Sebuah reboot dari eksperimen pikiran iblis Maxwell – dalam kehidupan nyata
Selain itu, hukum kedua termodinamika menandakan sifat statistik alam semesta. Bahan penyusunnya bukanlah bintang, planet, manusia atau bakteri, melainkan atom dan molekul yang membentuk kita. Anda dapat menganggap atom alam semesta sebagai setumpuk kartu, yang terus-menerus dikocok dan dikocok ulang. Ketika perombakan selesai, permainan tidak akan lagi memiliki kemiripan urutan. Tetapi alih-alih berurusan dengan setumpuk 52 kartu, alam semesta memiliki setumpuk sekitar 1082 atom.
Atau jika Anda ingin lebih mudah diatur, pertimbangkan 1024 molekul dalam secangkir kopi. Jika Anda memasukkan sekotak gula ke dalam kopi ini, molekul-molekul gula tersebut memiliki lebih banyak cara untuk mendistribusikan kembali dirinya ke dalam kopi daripada tetap dalam bentuk kubus. Atau pertimbangkan seseorang yang melepaskan wewangian ke dalam ruangan. Aroma ini akan bergegas mengisi ruang. Ini menggambarkan konsep entropi, sering digambarkan sebagai “ketidakteraturan”. Susunan atom yang paling mungkin memiliki entropi tertinggi. Setumpuk kartu yang diurutkan berdasarkan empat setelan memiliki entropi yang lebih rendah, misalnya, daripada yang tidak. Demikian pula, molekul gula terlarut tidak dapat kembali ke dalam kubus, dan parfum tidak dapat mengalir kembali ke dalam botol, tanpa intervensi eksternal yang membutuhkan energi.
Pada akhirnya, hukum kedua termodinamika mengatakan bahwa energi bergerak di alam untuk meningkatkan entropi. “Jika Anda bertanya apa itu fisika, Anda bisa mengatakan bahwa itu adalah studi tentang energi,” kata Leff. “Apa yang terjadi, dari apa yang saya lihat, adalah energi terus mendistribusikan kembali.”
Namun, ketika orang menemukan teknologi baru, tidak selalu jelas bagaimana hukum kedua berlaku. Misalnya, konsep yang tampaknya sederhana seperti suhu menjadi rumit. Bola baja Naert adalah suhu kamar dalam pengertian konvensional, ditentukan oleh kecepatan rata-rata molekul penyusunnya. Ini adalah suhu yang sama yang mungkin Anda kaitkan dengan sensasi menyentuh mutiara. Tetapi Naert mengidentifikasi sifat lain dari sistemnya, yang ia tafsirkan sebagai jenis suhu yang berbeda, tidak ditentukan oleh kecepatan molekul penyusunnya, tetapi oleh kecepatan bola kaca yang memantul. Ini secara matematis analog dengan suhu konvensional, karena keduanya melibatkan kecepatan partikel diskrit, tetapi tidak ada hubungannya dengan apakah Anda membakar atau mendinginkan tangan saat Anda menyentuhnya. Naert berencana untuk bekerja dengan ahli teori untuk lebih memahami apa arti suhu jenis ini, serta mengukur dan memahami peran entropi dalam perangkatnya.
Selain itu, fisikawan harus meninjau kembali hukum kedua ketika para peneliti membangun perangkat yang lebih kecil, seperti mesin kuantum, yang terdiri dari beberapa atom. Mereka ingin tahu, misalnya, apakah hukum kedua membatasi motor kuantum ini dengan cara yang sama seperti motor makroskopik klasik, jelas Yunger Hapern.
Motivasi pribadi Naert untuk membangun mesin ini adalah keingintahuan intelektual, tetapi ia percaya bahwa mempelajari hukum kedua dalam pengaturan makroskopik berpotensi menghasilkan mesin yang lebih efisien untuk memanen energi dari gelombang laut, misalnya, karena menggambarkan konversi gerakan makroskopik yang kacau menjadi teratur. pergerakan. gerakan yang dapat digunakan untuk mengisi baterai atau menggerakkan turbin. Selain itu, ia melihat perangkatnya sebagai alat pendidikan. “Ini sangat dekat dengan ide asli abad ke-19,” katanya. Tetapi karena menggunakan manik-manik, bukan molekul, “Anda dapat melihat semuanya karena dalam sentimeter.” Dengan perangkat barunya, Naert mengundang Iblis Maxwell untuk membingungkan dan mencerahkan kita dalam skala baru.
