desordre, de la destrucció progressiva del castell. És la que li dona direcció unívoca al temps, la que ens permet parlar de passat i futur.
Estarem dacord que el nostre cervell curtcircuitaria si veiéssim els vidres del got trencat aixecar-se espontàniament de terra i ajuntar-se per recuperar el got original. Seria un esdeveniment contra natura, que aniria del desordre a lordre, que disminuiria lentropia, que violaria el segon principi de la termodinàmica. Que trencaria la causalitat. I això només ho podríem aconseguir aportant energia al sistema, fent una despesa.13
La reconstrucció del castell també necessitarà una despesa, una intervenció externa: les mans i lhabilitat dun nen, que socuparà de la restauració del monument a la platja. Però ara el sistema ja no estarà format només pel castell, la sorra, la platja, el sol, el vent i les onades: shi haurà incorporat un nen. Malgrat que, aparentment, amb la seva dedicació lordre de la sorra tornarà a créixer, perquè es formarà un castell, el nou sistema en conjunt (que ara inclou el nen) haurà augmentat el desordre, tal com marca lortodòxia termodinàmica. Aquest augment de lentropia vindrà determinat, entre altres coses, per la despesa energètica del jove, les cèl·lules del qual consumiran nutrients per alimentar els músculs. En aquest procés metabòlic es generarà calor, i part daquesta calor es dissiparà a laire, cosa que crearà un estat clarament més desordenat que quan les seves reserves denergia estaven contingudes dins les estructures moleculars dels sucres mentre circulaven per la sang.
Resumint, la natura, almenys tal com assenyala la comprensió que en tenim, es veu obligada a dirigir-se sempre des dun passat cap a un futur en què lentropia és màxima. És gràcies a aquesta mania de la natura, a la necessitat daugmentar el desordre, el caos, que existeix un temps que sempre va endavant. Que existeix la causalitat que fa que existeixin les coses. Que fa que existim.
El petit dimoni enemic de la termodinàmica
A mitjan segle XIX, el físic escocès James Clerk Maxwell va imaginar una hipotètica manera de violar el segon principi de la termodinàmica. Ho va fer amb un experiment mental, intentant veure on el conduïa.
Imaginem una capsa dividida en dues seccions per una paret, la qual té un petit orifici que permet comunicar els dos costats del receptacle. Carreguem de gas la capsa i esperem. Segons el segon principi i lentropia, el sistema acabarà en un perfecte equilibri, amb el gas distribuït uniformement per la caixa, i les molècules movent-se totes a la mateixa velocitat.