Además, la segunda ley de la termodinámica significa la naturaleza estadística del universo. Sus componentes básicos no son las estrellas, los planetas, los humanos o las bacterias: son los átomos y las moléculas que nos componen. Puedes pensar en los átomos del universo como una baraja de cartas, que se barajan una y otra vez constantemente. Al final de la reorganización, el mazo no tendrá apariencia de orden. Pero en lugar de tratar con una baraja de 52 cartas, el universo tiene una baraja del orden de 1082 átomos
O si quieres ser más manejable, considera los 1024 moléculas en una taza de café. Si echas un terrón de azúcar en ese café, esas moléculas de azúcar tienen muchas más formas de redistribuirse a través del café que permanecer en forma de cubo. O considere a alguien que libera perfume en una habitación. Ese perfume se apresurará a llenar el espacio. Esto ilustra el concepto de entropía, a menudo descrito como «desorden». La disposición más probable de los átomos tiene la entropía más alta. Una baraja de cartas ordenadas según los cuatro palos tiene una entropía más baja, por ejemplo, que una que no lo está. De manera similar, las moléculas de azúcar disueltas no pueden volver a formar cubos, y el perfume no puede regresar rápidamente al vial, sin alguna intervención externa que requiera energía.
En última instancia, la segunda ley de la termodinámica dice que la energía se mueve en la naturaleza para aumentar la entropía. “Si pregunta qué es la física, podría decir que es el estudio de la energía”, dice Leff. «Lo que está sucediendo, por lo que puedo ver, es que la energía sigue redistribuyéndose».
Sin embargo, a medida que las personas inventan nuevas tecnologías, no siempre está claro cómo se aplica la segunda ley. Por ejemplo, conceptos aparentemente sencillos como la temperatura se complican. Las perlas de acero de Naert están a temperatura ambiente en el sentido convencional, definido según la velocidad promedio de sus moléculas constituyentes. Esta es la misma temperatura que podría asociar con cómo se sentiría tocar la cuenta. Pero Naert ha identificado otra propiedad de su sistema, que interpreta como un tipo diferente de temperatura, definida no por la velocidad de sus moléculas constituyentes, sino por la de las perlas de vidrio que rebotan. Es matemáticamente análogo a la temperatura convencional, ya que ambos involucran la velocidad de partículas discretas, pero no tiene relación con si se quemará o enfriará la mano al tocarla. Naert planea trabajar con teóricos para comprender mejor qué significa este tipo de temperatura, además de medir y comprender el papel de la entropía en su dispositivo.
Además, los físicos han tenido que revisar la segunda ley a medida que los investigadores construyen dispositivos cada vez más pequeños, como motores cuánticos, hechos de unos pocos átomos. Quieren saber, por ejemplo, si la segunda ley limita estos motores cuánticos de la misma manera que los motores macroscópicos convencionales, dice Yunger Hapern.
La motivación personal de Naert para construir esta máquina fue la curiosidad intelectual, pero cree que estudiar la segunda ley en contextos macroscópicos podría conducir potencialmente a máquinas más eficientes para recolectar energía de las olas del océano, por ejemplo, ya que ilustra la conversión del movimiento macroscópico caótico en movimiento ordenado. movimiento que podría usarse para cargar una batería o mover una turbina. Además, ve su dispositivo como una herramienta de enseñanza. “Esto es increíblemente cercano a la idea original del siglo XIX”, dice. Pero debido a que usa cuentas en lugar de moléculas, “puedes ver todo porque está en centímetros”. Con su nuevo dispositivo, Naert ha invitado al Demonio de Maxwell a confundirnos e iluminarnos a una nueva escala.