Il y a longtemps il vous parlait de la flèche du temps qu'il mettait en rapport à la statistique et à l'entropie : dans tout système isolé, l'entropie augmente. Voyons, si nous mettons un cube de glace à un verre d'eau et nous laissons le temps nous écouler, nous verrons finalement que le système résultant est l'eau liquide un peu plus froide que l'initiale et le cube de glace a disparu. Personne n'attendrait que, d'un verre avec eau, apparaissait le liquide le plus chaud avec un cube de glace. C'est que nous empêche le Deuxième Principe de la Thermodynamique. Cependant, pendant environ 100 années il y a eu une petite fissure en ce principe, et de cela je vous parlerai dans notre histoire d'aujourd'hui.
Après vous avoir expliqué ces processus, je ne parle pas de l'apparition ou de la disparition de chaleur (je veux dire, une apparition ou une disparition d'énergie, qu'il violerait le Premier Principe de la Thermodynamique), mais de comment il est transmis dès un endroit à l'autre. L'eau liquide cède une chaleur au cube de glace, qui fond tandis que l'eau liquide se refroidit (il a cédé une chaleur à la glace). Le processus inversé consisterait en ce qu'il part de l'eau céderait une chaleur au reste, en diminuant sa température et en se congelant. J'insiste : l'énergie totale est la même au commencement et enfin, dès que la conservation de la même est respectée. Mais un espace, tous nous savons très bien que ce processus inversé ne va pas se rendre. Ainsi il dit le Deuxième Principe de la Thermodynamique et c'est réellement important. Pensez que s'il n'était pas par ce principe, personne ne devrait être surprise si l'océan Atlantique congelait un entier tandis que le Pacifique augmentait sa température. Et encore, rappelez que c'est une probabilité statistique, comme ai-je déjà expliqué dans l'article antérieurement référencé.
Le terme “une entropie“ (qui dérive du Deuxième Principe) vient du terme grec entropein et il a été introduit par le physicien Rudolf Clausius. Il a la signification de "transformer" o “revertir”. Mais l'entrpía est un peu plus que le sens dans qu'il avance la chaleur : il définit aussi la flèche du temps dans les processus auxquels il n'intervient pas. Par exemple, si nous avons un verre d'eau et nous jetons une goutte d'encre dans lui, la goutte diluera par tout l'eau. Nous n'espérerions jamais que, passé le temps, nous trouvions la goutte toute regroupée dans un certain lieu et le reste d'eau sans une seule molécule d'encre. Ou bien, que nous avons aussi de sens d'une avance dans le temps dans le cas des mélanges.
Eh bien, voyons ce que le James Clerk Maxwell formidable avait à dire sur ce sujet et qu'il a expliqué dans une lettre à P.G. Tait en 1871 :
Soyez À et B deux récipients divisés par un diaphragme qui contiennent des molécules dans l'état d'agitation et qui heurtent les unes avec les autres elásticamente. Le nombre de particules dans A et B il est identique, mais celles qui sont dans A ont une plus grande énergie que dans B (ou bien qui A a une plus grande température que B). Si le diaphragme a un petit trou les molécules pourront passer à travers de lui et transférer une énergie dès un récipient jusqu'à l'autre.
Maintenant pensons à un être qui connaît la position et la vitesse de toutes les molécules avec une inspection simple, mais qui ne peut pas plus faire une autre chose qu'ouvrir et fermer le diaphragme que nous pouvons considérer sans masse. Le travail de cet être consiste à ouvrir le diaphragme et à permettre que les molécules passent de B à A s'ils ont une plus grande vitesse moyenne de celles qui existe dans A, et d'A à B s'ils ont moins que la vitesse moyenne de B. Cet être peut diriger ainsi le trafic moléculaire équilibré de manière que le nombre de particules dans A et B je ne changeasse pas.
Le résultat de ces manoeuvres consiste en ce que les molécules dans A deviendront plus énergétiques qu'ils l'étaient originellement et celles de B moins énergétiques, c'est, un flux de chaleur contraire à l'espéré, en enfreignant le Deuxième Principe de la Thermodynamique : le récipient chaud sera plus chaud et le froid le plus froid sans avoir effectué de travail dans ceux-ci, en utilisant seulement l'intelligence de l'observateur.
Effectivement, que si nous pouvions dessiner un être pareil, de l'époque, nous pourrions réellement violer le Deuxième Principe de la Thermodynamique. La question est: pouvons-nous le construire ? et soyez quelle est la réponse: pourquoi ? Quand Tait lui a expliqué William Thomson (par la suite le Lord Kelvin) l'être qui Maxwell avait imaginé, Thomson a dit que c'était une espèce “d'un démon“ et ainsi cette expérience est devenue été connu comme le Démon de Maxwell que, d'un autre côté, c'était un objet de publications innombrables et quelques livres.
L'un ne peut pas arrêter de penser à ceux qui essaient d'attaquer des théories en disant sinsentidos comme “c'est seulement une théorie”. Cela oui, mes amis, c'est une attaque réelle à une théorie scientifique : une expérience mentale dessinée par une personne avec une lucidité extraordinaire et qu'il attaque directement au Deuxième Principe de la Thermodynamique. Tenez en compte que le principe précité était (et il est) si stable, comme l'a dit John Sturt (par la suite le Lord Rayleigh) en 1870, qui a vraiment le même degré pour l'affirmation dont si tu jettes un verre plein d'eau à la mer, tu ne peux pas recommencer à prendre le même verre [c'est, avec les mêmes molécules] encore une fois. Si cela faisait chanceler le Deuxième Principe de la Thermodynamique: qu'est-ce qui succédait avec toute la physique construite à partir de lui ?
Pensez-vous que Maxwell a chanté une victoire et il s'est réjoui dans cela ? Pas du tout. Comme j'ai déjà dit une fois, il a été un homme exceptionnel et cette réaction n'est qu'une autre évidence de cela. Lui même se rendait déjà compte qui devait exister une erreur, bien qu'il ne sût pas le trouver. Plusieurs de ses contemporains, entre qui le Lord Kelvin, Clausius et Planck sont inclus, se sont aussi efforcés pour voir où était le jugement, et ils n'ont pas pu. En fait, personne n'a pu pendant des décennies, bien qu'ils le laissassent de côté comme curiosité.
Jusqu'à Leo Szilard, le premier homme qu'il a eu l'idée d'une réaction nucléaire dans une chaîne, a publié un texte avec le titre “Sur la diminution de l'entropie dans un système thermodynamique par intervention d'êtres intelligents”. Et cet homme mettait le doigt à la plaie en affirmant que ce démon ne pouvait pas fonctionner comme un appareil simplement physique : il avait à être, de plus, intelligent; le démon avait à prendre des décisions et à les exécuter en fonction des connaissances qu'il avait.
Ceux que vous avez étudiés quantique vous me pourrez demander : comment le démon de Maxwell peut-il mesurer les vitesses des molécules pour distinguer les rapides des lentes ? Pour cela, nous aurions besoin, d'une entrée, d'un appareil de rayons X, ce qui signifie que ses photons porteraient une énergie considérable. De plus, comme les photons porteraient aussi la quantité de mouvement (et rappelez que, pour mesurer quelque chose, nous devons interactionner avec cela quelque chose et qu'à cette échelle nous nous chargeons l'expérience), nous modifierions la vitesse des particules que nous voulons mesurer. Ou bien, que l'obtention de l'information dans soi exige déjà une énergie; mais, et encore: la vérité que vous l'idée de la tête ne part-elle pas ? Avons-nous à recourir réellement à la physique quantique réellement pour creuser ce problème ?
Le commencement d'une réponse consistante a commencé en 1961 avec Rolf Landauer, un physicien d'IBM qui avait travaillé pour la NASA et dont le directeur de thèse avait été pas moins de Lion Brillouin. Il essayait de vérifier le point exact dans lequel les calculatrices transformaient l'énergie en chaleur, et non dans des fins purement calculísticos. Il a formulé le Principe de Landauer. Il en ressort que le point où la chaleur est générée est au moment de la place effacée d'information : une place effacée d'information éminente est un processus irréversible et ces processus, ils augmentent l'entropie du système. Avec cela une arme, il a pu s'affronter au démon de Maxwell. Le démon a à avoir l'information sur les molécules qui courent par les récipients, ou bien, une mémoire gigantesque et un système de magasinage qui serait, sûrement, plus grand que le système même. Mais, en dehors d'avoir cette information gardée, quand une molécule a été passée d'un endroit à l'autre, le démon précité aurait à éliminer de sa mémoire l'information de ce que la molécule est chez le récipient incorrect. Et avec le précité antérieurement, déjà nous voyons qu'ici il paierait ce que nous pourrions appeler “j'apprécie de l'oubli” en forme d'une chaleur. La question est : compense-t-elle cette chaleur, l'entropie gagnée par le système des molécules ?
En 1984 le physicien nord-américain Charles Bennet, aussi d'IBM, a appliqué le principe de Landauer en mémoire du démon de Maxwell et il a montré que ce changement dans l'information, cette place effacée quand une molécule avait changé d'un récipient, compensait exactement l'entropie exigée par le Deuxième Principe de la Thermodynamique. Authentiquement impressionnant. Pour les spécialistes ou ceux qui veulent approfondir le sujet, je vous laisse ce lien en anglais d'un travail de Bennet le Principe de Landauer et du Démon de Maxwell.
La Thermodynamique a obtenu de nouveau la paix spirituelle que Maxwell avait perturbée. Comme il disait avant, que tous les gens qui attaquaient une une théorie scientifique le rendaient une manière si rigoureuse, géniale et merveilleuse comme Maxwell l'a fait: une vérité ?
En dehors de génial, notre héros a été un personnage fascinant de celui qui vous a invité à rappeler les articles déjà publiés (1, 2 et 3). Normalement, les gens connaissent de lui ses équations fameuses qui unissent l'électricité et le magnétisme dans un seul type de force; et qui, s'il était peu nombreux, unissent aussi l'électromagnétisme et la lumière (on dit que Boltzmann a parodié Goethe en s'exclamant “: A-t-il été un Dieu qui a tracé ces signes ?”). Déjà moins connu de lui c'est que c'était celui qui a dit que les anneaux de Saturne ne pouvaient pas être solides, mais ils devaient être formés par les lunes multiples qui orbitaient autour de la planète. Et si nous ajoutons à cela son démon et quelques choses plus que je me fais dans l'encrier, simplement, nous devons enlever le chapeau et faire une révérence.
Si avait existé le Prix Nobel par alors, il n'y a pas de doute de ce qu'il l'eût emporté. Notre personnage est mort du cancer (comme sa mère) le 5 novembre 1879 dans une pleine productivité. L'Écosse a été ensevelie d'une manière simple, sans honneurs, dans un petit cimetière de Parton. À la manière de réparer ce manque de reconnaissance au père de l'électrodynamique classique, beaucoup de physiciens et d'autres hommes de science se sont réunis en 1931 pour commémorer le centenaire de sa naissance. Il était entre eux, Albert Einstein qui a résumé l'importance de la nouvelle conception de la physique résultante des travaux de Maxwell après avoir affirmé que ces changements étaient les plus profonds et plus fructifères qu'il a expérimenté la physique depuis l'époque de Newton.
Si une fois un professeur commence à donner un cours d'Histoire de la Physique et a à citer cinq des personnages les plus fameux, une sécurité que Maxwell sera entre eux. Feynman a dit que c'est une peine qu'il y a des gens qui n'ont pas entendu Maxwell nommer même; mais encore plus : il a dit que quand auront passé 1.000 ans, si les hommes qui vivent dans ce moment avaient à rappeler qu'une seule idée du XIXe siècle consistera en ce que Maxwell a vécu dans lui. Je suis complètement d'accord.
Des fontaines :
“Le chat de Schrödinger dans l'arbre de Mandelbrot”, Ernst Peter Fischer
“Great Physicists”, William Cropper
“Ce qu'il reste à découvrir”, John Madox
http://www.profisica.cl/personajedelmes/biografias.php?id=18
No comments:
Post a Comment