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O demo me leve
quinta-feira, fevereiro 09, 2006
  O demo que levamos dentro...
Já rematei com Termo, mais nom tenho a cabeça para ponherme com Analise. Ainda tenho o "chip" no mundo dos potencias e a entropia... E para aproveitares a situaçom vou fazer um pouco de divulgaçom...

Hai dos post falava da "demonologia" de Laplace e já sabedes que o meu humor é moi malo. Pierre-Simon de Laplace é conhecido por os seus trabalhos na Física e na Matemática, pero também foi um importante filósofo determinista. Ele foi que precisou o Principio Determinista, como sigue: "O Presente deste universo é consequência directa do seu pasado e causa única do seu futuro". Na mesma alocuçom criou o seu demo: "Se existise um intelecto que fora quem de conhecer a composiçom e a situaçom de todos os corpos, planetas, objetos, moléculas e átomos do universo e tivera capacidade de computaçom e analise dabondo como para incluires toda esa informaçom numha equaçom que abranguira todas as suas interacçons, entonces esse intelecto conheceria o devenir futuro do universo, assim como o que aconteceu no pasado" Nos três séculos seguintes muito deu este principio para discutir aos filósofos, físicos e a velhos na taberna... Pero hoje nom quero falarvos dele!

O "Demo de Laplace" e um exemplo de Gedankenexperiment, experimento mental no alemao original, dos muitos que tem a Física. Sem dúvida o mais conhecido é o do Gato de Schöringer (O gato nom esta morto) ou Suicídio de Moravec, também chamado Suicídio Quântico), e o Paradoxo dos Gémeos de Einstein. Estes plantexamentos mentais tenhem muita utilidade no desenrolo teórico das ciências, pois permitem trabalhar e explorar dimensos inusitadas das teorias. Também servem para atopar erros e falhas nessas teorias. A Física adoita chamar "demos" (Ou dianhos? Vós que preferides?) a todo constructo intelectual ao qual se lhe dota dumhas propiedades ou "poderes" que vam mais aló do que é concevível, ainda no seo da propria teoria. O Demo de Laplace possue umha capacidade de cálculo e de armacenagem de datos que nom podemos nim imaginar (E que segundo as últimas teorias da informaçom nom é possível... por muito que emperrenchem aqueles que adoram a deuses "omnisapientes"... pero isso e cousa doutro dia) pero isso nom é o fundamental para o interesse da experiência. Outra dia voltarei sobre o tema do deterministo e da capacidade de cálculo do universo. Pero agora quero falarvos doutro demo, este muito mais pequeno... O Demo de Maxwell.

O Segundo Principio da Termodinámica é, de seguro, um dos mais importantes da Física. Jogava mui bem com ele Isaac Asimov em "A Questom Última". O seu enunciado mais geral e aquele que diz: "A entropia dum sistema isolado aumentará sempre ate alcançar um máximo local". Mais o jeito mais visual de explicalo é o enunciado da máquina térmica, isto é: "Nom é possível construir umha máquina cujo único processo implique colher energia dumha fonte e transformala em trabalho" Isto é, sempre há certo trabalho dissipado no mundo real. As máquinas do nosso entorno quecem quando trabalham, já seja por roçadura, as resistências elétricas do seu interior... O segundo principio determina a direcçom no que os sucessos avançam, entre as permitidas polo Primeiro Principio, e que estados finais som possíveis e impidem a construcçom de movieis de segunda especie. Entre eles o mais gráfico é aquele no que se ponhem em contacto dous corpos a diferentes temperaturas, isolados do resto do universo. O senso comum, e a Segunda Lei, di-nos que os corpos acadaram umha temperatura intermedia e igoal para os dous, co passo do tempo. É impensavel que posteriormente um dos corpos, ou umha parte deles, tenha umha temperatura superior e permaneça nesse estado, sem violar a Segunda Lei.

Isto mesmo pensava Maxwell quando desenhou um gedankenexperiment que contradecía essa lei: Imaginade um recipiente onde um gas acadou umha temperatura estavel. Segundo a Mecánica Estatística a temperatura nom é mais que um indice da velocidade coa que as moléculas desse gas estam-se a mover. Os corpos com mais temperatura tenhem mais energia e mais "movimento" no seus componhentes. Ainda assim essa descripçom da temperatura é umha generaliçazom, igoalinho a umha enquissa: Há partículas que vam muito mais rápido que a meia, eutros muito mais a modo. A temperatura do corpo é umha meida das velocidades das moléculas do seu interior.
Esse recipiente está isolado do resto do universo, e umha parece cum pequeno burato divide a vasilha em duas, A e B, e só um pequeno burato comunica-as. Imaginade agora que sentado no burato há um pequeno demo, o Demo de Maxwell. Este demo é tam pequeno que pode ver as moléculas do gas e os seus poderes permitem-lhe conhecer a sua velocidade. Tem nas suas maus um botom co que pecha e abre o burato. Quando umha molécula mui veloz tenta passar da vasilha A à B o Demo sorrí e rasca-se o bandulho, pero se a partícula é lenta de mais (mais que a meia da B) ergue-se dum chimpo e da-lhe ao botom, pechando o burato. Se umha de B, mui lenta, quere entrar em A o demo segue vendo Salsa Rosa pero se é rápida "clique" e adeus. No momento em que umha partícula rápida entre na vasilha "lenta" a temperatura meia desta aumentará, contradiciendo à Segunda Lei. Se deijamos trabalhar um tempo ao demo veremos que as temperaturas som mui diferentes... o qual já é cabreante... Como é isso possível?

Nom há dúvida sobre a veracidade da Segunda Lei, se há um principio mais experimentado na Ciência nom o conheço. Cumpre achar algumha falha nesta experiência mental, a isso adicarom-se muitos físicos nas seguintes décadas. Maxwell criou o Demo no 1867 e ate 1927 nom se atopou umha resposta: O demo nom pode estar a escuras... explico: Leó Szilar argumentou que o Demo tinha que ver as moléculas para decidir se abre ou pecha o burato. O feito de ver algo, de observar, implica o gasto dalgumha energia. O Demo tem aceso um candil para ve-las, e todo gasto de energia é um aumento da entropia. A Segunda Lei cumpre-se para sistemas isolados, temos que mirar na energia e a variaçom de entropia do Demo, que emprega o candil para alumear o interior da vasilha e distinguir as moléculas rápidas das lentas.

Em 1960 Rolf Landuer, um Físico da empresa IBM, descubreu um dos principios mais importantes da Teoría da Informaçom: Quando em um circuito borra-se certos datos eles nom "desaparecem" (Lavoasier! Amigo!), transformam-se em algo: Calor e Entropía. Agora mesmo, mentres ledes esto no vosso computador este está a borrar e escrever muita informaçom, onde vam esses datos? Pois ao universo, dissipados em energia. O mesmo acontece no vosso cerebro, quando processa datos. Esta teoria dos circuitos irreversíveis abriu um novo caminho para solucionar o paradoxo deste demo. O becho tem que pensar, julgar qual se umha partícula é rápida dabondo, e fazelo com cada umha das moléculas que passam perto do burato. Chegará um momento no que tenha que esquezer algumha molécula, eo "move-la" do seu consciente cara a sua memoria, e isto dissipara informaçom e aumentará a Entropia.

Assim o Demo de Maxwell é quem de romper a Segunda Lei, de facto diminuir a entropia, de jeito local, mais se contamos com todo o universo esta segue-se a cumprir. Este dianho é o que em Física chamamos "Umha Estrutura Disipativa", umha "máquina" que emprega muita energia para manter o order (diminuir a entropia) num pequeno espaço. A suba total desta é muito maior que a que se despraça fora da estructura, desordenando mais do que arromba. Na natureza há muitos exemplos destas estructuras: as bombas de ions das nossas neuronas, que empregam muita energia para manteres os potenciais químicos que permitem transmitires as sinais eletricas som o caso mais claro. Ou quando arrombamos o quarto suamos e emitimos calor, trabalhamos coma demos de Maxwell. A Vida é umha gran estrutura disipativa, "Um cristal anisotropo alimentado por negantropia" como dizia Schrödinger , no seu livro What is live?: Gastamos energia para manter um pequeno orde no nosso interior, viver, aumentando a entropia do resto do universo. Os demos nas nossas mitocondrias, nos nossos pulmons, na nossa pele... trabalham a reo, luitando umha guerra perdida contra o Segundo Principio. Um dia os nossos demos interiores cansam, ou nom som quem de manter a entropia fora e a estructura derruba-se sem remedio... e morremos.

Assim que já sabedes, coidade do demo que levades dentro!



 
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"Si eu fixen tal mundo, que o demo me leve" Era o que dicía o deus de Curros Enriquez em "Mirand'o Chau". E pouco mais se pode dizer sobre o que acontece no mundo...

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