MAKSVELOV DEMON

MAKSVELOV DEMON

On se, međutim, ne odaziva. Dok stojite na obali i u more prosipate čašu vode, mogli biste pokušati da ga prizovete i zapitate se – da li je moguće predomisliti se i ponovo zahvatiti istu onu, iz čaše u more prosutu vodu?

Čašu svakako možete napuniti nekom drugom vodom, ali su potrebne njegove demonske moći da se pronađu i povrate tako mnogobrojni, isti oni molekuli. Naime, bez Maksvelovog demona proces je nepovratan isto onako kao što je ovo leto nepovratno prošlo i preostaje samo da čekamo neko drugo, novo leto i novo more.

Sa dolaskom jeseni i prvim hladnim jutrima, možda ćete poželeti da još malo mislite o Maksvelovom demonu, koji je toliko puta bio inspiracija u književnosti i na filmu, a predstavlja hipotetičko inteligentno biće iz najpozantijeg misaonog eksperimenta u fizici 19. veka.

Sa sve nižim temperaturama, neće biti teško da zamislite izolovan stan (sa ili bez daljinskog grejanja) u kome su sve prostorije podjednako slabo zagrejane. Da li je, na primer, moguće sakupiti u jednu sobu svu toplotu raspoređenu u stanu?

Nije. Prema Drugom principu termodinamike, u izolovanom sistemu nije moguće smanjiti neuređenost, koju fizičari inače mere fizičkom veličinom po imenu entropija, a koja bi se smanjila kad bi svi “topli”, to jest brzi molekuli vazduha bili dovedeni u jednu sobu, a oni sporiji izbačeni napolje.

Hajde da pažljivije pogledamo šta se tu događa i šta je zaista nemoguće. Temperatura nekog gasa je određena srednjom brzinom molekula. Bez ulaganja energije spolja, brzi molekuli se uvek prirodno mešaju sa sporima. Stanje ravnoteže podrazumeva najveći haos, najveću neuređenost. Ako je jedna soba ispunjena vrelim vazduhom, a druga ledenim, brzi molekuli će iz tople sobe krenuti ka hladnoj, a to mešanje će se nastaviti sve dok se između soba ne uspostavi ista temperatura, to jest dok ne dođe do termodinamičke ravnoteže.

Povratni proces nije moguć isto kao što se neka količina toplote ne može preneti sa hladnijeg na toplije telo. Inače bi hladna džezva za kafu grejala usijanu ringlu, a ne obrnuto. Kad bi to bilo izvodljivo, bilo bi moguće napraviti i perpetuum mobile druge vrste.

Kako bi doskočio ovom fundamentalnom ograničenju, slavni škostki fizičar Džejms Klark Maksvel (1831–1879) smislio je 1871. godine svog demona. Maksvel je zamislio inteligentno stvorenje koje bi stajalo na vratima između dve sobe i bilo u stanju da razlikuje molekule po brzinama.

U originalnom misaonom ekperimentu, Maksvel je zamislio ne dve podjednako zagrejane sobe sa vratima, već dve posude sa gasom i polupropusnom membranom. Inteligentnom vrataru koga je Maksvel smislio, naziv Maksvelov demon dao je Norbert Vajner. Koncept entropije je 1850. godine u fiziku uveo nemački fizičar Rudolf Klauzijus kako bi opisao haotičnost termodinamičkih sistema, ali je ona odavno prešla granice klasične fizike.

Kao mera neuređenosti, entropija je zajedno s Maksvelovim demonom u 20. veku bila inspirativna za umetnost i filozofiju, pa čak i za istoriju. Istina je da njega ima svuda u književnosti – od Montenjovog pretvaranja “kolektivnog haosa u fine, duhovne sfere”, preko “Đavola perverznosti” Edgara Alana Poa do istinskog Maksvelovog demona u priči “Ponedeljak počinje u subotu” braće Strugacki.

Fotografija prikazuje gargojla, odnosno vodorigu, mitsko stvorenje koje noću izbacuje vodu, a danju je skamenjeno, sa fasade Bogorodične crkve u Parizu.

S.B.

—–

Foto: Depositphotos/Jovannig