Paradoxa de Loschmidt
La paradoxa de Loschmidt, també coneguda com a paradoxa de la reversibilidad, paradoxa de l'irreversibilitat o Umkehreinwand,[1] és l'objecció formulada pel físic austríac Johann Josef Loschmidt de que no deuria ser possible deduir un procés irreversible a partir d'una dinàmica simètrica en el temps. Açò posa la simetria d'inversió de temps de casi tots els processos físics fonamentals coneguts de baix nivell en desacort en qualsevol intent de inferir d'ells la segona llei de la termodinàmica que descriu el comportament dels sistemes macroscòpics. Abdós són principis ben acceptats en física, en un sòlit respal observacional i teòric, pero semblen estar en conflicte, d'ahí la paradoxa.
Orige
[editar | editar còdic]La crítica de Loschmidt va ser suscitada per la cridada Teorema H de Boltzmann, que va amprar la teoria cinètica per a explicar l'aument d'entropía en un gas ideal des d'un estat de no equilibri, quan les molècules del gas poden colisionar. En 1876, Loschmidt va senyalar que si hi ha un moviment d'un sistema des del temps t0 al temps t1, al temps t2, etc., que conduïx a una disminució constant d'H (aument d'entropía) en el temps, llavors hi ha un atre estat de moviment permés del sistema en t1, que es troba invertint totes les velocitats, en les que H deu aumentar. Açò va revelar que un dels supòsits clau de Boltzmann, el caos molecular, o el Stosszahlansatz, que totes les velocitats de les partícules no estaven correlacionadas per complet, no es derivava de la dinàmica newtoniana. Es pot afirmar que les possibles correlació carixen d'interés i, per lo tant, es decidix ignorar-les; pero si un ho fa, ha canviat el sistema conceptual, injectant un element d'asimetria temporal en eixa mateixa acció.
Les lleis reversibles del moviment no poden explicar per qué experimentem que el nostre món es troba en un estat d'entropía comparativament baix en este moment (en comparació a la entropía d'equilibri de la mort per calor universal); i haver tingut una entropía encara menor en el passat.
Abans de Loschmidt
En 1874, dos anys abans de l'artícul de Loschmidt, William Thomson va defendre la segona llei contra l'objecció d'inversió temporal.[2]
Flecha del temps
[editar | editar còdic]Artícul principal: Flecha del temps
Qualsevol procés que ocorre regularment en la direcció del temps cap a avant, pero rara volta o mai en la direcció oposta, com l'aument de la entropía en un sistema aïllat, definix lo que els físics criden una flecha del temps en la Naturalea. Este terme solament es referix a l'observació d'una asimetria en el temps; no pretén sugerir una explicació per a tals asimetria. La paradoxa de Loschmidt és equivalent a la pregunta de cóm és possible que puga haver una flecha termodinàmica del temps donades les lleis fonamentals simètriques en el temps, ya que la simetria temporal implica que per a qualsevol procés compatible en estes lleis fonamentals, una versió inversa que apareguera exactament com una película del primer procés reproduïda al revés seria igualment compatible en les mateixes lleis fonamentals, i inclús seria igualment provable si s'elegira l'estat inicial del sistema a l'encert de l'espai de fase de tots els estats possibles per a eixe sistema.
Encara que es creu que la majoria de les fleches del temps descrites pels físics són casos especials de la flecha termodinàmica, hi ha algunes que es creu que no estan conectades, com la flecha cosmológica del temps basada en el fet de que l'univers s'està expandint en lloc de contraure's, ademés del fet de que alguns processos de la física de partícules en realitat violen la simetria temporal, mentres que respecten una simetria relacionada coneguda com simetria CPT. En el cas de la flecha cosmológica, la majoria dels físics creu que la entropía continuaria aumentant inclús si l'univers començara a contraure's (encara que el físic Thomas Gold va propondre una volta un model en el que la flecha termodinàmica es revertiria en esta fase). En el cas de les violacions de la simetria temporal en la física de partícules, les situacions en les que ocorren són rares i solament se sap que involucren alguns tipos de partícules mesónicas (de posada). Ademés, per la simetria CPT, l'inversió de la direcció del temps és equivalent a canviar el nom de les partícules com antipartículas i viceversa. Per tant, açò no pot explicar la paradoxa de Loschmidt.
Vore també
[editar | editar còdic]- Termodinàmica de màxima entropía
- Teorema de recurrencia de Poincaré
- Reversibilidad
- Física estadística
Referències
[editar | editar còdic]- Este artícul conté una traducció total derivada de «Loschmidt's paradox» de Wikipedia en inglés publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.
- ↑ “Boltzmann's H theorem and the Loschmidt and the Zermelo paradoxes” . International Journal of Theoretical Physics 14 (5). doi:.
- ↑ Thomson, W. (Lord Kelvin) (1874/1875). The kinetic theory of the dissipation of energy, Nature, Vol. IX, 1874-04-09, 441–444.
- J. Loschmidt, Sitzungsber. Kais. Akad. Wiss. Wien, Math. Naturwiss. Classe 73, 128–142 (1876)