página de filosofía de jesús ángel martín
materiales didácticos
el conocimiento científico
el demonio de Maxwell (texto y cuestionario)
de COHEN, Martin. El escarabajo de Wittgenstein
Equipo necesario: dos vasijas (una llena de aire caliente y otra de aire frío) y un demonio muy pequeño.
En 1871, James Maxwell quiso refutar la idea de que es imposible que el calor se desplace de un cuerpo más frío a otro más caliente sin que lo acompañe algún tipo de intercambio recíproco de energía. Por entonces, ésta era la base de la segunda ley de la termodinámica.
Maxwell sugirió que si un demonio muy pequeño estuviese sentado en el borde de una puerta diminuta que comunica dos vasijas (una llena de aire caliente y otra de aire frío) y dejase entrar cada una de las moléculas de aire que se mueven velozmente hacia la puerta desde la vasija fría a la caliente, de forma que algunas de las moléculas que se mueven más despacio se moviesen hacia la otra dirección, entonces, con el tiempo, la temperatura de la vasija más fría descendería y la temperatura de la vasija más caliente aumentaría, todo ello sin ningún consumo de energía, y por tanto, en contra de lo que dice la segunda ley de la termodinámica.
Pero ¿podría realmente hacer eso el demonio?
Análisis
En realidad, sí. Aunque Maxwell lo consideró no tanto una demostración de que la ley era falsa o errónea, sino más bien que ésta sólo podía ser cierta estadísticamente hablando. Esa «ley» sigue describiendo cómo funciona el mundo, pero ya no lo hace de manera absoluta, sino sólo en términos de probabilidades.
De manera similar a Maxwell, el físico francés G. L. Gouy (Notas sobre el movimiento browniano, 1988) describió cómo construir una máquina de movimiento perpetuo a partir del movimiento aparentemente fortuito de las partículas que viajan, por ejemplo, en las volutas de humo de un cigarrillo. (El movimiento que los físicos denominan «browniano»).
Cualquiera que sea la idea que tengamos sobre la causa que produce [el movimiento], no es menos cierto que se ha invertido un trabajo en estas partículas y que se puede concebir un mecanismo por el que parte de este trabajo pudiera estar disponible. Imaginemos, por ejemplo, que una de estas partículas sólidas está suspendida, desde una rueda dentada, por un hilo de diámetro muy estrecho en comparación con ella; los impulsos en una dirección determinada hacen que la rueda gire y que podamos recuperar el trabajo.
Es obvio que este mecanismo no es realizable, pero no hay razones teóricas que impidan su funcionamiento. El trabajo podría producirse a expensas del calor del medio circundante.
Hay otras muchas leyes que sólo son verdaderas estadísticamente -por ejemplo, las de la economía-, pero parece que demasiadas personas suelen imaginar que las leyes de la física son, de algún modo, tan puras y verdaderas como los axiomas de la geometría. Y la primera ley de la termodinámica, ciertamente, parece darnos esta impresión. Aunque lo que es mucho peor es que las leyes de la termodinámica, por alguna razón inexplicable, no se conozcan fuera de la comunidad científica. Como una vez señaló el escritor y científico C. P. Snow en su famoso trabajo Las dos culturas y la revolución científica: «Los humanistas lanzan una risita piadosa ante las noticias de aquellos científicos que nunca han leído una gran obra de literatura inglesa, y los llaman especialistas ignorantes. Para provocarles, a menudo les he preguntado cuántos de ellos podrían describir la segunda ley de la termodinámica. La respuesta era fría, además de negativa. Y sin embargo, les estaba preguntando por algo equivalente».
En cualquier caso, la primera ley de la termodinámica establece que la energía total en el universo es constante y todo lo que sucede es que ésta se transforma de un tipo de energía (por ejemplo, el carbón) en otra (el calor o la luz). Y la segunda ley de la termodinámica -con la que se divierte jugando el demonio de una manera muy diabólica- es el principio de entropía decreciente: la idea de que el desorden de los sistemas no puede reducirse sin intervención exterior. (Puedes tirar un huevo al suelo y esperar que se rompa, pero no esperes que salte hacia ti y se recomponga otra vez). Y su derrocamiento no es un asunto menor, puesto que en realidad la entropía es la «flecha del tiempo», y el demonio, el «señor del tiempo».
Entonces, ¿podría realmente hacer eso el demonio? Muchos han tratado de impedirlo, en un intento por mantener un sentido cósmico de la justicia, y argumentan, por ejemplo, que el hecho de reunir información sobre la velocidad de las partículas es en sí mismo un trabajo; así que el demonio, a pesar de todos sus intentos diabólicos, está respetando igualmente la segunda ley. Pero imagino que el demonio se reiría de ellos y les diría burlonamente, mientras abre y cierra intuitivamente la minúscula puerta, que eso es para él «pan comido».
CUESTIONES:
1. ¿Cuál es la primera ley de la termodinámica?
2. ¿Y la segunda?
3. ¿Serías capaz de explicar la tercera en clase, aunque no está desarrollada en este texto?
4. ¿Qué demuestra el experimento de Maxwell?
5. ¿Dónde hay más leyes probables, en las CC. Humanas o en las naturales? ¿Por qué?