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Orden y desorden (2/2)
El profesor Jim Al-Khalili investiga uno de los conceptos más importantes en el mundo de hoy – información. Descubre cómo potenciamos el poder de los símbolos, de todo, desde el primer alfabeto de la telegrafía eléctrica a través de la era digital moderna. Pero en este camino se entera de que la información no es sólo acerca de la comunicación humana, se teje muy profundamente en el tejido de la realidad.
Orden y desorden (1/2)
Un gran documental de la BBC por Jim Al Khalili, físicos teóricos y locutor. Produce documentales muy interesantes sobre la ciencia y el mundo que nos rodea.
Máquinas imposibles
Hay dos máquinas que no pueden existir en este universo.
No es que no tengamos la tecnología para fabricarlas, es que mientras las leyes físicas de la termodinámica se mantengan en pie (y están muy muy sólidamente en pie) no se pueden construir. Repasemos muy resumidamente (y de muy mala manera) las famosas tres leyes:
1. Principio de conservación de la energía: La energía ni se crea ni se destruye: solo se transforma.
2. La entropía siempre aumenta: Mal dicho, el desorden siempre aumenta con el tiempo.
3. No se puede alcanzar el 0 absoluto: No se puede enfriar del todo algo.
¿Qué máquinas son?:
1.- Un generador de energía.
Las máquinas mal llamadas generadores de energía son en realidad transmutadores. No generan nada, más bien al revés, lo único que hacen es coger un tipo de energía y convertirla en otro, gastando, por el camino, parte de la energía en rozamientos y desgastes.
Ya sea un generador eólico, solar, la dinamo de una bici, una presa hidroeléctrica, una reactor nuclear de fusión o incluso el sol o el ITER, hablamos de máquinas en las que se convierte una forma de energía (incluso la materia es una forma de energía muy compacta, recordemos E=MC2) en otra.
Todo aquél que anuncia haber construido una máquina capaz de generar energía de forma perpetua no solo se pega de golpe con esta realidad, sino que lucha inútilmente contra lo evidente que es que toda máquina tiene consumos energéticos, por pequeños que sean. Ni imanes, ni rotores, ni ningún dispositivo puede saltarse las tres grandes leyes.
2.- Una máquina que fabrique frío.
Algo tan cotidiano y natural como es el frío, es decir, un objeto que tiene una temperatura (energía cinética a nivel atómico) y nosotros la queremos hacer bajar, no se puede construir.
Inmediatamente habrás pensado en la nevera de tu casa o en un aparato de aire acondicionado, y pensaras que he perdido la poca cordura que me quedaba… ¡¡quizá sea así!!!, pero ni tu nevera ni tu aire acondicionado enfrían. Tan solo envían calor hacia un lado, para dejar frío en otro. La nevera baja la temperatura dentro de ella, pero a costa de echar calor por detrás. El aire acondicionado hace lo propio: consigue aire frío dentro de la casa a base de que el compresor que hay por fuera expulse calor. El truco está en que si volviéramos a juntar el aire frío y caliente de los dos aparatos tendríamos más calor que antes de que funcionaran. Producen calor.
Hay una revolución tecnológica en marcha en todo este tema de la «generación» de energía, que ya hemos visto que no es otra cosa que transmutación, y es una pena que poniendo transmutador en el google aparezcan 78000 páginas que hablan de magufadas relacionadas con cristales de cuarzo que absorben tus «malas energías». Defendámonos de los que intentan hacernos creer en magias cuando tenemos la oportunidad de utilizar la ciencia para mejorar.
Fuente: La ágora de Salviati
El demonio de Maxwell cuántico que convierte información en energía
La segunda ley de la termodinámica afirma que en un sistema aislado la entropía nunca decrece. El demonio de Maxwell (1867) logra violar esta ley actuando directamente sobre los grados de libertad microscópicos del sistema. Szilard demostró que un demonio de Maxwell clásico puede extraer de un ciclo termodinámico como mucho un trabajo igual a k T log(2), donde k es la constante de Boltzmann y T es la temperatura. Físicos japoneses han demostrado que un demonio de Maxwell cuántico puede extraer hasta el doble, 2 k T log(2), gracias al uso del entrelazamiento cuántico; este valor corresponde a la diferencia entre la información cuántica mutua entre el demonio y el sistema realimentado de control necesario para controlar sus acciones. En este sentido, este trabajo se puede interpretar como la conversión de información en energía. El campo de la termodinámica de la información cuántica promete sorpresas experimentales muy interesantes en los próximos años. Nos lo cuenta KFC, “Entangled Particles Break Classical Law of Thermodynamics, Say Physicists. Japanese physicists show how to extract more energy from entangled particles than is possible with classical thermodynamics,” The Physics ArXiv Blog, August 1, 2012, haciéndose eco del artículo técnico de Ken Funo, Yu Watanabe, Masahito Ueda, “Thermodynamic Work Gain from Entanglement,” arXiv:1207.6872, Subm. 30 Jul 2012.
El demonio de Maxwell clásico actúa de la siguiente forma. Imagina dos cajas llenas de sendos gases a la misma temperatura. Entre ambas cajas se encuentra una trampilla bajo el control del demonio. El demonio deja pasar las moléculas lentas que se acercan a la trampilla desde la caja izquierda a la derecha, e impide que las moléculas lentas de la derecha salgan de ella. Además, el demonio deja pasar las moléculas rápidas que se acercan a la trampilla desde la caja derecha a la izquierda, e impide que las moléculas rápidas de la izquierda salgan de ella. Como resultado de la acción el demonio, la caja izquierda se calienta (la velocidad promedio de sus moléculas crece) y la caja derecha se enfría. Este gradiente de temperatura nos permite extraer trabajo útil del sistema. En el protocolo de acción del demonio cuántico se supone que las partículas de ambas cajas están entrelazadas, de tal forma que la acción del demonio sobre una de ellas implica la acción sobre la otra (es decir, al dejar pasar una partícula rápida de la caja derecha a la izquierda, también se está dejando pasar una lenta de la izquierda a la derecha). Por ello, la acción del demonio conduce a la producción del doble de trabajo en el caso cuántico que en el clásico.
Fuente: Francis (th)E mule Science’s News
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