Читать книгу Una breu i atzarosa història de la vida - Joan Anton Català Amigó - Страница 19

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 l’entropia, 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.

Però ara hi situem un petit dimoni controlant el forat. Aquest malvat personatge pren decisions en funció de les molècules de gas que li arriben. Quan es troba amb una molècula un xic més ràpida que la mitjana, la deixa passar al costat esquerre. Similarment, va deixant que les molècules més fredes, és a dir, més lentes, s’agrupin al costat dret. Al final, el sistema mostra just el contrari del comportament normal: un estat de més baixa entropia, de menys desordre. El diable hauria tombat el segon principi de la termodinàmica!

L’exercici serveix per adonar-se que ara el sistema inclou també el petit diable, i que per tant el còmput d’entropia s’ha de fer incorporant-lo a les equacions. Com que no sabem com funciona entròpicament un diable, i encara menys si és nan, podem intuir que, per tal d’acomplir la seva tasca, el malvat operari del forat haurà hagut de fer una despesa energètica, segurament per mesurar la velocitat de les molècules que se li apropen, i també per accionar el mecanisme d’obertura de l’orifici. I, per descomptat, per emmagatzemar d’alguna manera (potser a la seva memòria mil·lenària o en algun dispositiu diabòlic) el coneixement sobre les velocitats que es van acumulant a una i altra banda.

La qüestió és que aquesta despesa energètica haurà fet augmentar la temperatura del sistema (capsa, gas i diable), més que compensant la reducció d’entropia que genera ordenar les molècules del gas. Presentat d’aquesta manera, i resolt així, l’exercici mental resulta senzill. S’ha de dir, però, que han estat molts els científics que hi han reflexionat, intentant deduir quines propietats hauria de tenir el dimoniet per aconseguir violar el segon principi, o, més ben dit, què fa que a la natura no haguem observat mai aquesta violació.¹⁴