Del griego κοσμολογία («cosmologuía», compuesto por κόσμος, /kosmos/, «cosmos, orden», y λογια, /loguía/, «tratado, estudio») concepción total de la realidad universal, denominada también «Filosofía de la naturaleza», que estudia todo lo relacionado con el universo: su origen, su forma, su tamaño, las leyes que lo rigen y los elementos que lo componen.

El espacio físico es el lugar donde se encuentran los objetos y en el que los eventos que ocurren tienen una posición y dirección relativas. El espacio físico es habitualmente concebido con tres dimensiones lineales, aunque los físicos modernos usualmente lo consideran, con el tiempo, como una parte de un infinito continuo de cuatro dimensiones conocido como espacio-tiempo, que en presencia de materia es curvo. En matemáticas se examinan espacios con diferente número de dimensiones y con diferentes estructuras subyacentes. El concepto de espacio es considerado de fundamental importancia para una comprensión del universo físico aunque haya continuos desacuerdos entre filósofos acerca de si es una entidad, una relación entre entidades, o parte de un marco conceptual.

El tiempo (del latín tempus) es una magnitud física con la que se mide la duración o separación de acontecimientos.

El tiempo permite ordenar los sucesos en secuencias, estableciendo un pasado, un futuro y un tercer conjunto de eventos ni pasados ni futuros respecto a otro.

En mecánica clásica a esta tercera clase se llama presente y está formada por eventos simultáneos a uno en particular.

En mecánica relativista el concepto de tiempo es más complejo: los hechos simultáneos (presente) son relativos al observador, salvo que se produzcan en el mismo lugar del espacio; por ejemplo, un choque entre dos partículas.

Su unidad básica en el Sistema Internacional es el segundo, cuyo símbolo es s (debido a que es un símbolo y no una abreviatura, no se debe escribir con mayúscula, ni se escribe como seg, sg o sec, ni agregando un punto posterior).

El tiempo ha sido durante mucho tiempo un importante tema de estudio en la religión, la filosofía y la ciencia, pero definirlo de manera aplicable a todos los campos sin circularidad ha eludido sistemáticamente a los estudiosos. No obstante, campos tan diversos como los negocios, la industria, los deportes, las ciencias y las artes escénicas incorporan alguna noción de tiempo en sus respectivos sistemas de medición.

Filosofía del espacio+tiempo

Es el modelo matemático que combina el espacio y el tiempo en un único continuo como dos conceptos inseparablemente relacionados. En este continuo espacio-temporal se representan todos los sucesos físicos del Universo, de acuerdo con la teoría de la relatividad y otras teorías físicas. La expresión espacio-tiempo ha devenido de uso corriente a partir de la teoría de la relatividad especial formulada por Einstein, siendo esta concepción del espacio y el tiempo uno de los avances más importantes del siglo XX en el campo de la física.

De acuerdo con la teoría de la relatividad de Einstein, el tiempo no puede estar separado de las tres dimensiones espaciales, sino que al igual que ellas, este depende del estado de movimiento del observador, por ejemplo, alguien que viaja al 90% de la velocidad de la luz, percibe el tiempo diferente de alguien que viaja al 1%. En esencia, dos observadores medirán tiempos diferentes para el intervalo entre dos sucesos, la diferencia entre los tiempos medidos depende de la velocidad relativa entre los observadores. Si además existe un campo gravitatorio también dependerá la diferencia de intensidades de dicho campo gravitatorio para los dos observadores.

En la matemática moderna los espacios matemáticos están definidos como conjuntos con alguna estructura añadida. Con frecuencia se describe como los diferentes tipos de variedades, que son espacios que se aproximan al espacio euclídeo, cuyas sus propiedades se definen en gran medida por la conexión local de los puntos que se encuentran en cada una de ellas. Sin embargo, hay muchos objetos matemáticos diversos que son llamados espacios. Por ejemplo, los espacios de funciones en general no tienen estrecha relación con el espacio euclídeo.

La geometría clásica fue una de los primeros desarrollos de la matemática que trató de capturar y formalizar la noción intuitiva de espacio físico. La geometría muy probablemente se originó en problemas prácticos relacionados con la agrimensura.

Un refinamiento de la geometría clásica consistió en definir la estructura de espacio vectorial normado a partir de las propiedades particulares del espacio euclídeo. En un espacio de ese tipo se pueden definir distancias (y por tanto áreas o volúmenes) y se pueden formalizar otras nociones métricas.

El espacio es una de las pocas magnitudes fundamentales de la física, en el sentido de que no se puede definir a través de otras magnitudes físicas fundamentales, al no conocerse nada más fundamental en la actualidad. Por otra parte, puede estar relacionada con otras magnitudes fundamentales. Así, como otras magnitudes fundamentales (como tiempo y masa), el espacio puede ser explorado a través de la medición y el experimento.

La astronomía es la ciencia relacionada con la observación, análisis y medición de los objetos del espacio exterior.

Los descubrimientos de Einstein demostraron que estos pueden combinarse matemáticamente en un objeto llamado espacio-tiempo

Uno puede moverse libremente en el espacio pero no en el tiempo. Así, el tiempo y las coordenadas del espacio son tratados de manera diferente en la relatividad especial (en donde el tiempo a veces se considera una coordenada imaginaria) y en la relatividad general (donde se usan diferentes para los componentes espaciales y temporales de la métrica del espacio-tiempo).

Además, en la teoría de la relatividad general de Einstein, se postula que el espacio-tiempo está distorsionado geométricamente (curvado) cerca de masas gravitacionalmente significativas.​

Hay experimentos en curso para intentar medir directamente ondas gravitacionales. Esto es esencialmente soluciones a las ecuaciones de la relatividad general, que describen ondas del espacio-tiempo en movimiento. Pruebas indirectas de esto se han encontrado en el movimiento de los sistemas binarios de Hulse-Taylor.

La teoría de la relatividad conduce a la cuestión cosmológica de cuál es la forma del universo y de dónde procede el espacio.

La forma general del espacio no se conoce, se sabe que el espacio se expandió muy rápidamente debido a la inflación cósmica.

La comprensión de la creación de pares de partícula y antipartícula llevó a la comprensión de que escalas muy pequeñas del orden de la longitud de Planck el espacio-tiempo tendría que diferir notablemente del modelo de variedad diferenciable usado en la teoría de la relatividad general. Actualmente (2022) no se dispone de ninguna teoría exacta y completa de gravedad cuántica, es decir, no se de una teoría cuántica de campos para el campo gravitatorio, aunque se intuyen algunas de las consecuencias que dicha teoría tendría para la estructura del espacio-tiempo. La intuición de la mayor parte de físicos actuales, es que a muy pequeña escala el espacio-tiempo podría ser «hervidero» de partículas y antipartículas virtuales que hacen que a muy pequeña escala el espacio-tiempo parezca una espuma cuántica aleatoria y altamente irregular y cambiante.

La Medición del espacio físico ha sido importante desde hace mucho tiempo. Sistema Internacional de Unidades, (SI), es ahora el más comúnmente utilizado en la medición del espacio, y es casi universalmente utilizado dentro de la ciencia.

En la actualidad, el intervalo de espacio estándar, llamado metro patrón o simplemente metro, es definido como la distancia recorrida por la luz en el vacío durante un intervalo de exactamente 1 / 299.792.458 de segundo. Esta definición, junto con la definición actual de segundo, se basa en la teoría de la relatividad especial en la cual la velocidad de la luz desempeña el rol de una constante fundamental de la naturaleza.

La geografía es la rama de la ciencia relacionada con la identificación y descripción de la Tierra, La cartografía es la asignación de espacios para permitir una mejor navegación,

El espacio geográfico es habitualmente considerado como el terreno que puede ser apropiado (en cuyo caso es visto como finca, parcela o territorio). Mientras que algunas culturas basan sus leyes en la propiedad privada del espacio, otras se identifican con enfoques comunales de la propiedad de la tierra, mientras que algunas otras, como los aborígenes australianos, en vez de considerar la tierra como propiedad, invierten la relación y se consideran propiedad de la tierra que habitan.

La propiedad del espacio no está restringida a la tierra. La propiedad del espacio aéreo y de las aguas internacionales es decidida internacionalmente. Otras formas de propiedad han sido recientemente establecidas a otros espacios; por ejemplo, las bandas de frecuencia de radio del espectro electromagnético o el ciberespacio.

El espacio público es el lugar donde cualquier persona tiene el derecho de circular, en oposición a los espacios privados, donde el paso puede ser restringido, generalmente por criterios de propiedad privada, reserva gubernamental u otros. Por tanto, es aquel espacio de propiedad pública, dominio y uso público.

Los psicólogos comenzaron por primera vez a estudiar cómo percibimos el espacio en la mitad del siglo XIX. Todo lo concerniente a esos estudios es ahora una rama de la psicología. Los psicólogos analizan la percepción del espacio en lo relacionado con cómo reconocemos un objeto físico o percibimos sus interacciones.

Estudios más especializados incluyen la percepción amodal y la permanencia de los objetos. La percepción de los alrededores es importante debido a su relevancia necesaria para la supervivencia, especialmente con respecto a la caza y la autoconservación así como para la idea del espacio personal.

Se han encontrado fobias relacionadas con el espacio, incluyendo la agorafobia (el miedo a los espacios abiertos), la astrofobia (el miedo al espacio celeste) y la claustrofobia (el miedo a los espacios cerrados).

La gravedad es un fenómeno natural por el cual los objetos con masa son atraídos entre sí, efecto mayormente observable en la interacción entre los planetas, galaxias y demás objetos del universo. Es una de las cuatro interacciones fundamentales que origina la aceleración que experimenta un cuerpo físico en las cercanías de un objeto astronómico. También se denomina interacción gravitatoria o gravitación.

Si un cuerpo está situado en las proximidades de un planeta, un observador a una distancia fija del planeta medirá una aceleración del cuerpo dirigida hacia la zona central de dicho planeta, si tal cuerpo no está sometido al efecto de otras fuerzas. La Oficina Internacional de Pesas y Medidas estableció en 1901 una gravedad estándar para la superficie de la Tierra, acorde al Sistema Internacional, con un valor fijo de 9,80665 m/s².

• Campo Gravitatorio e Intensidad
• Gravedad Cuántica
• Gravedad Inducida
• Gravedad Entrópica

El Gran Atractor es una anomalía gravitatoria, situada en el supercúmulo Laniakea, que arrastra a las galaxias en un radio de más de 300 millones de años luz de distancia.

Laniakea, conformado por más de 100 000 galaxias, contiene al supercúmulo de Virgo, donde está nuestro grupo local de galaxias, que incluye la Vía Láctea.

Todas estas galaxias presentan un desplazamiento al rojo, de acuerdo con la ley de Hubble, como si se alejasen de nosotros, pero las variaciones en su desplazamiento al rojo son suficientes para revelar la existencia de una concentración de masa equivalente a decenas de miles de galaxias. De hecho, existen galaxias que se encuentran justo detrás de esa zona hipermasiva que debido a la colosal atracción gravitatoria ejercida sobre las mismas presentan un corrimiento al azul.

El Gran Atractor en sí mismo se está moviendo hacia el Supercúmulo de Shapley.​ Estudios astronómicos recientes realizados por un equipo de astrofísicos sudafricanos revelaron un supercúmulo de galaxias, denominado Supercúmulo de Vela, en la ubicación teórica del Gran Atractor.​

En febrero de 2016, un equipo de científicos de la Universidad de Australia Occidental y de la Universidad de Curtin de Australia, dirigidos por Lister Staveley-Smith, anunciaron en la página web del Centro Internacional de Investigación por Radioastronomía (ICRAR) que habían registrado 883 galaxias previamente ocultas tras la Vía Láctea en la región del Gran Atractor, un tercio de las cuales eran galaxias desconocidas hasta entonces. Las galaxias, que están a 250 millones de años luz de la Tierra, fueron descubiertas con un radiotelescopio del Observatorio de Parkes de la CSIRO, que estaba equipado con un receptor especial para este fin.​ Sin embargo, este descubrimiento no proporcionó la explicación esperada para la falta de masa en el Gran Atractor.

Los primeros indicios de una desviación de la expansión uniforme del universo se conocieron en 1973 y nuevamente en 1978. La ubicación del Gran Atractor se determinó finalmente en 1986, y se sitúa en un lugar a una distancia de entre 150 y 250 millones de años luz (entre 47 y 79 megapársecs) (esta última es la estimación más reciente) de la Vía Láctea, en dirección de la constelación Triangulum Australe («Triángulo Austral») y la constelación Norma («Escuadra del Carpintero»). Mientras que los objetos en esa dirección se encuentran en la zona vacía (la parte del cielo nocturno oscurecida por la Vía Láctea) y son, por lo tanto, difíciles de estudiar con longitudes de onda visibles, observaciones con rayos X han revelado que la región del espacio está dominado por el cúmulo de Norma (ACO 3627), un cúmulo masivo de galaxias, muchas de las cuales están colisionando con sus vecinas y emiten grandes cantidades de ondas de radio.

En 1992, gran parte de la señal aparente del Gran Atractor se atribuyó al efecto del Sesgo de Malmquist. En 2005, los astrónomos llevaron a cabo un estudio de rayos X de una parte del cielo conocida como la Zona vacía (CIZA), el cual informó de que el Gran Atractor en realidad tenía solo una décima parte de la masa que los científicos habían calculado originalmente. El estudio también confirmó las teorías anteriores de que la Vía Láctea en realidad está siendo atraída hacia un grupo mucho más masivo de galaxias cercanas al Supercúmulo de Shapley, que se encuentra más allá del Gran Atractor.

El Flujo oscuro es una tendencia de velocidad de las galaxias a moverse en una dirección que se pensaba era causada por el Gran Atractor, pero ahora las teorías apuntan hacia «afuera» del universo observable.

El propuesto supercúmulo Laniakea se define como la cuenca del Gran Atractor. Abarca aproximadamente cuatro supercúmulos de galaxias principales, incluyendo los antiguos supercúmulos de Virgo e Hydra-Centaurus, y se extiende a lo largo de 500 millones de años luz. Dado que no es lo suficientemente denso como para estar ligado gravitacionalmente, debería dispersarse a medida que el universo se expande, pero en cambio está anclado por un punto focal gravitacional. Así, el Gran Atractor sería el núcleo del nuevo supercúmulo.

En 2016, un equipo multinacional de investigadores sudafricanos, europeos y australianos encabezados por la astrónoma sudafricana Renée C. Kraan-Korteweg anunció el descubrimiento del Supercúmulo de Vela en la región del Gran Atractor que explicaría en gran medida el misterio de la atracción gravitatoria de este último. Utilizando datos del espectrógrafo AAOmega, el Telescopio Anglo-Australiano de 3,9 m, y el Gran Telescopio de África Austral, los astrónomos detectaron una región de sobredensidad galáctica consistente con la designación de «supercúmulo», que proporciona la explicación necesaria para una anomalía gravitacional en la vecindad del Supercúmulo de Shapley donde se teorizó que se encontraba el Gran Atractor.

La escala de Kardashov es un método para medir el grado de evolución tecnológica de una civilización.

Tiene tres categorías, llamadas Tipo I, II y III, basadas en la cantidad de energía que una civilización es capaz de utilizar de su entorno. Estos tipos, que se incrementan de manera exponencial, también denotan el grado de colonización del espacio. En términos generales, una civilización de Tipo I ha logrado el dominio de los recursos de su planeta de origen, Tipo II de su sistema planetario, y Tipo III de su galaxia.​

La civilización humana tendría actualmente un valor de 0,73 en dicha escala, con cálculos que sugieren que podríamos alcanzar el estado Tipo I en unos 100-200 años, el Tipo II en unos cuantos miles de años, y el Tipo III entre 100 000 a un millón de años.

Uso de energía

La energía es una cantidad estática y se denota en julios (J). La potencia es una medida de transferencia de energía a través del tiempo, y se denota en vatios (W), esto es, julios por segundo. Los tres niveles de la escala de Kardashov se pueden cuantificar en unidades de potencia (vatios) y se representan en una escala creciente logarítmica.

• Tipo I – Una civilización que es capaz de aprovechar toda la potencia disponible en un único planeta, aproximadamente 10¹⁶ W. La cifra puede ser bastante variable; la Tierra tiene una energía disponible de 1,74×10¹⁷ W. La definición original de Kardashov era de 4×10¹² W.
• Tipo II – Una civilización que es capaz de aprovechar toda la potencia disponible de una única estrella, por ejemplo mediante una esfera de Dyson, aproximadamente 10²⁶ W. De nuevo, la cifra puede ser variable; el Sol emite aproximadamente 3,86×10²⁶ W. La cifra que daba Kardashov era de 4×10²⁶ W.
• Tipo III – Una civilización que es capaz de aprovechar toda la potencia disponible de una sola galaxia, aproximadamente 10³⁷ W. Esta cifra es extremadamente variable, ya que las galaxias tienen un rango de tamaños muy amplio. La cifra original de Kardashov fue de 4×10³⁷ W.

Todas estas civilizaciones son totalmente hipotéticas hoy en día, y, aunque la escala se usa por científicos del SETI, también lo usan autores de ciencia ficción y futurólogos como marco de trabajo teórico.

Los siguientes dos tipos son propuestas adicionales no hechas por Kardashov.

• Una civilización de Tipo IV puede aprovechar la energía de un supercúmulo galáctico o incluso la totalidad de energía del universo visible. Se ha sugerido el Tipo IV como el límite teórico de la escala kardashev.
• Una civilización Tipo V puede aprovechar la energía de múltiples universos.

Fuentes de energía

Artículo principal: Fuente de energía

Civilización Tipo I

• Aplicación a gran escala de la energía de fusión: de acuerdo con la equivalencia entre masa y energía, el Tipo I implica la conversión de 2 kg de materia en energía por segundo. Una liberación de energía equivalente podría, teóricamente, ser alcanzada por la fusión de aproximadamente 280 kg de hidrógeno en helio por segundo,​ es decir, a una tasa equivalente a 8,9×10⁹ kg/año. Un kilómetro cúbico de agua contiene 10¹² kg de hidrógeno, y los océanos de la Tierra contienen 1,3×10⁹ km cúbicos de agua, por lo tanto los humanos en la Tierra pueden sostener esta tasa de consumo por escalas de tiempo geológicas.
• La antimateria en grandes cantidades tendría un mecanismo para producir energía a una escala muy superior al nivel actual de nuestra tecnología. En las colisiones de antimateria-materia, toda la masa invariante de las partículas es convertida en energía electromagnética. Su densidad energética (energía liberada por masa) es casi 4 veces más grande que la usada por la fisión nuclear y 2 veces la magnitud del mejor rendimiento posible de una fusión nuclear. La reacción de 1 [kg] de antimateria con un 1 kg de materia produciría 1.8×10¹⁷ J (180 petajulios) de energía.​ A pesar de que la antimateria es, a veces, propuesta como una fuente de energía, esto no es factible. La antimateria producida artificialmente —de acuerdo al entendimiento actual de las leyes de la física— implica primero la conversión de energía en masa, por lo que no hay resultados netos de ganancia. Crear antimateria artificial es solo utilizable como medio de almacenamiento de energía, no como una fuente de energía, a menos que el futuro desarrollo tecnológico (contrario a la conservación del número bariónico, y una violación CP a favor de la antimateria) permita la conversión de materia ordinaria a antimateria. Teóricamente, en el futuro los humanos podrían tener la capacidad de cultivar y cosechar una serie de fuentes naturales de antimateria.​
• La energía renovable, a través de la conversión de luz solar en electricidad – ya sea mediante células fotoeléctricas o energía termosolar de concentración o indirectamente a través del viento o la energía hidroeléctrica o el uso intensivo de la conversión del gradiente térmico oceánico, aerogeneradores y energía maremotriz para extraer y aprovechar la energía recibida por el océano terrestre por parte del Sol. No existe ninguna forma conocida para la civilización humana para usar el equivalente de energía solar absorbida por la Tierra sin recubrir completamente la superficie con estructuras hechas, lo que no es posible con la tecnología actual. Sin embargo, si la civilización construye grandes satélites de energía solar espacial, los niveles de energía del Tipo I podrían ser alcanzables.

Civilización Tipo II

Las civilizaciones del Tipo II pueden utilizar las mismas técnicas usadas por las civilizaciones Tipo I, pero aplicadas a un gran número de planetas en muchos sistemas solares.

• Una esfera de Dyson y construcciones similares son megaestructuras hipotéticas originalmente descritas por Freeman Dyson como un sistema de satélites de energía solar destinados a encerrar a una estrella y capturar la mayor parte o la totalidad de su producción de energía.​
• Una forma más exótica de generar energía utilizable sería alimentar una masa estelar en un agujero negro con masa estelar para generar energía reutilizable, y recoger los fotones emitidos por el disco de acrecimiento.​ Un poco menos raro sería simplemente capturar los fotones que escapan del disco de acrecimiento, reduciendo así el momento angular de un agujero negro, más conocido como el proceso Penrose.
• La elevación de las estrellas es un proceso donde una civilización avanzada podría eliminar una parte sustancial de la materia de una estrella de una manera controlada para otros usos, es decir utilizar toda la emisión de energía de una estrella.
• La antimateria es la mayoría de las veces producida como un subproducto de una serie de procesos de ingeniería de gran escala (como la ya mencionada elevación de una estrella), y por lo tanto puede ser reciclada.
• En múltiples sistemas estelares con un número suficiente estrellas, que absorban una pequeña pero significativa fracción de la emisión de cada estrella individual.
• También es posible que hayan desarrollado fuentes de energía aún desconocidas.

Civilización Tipo III

Un ejemplo común de una civilización ficticia capaz de alcanzar el Tipo III es el Imperio Galáctico que aparece en muchas obras de ópera espacial. Estas civilizaciones utilizan la energía de una manera masiva, generalmente entre el Tipo II y III. Las civilizaciones del Tipo III pueden utilizar las mismas técnicas usadas por las civilizaciones Tipo II, pero aplicadas a todas las estrellas posibles en una o más galaxias individuales.​

• Además son capaces de aprovechar la energía liberada de un agujero negro supermasivo los cuales se cree que existen en el centro de la mayoría de las galaxias.
• Los agujeros blancos, si existiesen, teóricamente podrían proporcionar grandes cantidades de energía de la recolección de la materia expulsada al exterior.
• La captura de energía del brote de rayos gamma es otra fuente, teórica, posible de energía para una civilización altamente avanzada.
• La emisión de los cuásar puede ser fácilmente comparable a las pequeñas galaxias activas, y podrían proveer una fuente masiva de energía

Se han propuesto varias extensiones de la escala, incluyendo una gama más amplia de niveles de potencia (IV y V) y el uso de métricas distintas de poder puro.

Civilización Tipo IV 

Cuando puede controlar o utilizar la totalidad del universo o de tipo V que controlan colecciones de universos. La potencia del universo visible está dentro de algunos órdenes de magnitud de 10 ⁴⁵ W.

Zoltán Galántai ha argumentado que tal civilización no puede ser detectada, ya que sus actividades serían indistinguibles de las obras de la naturaleza.

Michio Kaku en su libro Universos Paralelos, ha discutido una civilización de tipo IV (extragaláctica, que podría aprovechar las fuentes de energía «extra-galácticas», tales como la energía oscura).

En termodinámica, la entropía (simbolizada como S) es una magnitud física para un sistema termodinámico en equilibrio. Mide el número de microestados compatibles con el macroestado de equilibrio; también se puede decir que mide el grado de organización del sistema, o que es la razón de un incremento entre energía interna frente a un incremento de temperatura del sistema termodinámico.

La entropía es una función de estado de carácter extensivo y su valor, en un sistema aislado, crece en el transcurso de un proceso que se da de forma natural. La entropía describe lo irreversible de los sistemas termodinámicos. La palabra «entropía» procede del griego (ἐντροπία) y significa evolución o transformación. Es la manera de expresar matemáticamente este concepto, desde el punto de vista de la probabilidad.

Planteamiento de partida

Cuando se plantea la pregunta «¿por qué ocurren los sucesos en la naturaleza de una manera determinada y no de otra manera?», se busca una respuesta que indique cuál es el sentido de los sucesos. Por ejemplo, si se ponen en contacto dos trozos de metal con distinta temperatura, se anticipa que finalmente el trozo caliente se enfriará y el trozo frío se calentará, finalizando en equilibrio térmico. El proceso inverso, el calentamiento del trozo caliente y el enfriamiento del trozo frío es muy improbable que se presente, a pesar de conservar la energía. El universo tiende a distribuir la energía uniformemente; es decir, a maximizar la entropía. Intuitivamente, la entropía es una magnitud física que, mediante cálculo, permite determinar la parte de la energía por unidad de temperatura que no puede utilizarse para producir trabajo.

La función termodinámica entropía es central para el segundo principio de la termodinámica. La entropía puede interpretarse como una medida de la distribución aleatoria de un sistema. Se dice que un sistema altamente distribuido al azar tiene alta entropía. Un sistema en una condición improbable tendrá una tendencia natural a reorganizarse hacia una condición más probable (similar a una distribución al azar), reorganización que dará como resultado un aumento de la entropía. La entropía alcanzará un máximo cuando el sistema se acerque al equilibrio, y entonces se alcanzará la configuración de mayor probabilidad.

Una magnitud es una función de estado si, y solo si, su cambio de valor entre dos estados es independiente del proceso seguido para llegar de un estado a otro. Esa caracterización de función de estado es fundamental a la hora de definir la variación de entropía.

La variación de entropía nos muestra la variación del orden molecular ocurrido en una reacción química. Si el incremento de entropía es positivo, los productos presentan un mayor desorden molecular (mayor entropía) que los reactivos. En cambio, cuando el incremento es negativo, los productos son más ordenados. Entre la entropía y la espontaneidad de una reacción química se establece una relación que viene dada por la energía de Gibbs.

La panspermia (del griego antiguo πᾶν (pan) ‘todo’ y σπέρμα (esperma) ‘semilla’),​ es la hipótesis que propone que la vida existe en todo el Universo, distribuida por polvo espacial, meteoroides,​ asteroides, cometas,​ planetoides, y también por naves espaciales que transportan contaminación no intencionada por microorganismos.​ La distribución puede haber ocurrido abarcando galaxias y, por lo tanto, puede no estar restringida a la escala limitada de los sistemas solares.​

Aunque la presencia de vida esta confirmada actualmente solo en la Tierra, algunos científicos piensan que la vida extraterrestre no solo es plausible, sino probable o inevitable. Sondas espaciales e instrumentos han comenzado a examinar otros planetas y lunas en el Sistema Solar y en otros sistemas planetarios, en busca de evidencia de vida activa o pasada, y proyectos como SETI intentan detectar transmisiones de radio de posibles civilizaciones extraterrestres.

El concepto de Panspermia no debe ser confundido con el concepto de Creacionismo alienígena, en el cual se postula la intervención directa de una civilización extraterrestre en el proceso.