Búsqueda · 28 momentos en 18 episodios
Ignacio CrespoFrancis VillatoroBorja TosarHéctor SocasGastón GiribetJosé Edelsteindemonio maxwell revisión hectorsistema microscópico altera propiedades macroscopicasagujero selección átomos gas confinadodemonio maxwell enfría gasmotor szilard interacción sistemasiglo xx ejemplos microscópicosHéctorSegunda Guerra MundialDemonio de MaxwellFrancis VillatoroMotor de SzilardSiglo XXMaxwellHéctor SocasShannonBennettdemonios de MaxwellDiablo de MaxwellTrabajo
Demonios de Maxwell
Ep576: Entropía; Neandertales; Tesla; Exoplaneta; Agujeros Negros; Eirenesfera
22 de octubre de 20265 momentos
Con
0:000:301:001:302:002:303:003:26
Francis Villatoro explica cómo, a partir de la mitad del siglo XX, tras la Segunda Guerra Mundial, se empezó a reconsiderar el concepto del demonio de Maxwell propuesto por Héctor.
…cómo extender estos conceptos. Porque ya os digo, el calor aplicado a una partícula que sigue una trayectoria más o menos aleatoria, un camino aleatorio, pues realmente es una cosa muy diferente al calor en un gas o en un fluido o en un sistema macroscópico. Entonces, a mitad del siglo XX, sobre todo después de la Segunda Guerra Mundial, empieza a replantearse el tema de revisar lo que ha comentado Héctor: el demonio de Maxwell. El hecho de que haya un sistema microscópico con una capacidad de interaccionar con las partículas microscópicas que forman el sistema macroscópico y pueda alterar las propiedades macroscópicas de ese sistema, por ejemplo, extrayendo partículas calientes, un pequeño demonio que en un gas confinado, a través de un agujero, seleccione los átomos, las moléculas de ese gas, que se muevan suficientemente rápido y las expulse, solo esas, y las que tengan una velocidad por debajo de cierto umbral, no las toque. las deje que reboten, pues ese demonio enfría el gas. y sin embargo está actuando de manera microscópica. Todo eso se empezó a entender a mediados del siglo XX con ciertos ejemplos, algunas cosas como el motor de Szilard, que es muy famoso. La idea era que lo que ese demonio estaba haciendo era interaccionar con el sistema utilizando información. ¿Y qué es eso de la información? Pues la información, Schiller propuso su motor en 1929 y la palabra información era una palabra vacía de contenido. Uno intuía lo que es la información y se manejaba esa palabra sin tener una definición matemática. La…
Significado #1 · Palabras #1
Héctor Socas menciona una anécdota sobre el diablillo de Maxwell y plantea su interés en conocer más detalles sobre los desarrollos derivados de la termodinámica de la información.
Habla: Héctor SocasSignificado #3 · Palabras #19diablillo de maxwell anécdota facultadtermodinámica leyes estadísticasmanipulación estadística termodinámicadesarrollos basados en termodinámica información…que son más fácilmente digeribles y claro, cosas termodinámicas me preocupa un poco su adaptabilidad para que puedan tener un calado importante pero yo no conocía esto de la termodinámica de la información, Francis, que la información pueda generar trabajo. Tenía claro lo del diablillo de Maxwell que me contaron en la facultad, pero me parecía que era una anécdota curiosa que demuestra que la termodinámica no son leyes fundamentales sino que son leyes estadísticas y que si uno puede manipular la estadística, pues puedes violar las leyes de la termodinámica; pero en función a eso se han desarrollado cosas súper chulas. Me gustaría que nos las contaras. Sí, bueno. Si queréis, empezamos un poquito por la historia de la termodinámica estadística. Que, como sabéis, el siglo XIX fue el siglo de los motores, fundamentalmente motores térmicos, y al principio del siglo XX se creó la termodinámica, que era la rama de la física…
Francis Villatoro explica cómo, a partir de la mitad del siglo XX, tras la Segunda Guerra Mundial, se empezó a reconsiderar el concepto del demonio de Maxwell propuesto por Héctor.
Habla: Francis VillatoroSignificado #1 · Palabras #1demonio maxwell revisión hectorsistema microscópico altera propiedades macroscopicasagujero selección átomos gas confinadodemonio maxwell enfría gasmotor szilard interacción sistemasiglo xx ejemplos microscópicos…cómo extender estos conceptos. Porque ya os digo, el calor aplicado a una partícula que sigue una trayectoria más o menos aleatoria, un camino aleatorio, pues realmente es una cosa muy diferente al calor en un gas o en un fluido o en un sistema macroscópico. Entonces, a mitad del siglo XX, sobre todo después de la Segunda Guerra Mundial, empieza a replantearse el tema de revisar lo que ha comentado Héctor: el demonio de Maxwell. El hecho de que haya un sistema microscópico con una capacidad de interaccionar con las partículas microscópicas que forman el sistema macroscópico y pueda alterar las propiedades macroscópicas de ese sistema, por ejemplo, extrayendo partículas calientes, un pequeño demonio que en un gas confinado, a través de un agujero, seleccione los átomos, las moléculas de ese gas, que se muevan suficientemente rápido y las expulse, solo esas, y las que tengan una velocidad por debajo de cierto umbral, no las toque. las deje que reboten, pues ese demonio enfría el gas. y sin embargo está actuando de manera microscópica. Todo eso se empezó a entender a mediados del siglo XX con ciertos ejemplos, algunas cosas como el motor de Szilard, que es muy famoso. La idea era que lo que ese demonio estaba haciendo era interaccionar con el sistema utilizando información. ¿Y qué es eso de la información? Pues la información, Schiller propuso su motor en 1929 y la palabra información era una palabra vacía de contenido. Uno intuía lo que es la información y se manejaba esa palabra sin tener una definición matemática. La…
Francis Villatoro explica la dificultad de definir matemáticamente el calor disipado por un bit de información y cómo este concepto se desarrolló en áreas como la computación cuántica primitiva.
Habla: Francis VillatoroSignificado #7 · Palabras #4calor disipado por bit informacióncomputación cuántica primitiva sistemas reversiblestrabajos de bennett demonio maxwellinformación chano definición matemática…constante K de Boltzmann multiplicada por temperatura multiplicada por el logaritmo de 2. Pero esto ya nos llevó a un momento en el que estaba empezándose a introducir de manera rigurosa en el sentido de Shannon el concepto de información en la termodinámica. Y claro, ¿qué es el calor? ¿Qué es ese calor que disipa un bit? Un bit de información disipa calor, ¿qué es ese calor? ¿Cómo lo defino matemáticamente de manera rigurosa? Pues eso no es nada trivial, ¿vale? Y eso empezó a definirse; hubo muchísimos trabajos, sobre todo en la computación cuántica primitiva, en los sistemas reversibles de finales de los 70, la computación cuántica de principios de los 80, por ejemplo, los trabajos de Bennett, que logró, Bennett logró definir de manera matemática el concepto de demonio de Maxwell, utilizando información, la información de Chano y tenemos una definición ya matemática, rigurosa, bajo la hipótesis de que el que lo lee entiende qué es la información en el sentido de Shannon en un sistema microscópico acoplado a uno macroscópico; que ya te digo, eso a veces no es nada trivial. Esto por ejemplo se ha aplicado a biología; en biología tenemos aquí a Ignacio. Por ejemplo, el tema del ATP: el ATP le da energía a una proteína para que haga algo, para que funcione, una proteína móvil, por ejemplo, que va por un nanotubo de carbono y va…
Héctor Socas interrumpe la explicación de Francis Villatoro sobre el calor estocástico para aclarar si es equivalente al concepto tradicional de trabajo termodinámico, relacionándolo con ejemplos como el movimiento de un pistón y el diablo de Maxwell.
Habla: Héctor SocasSignificado #4calor estocástico no es trabajodiablo maxwell genera trabajo útilpistón en termodinámica ejemplo trabajodiferencia temperatura aprovecha motor…divulga este tipo de temas hay que dejar muy claro que estos conceptos microscópicos asociados a la trayectoria del sistema microscópico son conceptos con una definición diferente al concepto en el sistema marcoscópico Aquí se han estudiado muchos problemas Entonces, perdona, estás diciendo que ese calor estocástico no es lo mismo que, porque claro, perdón, trabajo; estaba pensando en trabajo. Claro, uno piensa en el trabajo como algo que puedo convertir en energía, algo que puede mover un pistón en termodinámica, ¿no? No es lo mismo con este trabajo estocástico, porque si yo pienso en el diablo de Maxwell, sí que puede al separar moléculas calientes y moléculas frías, cuando dejas evolucionar el sistema para que vuelva a su equilibrio, eso puede dar lugar a un trabajo útil. Claro, porque da lugar una diferencia de calor, una transferencia de calor, una diferencia de temperatura y esa diferencia de temperatura la puedo aprovechar en un motor para producir trabajo útil. Claro, pero a eso me refiero, ¿se puede entonces conseguir trabajo en el sentido tradicional de la palabra? Sí, en el sentido tradicional de la palabra es cuando te refieres al sistema macroscópico En el sistema macroscópico sí, es decir, estas interacciones…
Francis Villatoro describe un experimento con una partícula de sílice atrapada por pinzas magneto ópticas, explicando cómo se puede manipular su posición dentro de un pozo de potencial mediante láseres.
Habla: Francis VillatoroPalabras #5partícula de sílice pinzas magneto ópticaspozo de potencial láseresrayo láser partícula átomo…en Alemania. Se titula La extracción de trabajo a partir de grados de libertad ocultos. Y la novedad de este trabajo es que es un trabajo experimental; es que se trabaja con un sistema no marcoviano, un sistema que tiene memoria. En concreto, una partícula. Claro aquí las partículas, imaginaos que tuviéramos que explorar un átomo; todavía no hemos llegado a demonios de Maxwell de escala átomo-átomo pero es una pequeña partícula, es una pequeña esfera de sílice de 2,7 micrómetros, digamos 3 micrómetros de diámetro que están atrapadas mediante unas pinzas magneto ópticas. Yo soy capaz de colocarlas en un pozo de potencial y esa pequeña bolita está como en el fondo del pozo de potencial y yo puedo mover las pinzas ópticas con un rayo láser; o sea, puedo moverlo y puedo mover el pozo de potencial y hacer que la partícula suba por un lado y después tenga que caer o suba por el otro y tenga que caer, o puede que oscile en ese pozo de potencial hasta relajarse y volver a su estado de equilibrio. ¿Vale? Entonces eso lo puedo hacer muy fácilmente. Esa partícula, en lugar de acoplarla a un baño térmico marcoviano, como puede ser un fluido estándar, un fluido newtoniano, lo aplico a un fluido no newtoniano, a una disolución viscoelástica de micelas; es decir, de moléculas muy alargadas, son como pequeños…