domingo, 11 de enero de 2015

El demonio de Maxwell.

No puedes ganar.
No puedes empatar.
No puedes abandonar el juego.
Estas tres frases resumen las leyes de la termodinámica: no es posible hacer algo, lo que sea, sin perder energía en forma de calor.
La primera frase quiere decir que no es posible crear energía de la nada.
La segunda frase significa que siempre tendrás una pérdida de energía.
La tercera implica que esto sucede en todo el Universo, por lo tanto no podemos sustraernos.
Sin embargo, James Clerk Maxwell ideó un experimento mental donde daba pauta para intentar violar las leyes de la termodinámica: su demonio.
Imaginemos dos habitaciones separadas por una puerta. Un demonio puede abrirla y cerrarla a voluntad y las habitaciones están llenas de un gas. Las moléculas del gas las podemos imaginar cómo pequeñas pelotas que viajan a diferentes velocidades. Pueden pasar de una habitación a otra si el demonio mantiene la puerta abierta; cuando el demonio cierra la puerta las moléculas quedan confinadas en una u otra habitación.
El demonio puede decidir abrir y cerrar la puerta para dejar pasar las moléculas rápidas hacia una habitación, y las moléculas lentas hacia la otra habitación. De esta manera, se puede llegar a tener todas las moléculas rápidas juntas y separadas de las moléculas lentas.
La velocidad de las partículas es importante: la diferencia entre el agua amorfa y una estatua de hielo es la velocidad de las moléculas de agua. Las moléculas del hielo tienen poca velocidad. Además, si se quiere ordenar las moléculas se necesitan velocidades bajas y el orden de las moléculas es importante: las moléculas desordenadas del aire se convierten en combustible cuando nosotros absorbemos el oxígeno en nuestros pulmones. Se pasa del aire caótico al orden bioquímico del cuerpo.
Sí este demonio existiera, se podría violar las leyes de la termodinámica: podríamos vivir sin comer o respirar o podríamos correr sin cansarnos. Pero el demonio no existe. El problema del experimento mental de Maxwell radica en que es necesario que el demonio utilice energía para abrir y cerrar la puerta, por ello las moléculas de gas en las habitaciones no se pueden separar solo con la voluntad del demonio.
¿Por qué sería importante pensar en este demonio? No existe y, según la ciencia, nunca va a existir. Sucede que para llegar a un lugar es necesario tener un rumbo, una dirección. Tal y como en los viajes: necesitas saber dónde está el norte para llegar a tu destino, aunque no quieras llegar hasta el Polo Norte. El demonio de Maxwell es una referencia para los científicos que estudian la termodinámica, les dice que puede pasar cuando se acercan a los límites del Universo.
¿Debería este demonio ser importante para las personas? Puede ser importante para los científicos pero, ¿las personas que no hacen ciencia, lo necesitan?
Trabajar con el experimento no es necesario para las personas, pero saber que existe puede ayudar a evitar ser estafado cuando alguien ofrezca una solución mágica a algún problema: desde medicinas para perder peso y hasta métodos para aprender sin esfuerzo. En esos casos sería bueno que la gente tuviera presente la utilidad del demonio de Maxwell, pero que no existe.

Escrito el 6 de Junio de 2013.

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