Demon Maxwella

Aria: Suita, co wiesz o demonach?
Suita: Niewiele. A co ci wpadło do głowy, żeby właśnie dziś myśleć o demonach?
Aria: Czytam o demonie Maxwella, ale nic z tego nie rozumiem. Sama matematyka. Dużo matematyki. I na dokładkę trudna i zagmatwana, tak jak tylko fizycy to potrafią.
Suita: O tym demonie trochę wiem. Opowiem ci to najprościej jak potrafię.
Aria: No to zaczynaj.
Suita: Przypadek 1. Rysuję. Mamy dwie szczelne komory oddzielone przegrodą. W każdej komorze znajdują się dwie cząsteczki, które odbijają się od ścianek.

Suita: Na komorach siedzi mały demon, który umie odróżniać cząsteczki i umie podnosić i opuszczać przegrodę między komorami.

Suita: Gdy demon podniesie przegrodę, cząsteczki się zmieszają.

Suita: Teraz chcemy zamknąć przegrodę i przywrócić stan pierwotny. Demon czeka aż po każdej ze stron będą 2 cząsteczki i zamyka przegrodę

Suita: Jak widzimy jedyna praca demona to podniesienie i opuszczenie przegrody.
Suita: Przypadek 2. A teraz wyobraźmy sobie, że mamy dwa różne gazy.

Suita: Demon podnosi przegrodę. Gazy się mieszają.

Suita: Demon opuszcza przegrodę. I oooo!, ale to wcale nie przywróciło stanu pierwotnego.

Suita: Demon musi wykonać dodatkową pracę i przepchnąć dwie kule na swoje miejsca.

Suita: Energie zużyte przez demona w obu przypadkach powinny być równe, a nie są. Powstałą sytuację nazwano paradoksem Gibbsa. Demon został nazwany demonem Maxwella na cześć wybitnego fizyka. Aby wyjaśnić ten paradoks powstała cała teoria matematyczna, która zdaniem fizyków wyjaśnia wszystko, a moim zdaniem nie wyjaśnia niczego.
Aria: A jak ty byś wyjaśniła ten paradoks?
Suita: Bardzo prosto. Załóżmy, że w pierwszym przypadku sprytny demon, na swoje potrzeby, oznaczył te cząsteczki.

Suita: Podniósł przegrodę i cząsteczki się zmieszały.

Suita: Demon opuścił przegrodę i oooo!, ale stan pierwotny wcale nie został przywrócony.

Suita: Nie ma żadnego paradoksu! Zasunięcie przegrody wcale nie przywróciło tego samego układu cząstek! Przyjęto (błędnie), że cząstki są nieodróżnialne. Z doświadczenia wynika, że cząsteczki są odróżnialne, mimo, że my nie potrafimy ich odróżnić. Jeśli odrzucimy założenie o identyczności cząstek, paradoks znika .
Aria: To znaczy, że mały, biedny demon zawsze ma do przepchnięcia dwie cząsteczki i nie może sobie spokojnie poleżeć pod kwantową gruszą?
Suita: Właśnie.
Aria: A czy demon nie mógłby poczekać aż cząsteczki same ułożą się odpowiednio?
Suita: Sprytna jesteś!. Przy paru cząsteczkach, tak! Ale im więcej byłoby cząsteczek, tym dłużej musiałby czekać. To nasza znajoma, bogini Entropia, powoduje to, że układ potrzebny demonowi, jest najrzadszym z możliwych układów!
Aria: Teraz zawsze, gdy będziemy grały w piłkę, będę sobie wyobrażać, że jestem małym, pracowitym demonem przesuwającym cząsteczki!

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *