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TEMA: El diablillo de Maxwell
El diablillo de Maxwell 20 Feb 2011 18:00 #1502
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Esta reflexión que comparto con vosotros versa sobre una objeción que aunque es de una precisión científica que creo que se sale del objetivo de la asignatura, puede resultaros interesante desde el punto de vista filosófico.
En la página 866 del texto se habla de la paradoja del diablillo de Maxwell, ideada para cuestionar el carácter absoluto del segundo principio de la termodinámica. Allí se explica el caso hipotético de que un ser diminuto fuera capaz de separar en un gas las moléculas más veloces de las menos sin aportar trabajo, abriendo y cerrando a conveniencia una válvula que separaría dos zonas en las que alojarlas. Así se aumentaría parte de la temperatura de un sistema y se disminuiría la de otro sin aportar trabajo: este “ordenamiento” sin gasto energético contradice la tendencia absoluta de la entropía. Lo que esta paradoja pretendía es defender la postura que Boltzmann y Maxwell sostenían en su interpretación el segundo principio como algo estadístico (las complexiones desordenadas son siempre mucho más probables que las ordenadas, por lo que el conjunto estadísticamente tiende al desorden) frente a quienes lo consideraban un principio absoluto, como Zermelo o Planck. Para refutar esta aparente aporía con la idea de que la entropía nunca decrece en un sistema aislado, el libro dice lo siguiente: “Lo que sucede es que, puesto que nuestro conocimiento es limitado, no podemos conocer las posiciones y velocidades de cada molécula en un instante dado, sino que solo podemos observar valores medios”. Este intento por responder a la paradoja tiene dos posibles interpretaciones:
Tertium datur: La explicación que encontré por Internet y que el libro no menciona no habla del principio de incertidumbre ni de una imprecisión en la práctica, sino de la solución que dio Leo Szilard en 1929 al formular los aspectos relativos a la información y la energía necesaria para la interacción entre el diablillo y el sistema cerrado, enunciando que toda adquisición de información requiere de un gasto energético. Aunque esta solución pueda sonar vagamente más a ingeniería que a física, sí apunta al lugar donde entiendo que reside la trampa de la paradoja: pensar que el hipotético diablillo puede realizar la selección sin consumir energía alguna (abriendo y cerrando la válvula, desde luego, pero también “pensando”, al tener que distinguir una molécula de otra para dejarla o no pasar). El sistema ya no sería aislado y el carácter absoluto del segundo principio, sin que esto lo pruebe, se alejaría al menos de su posible refutación. Termodinámicamente el sistema del gas no estaría aislado con la intromisión del diablillo, por lo que no es lícito hablar de segundo principio que proteger o refutar. Porque, puestos a suponer que hay un diablillo, ¿por qué no un diablillo calculadoramente divino que sí fuera capaz de realizar esos cálculos - tal como querría Maxwell? (Pensemos que algún día podríamos plantearnos con nanotecnología implementar procesadores del tamaño atómico, que pudieran albergar cálculos semejantes). De acuerdo con que el experimento es mental, y podríamos despreciar - como se hace con el rozamiento en otros casos - el trabajo de "abrir y cerrar" la válvula. Pero no el de calcular, el de manejar toda esa información. Ese gasto energético no es despreciable, e invalida la paradoja: el aumento irremediable de la entropía podría seguir siendo un principio metafísico. Finalmente pude hablar con el profesor Sellés y me confirmó que no pretendía apelar a Heisenberg, y que su frase aclaratoria no pretendía explicar la paradoja. En esencia pretendía clarificar la concepción de Maxwell y su válvula quien, por cierto, no fue quien introdujo al dichoso diablillo, sino que fue Thompson, lo que a aquel no le sentó muy bien. El caso es que los profesores dejan la paradoja abierta. Aunque yo personalmente sigo pensando en que podría explicarse y que el segundo principio no sería necesariamente, como quería apuntar Maxwell con su paradoja, una cuestión estadística. Este deshacer la paradoja a través de un balance energético en el que se tiene en cuenta la acción de abrir o cerrar la válvula no probaría que el segundo principio fuera necesariamente determinista - metafísico, por así decirlo -, pero anularía la refutación que pretendían Maxwell y Thompson y su diablillo. |
Javier Jurado
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Última Edición: 20 Feb 2011 18:03 por Kierkegaard.
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