Maxwell démona

A démonok mint képzeletbeli értelmes lények és az ördögi, gonosz szellem megtestesítői , fontos szerepet játszottak az ókori , középkori és egyes természeti népek mitológiájában és hiedelemvilágában. Ugyanakkor egyes természeti törvények mélyrehatóbb, a kisérletező és kutató szubjektumtól függetlenebb, objektívebb átgondolását is lehetővé teszik. Erre nagyon jó példa Maxwell démona, melyet a The Theory of Heat című könyvében, egy gondolati kisérletben írt le.

Maxwell meg volt győződve arról, hogy a termodinamika . főtétele egy antropomorfizmus, vagyis szubjektiv, ami annak a következménye, hogy a megfigyelő sokkal nagyobb méretű mint a gáz részecskéje. E szubjektivizmust úgy próbálta elkerülni, hogy elképzelt egy parányi lényt,egy démont, amely egy kétrészre osztott tartály gázrészecskéit sebességük nagysága szerint szétválaszt, így ellentmondva a . főtételnek, csökkenti a gáz entropiáját anélkül, hogy a környezettel bármiféle energiát cserélt volna.

E paradoxont közel ötven évig nem tudta feloldani senki, mígnem Szilárd Leó egy 1929-ben írt cikkében rámutatott arra, hogy a démonnak is méréseket kell végeznie, melyek végrehajtása növeli az entrópiát, és ez a növekedés nagyobb mint a fennti csökkenés.

A kérdéssel Leon Brillouin és Gábor Dénes is foglalkozott és kimutatták, hogy a démonnak fényforrásra van szüksége a méréshez és a fény gerjesztése entrópia növeléssel jár. Brillouin a problémát általánosítva, eljutott az információ és az entrópia kapcsolatához : H = -(kln2)^-1S, mely szerint, az információ negatív entrópia (negentrópia). Ilymódon a méréssel járó információnövekedés egyben entrópiacsökkenéssel is jár, de eközben a környezet entrópiája nagyobb mértékben növekszik, s így nem sérül meg a . főtétel.

Később (1987) Benett, a számítógépes adatfeldolgozás termodinamikai vonatkozásainak tanulmányozása során, rámutatott arra, hogy nem az újabb információ megszerzése növeli összességében az entrópiát, hanem a régi információ törlése (az információs tár kiürítése) az irreverzibilis folyamat, ami végülis entrópianövekedéssel jár.

Látszat-e, vagy valóság?

A természettudományos kutatásnak, de a filozófiának is egyik központi kérdése az, hogy mit tekinthetünk valóságnak, azt amit egy-egy helyzetben mérünk, ebben az esetben a mérés folyamata, beleértve a helyzetet és a megfigyelőt is, része a valóságnak, minden helyzetben más és más a valóság, vagy azt amit a mérések eredményeiből, bizonyos korrekciók segítségével, általánosan, minden esetben változatlannak, invariánsnak veszünk, ebben az esetben a valóság egy, de a különböző helyzetekből másképpen látszik.

Egy egyszerű példával érthetőbbé tehetjük e két valóság elképzelést. Ismert tény az, hogy a kisgyermek csak fokozatosan tanulja meg, illetve érti meg a perspektívikus látás okozta nagyság, illetve távolság csökkenéseket. Csak hosszabb tanulás és tapasztalás után érti meg, hogy a levegőben haladó repülő "valójában" nem olyan kicsi, mint ahogy látja, hanem annál sokkal nagyobb, hogy az általa észlelt "valóság" csak "látszat".

A kérdés viszont az, hogy nem tekinthető-e, a látszat is valóságnak ? Nem tekinthetjük-e a távolódó repülő valódi nagyságát egyre kisebbnek ?. A valóság első felfogása szerint, minden bizonyossággal igen, a repülő minden helyzetéhez külön valóságkép tartozik.

Démonok a speciális relativitás elméletben.

A speciális relativitás szemlélete szerint a relativisztikus változások nem az észlelés, mérés folyamatának, esetleges korlátozottságainak következményei, hanem ez az objektív valóság, vagyis a nagysebességgel mozgó testek hossza objektíve rövidebb, illetve az ugyanúgy mozgó órák járása objektíve lelassúl. Ezen szemlélet az első valóságfelfogásnak felel meg, mert egy adott testnek annyi valódi hosszat tulajdonít, ahány sebességre szerttesz.

A kérdés most már csak az, hogy a második valóságfelfogást nem lehetne-e a speciális relativitás elméletében is alkalmazni ?

A kérdés megválaszolásához ismét a démonokat hívjuk segítségül, megadva azokat a korrekciós számításokat amelyek ezen valóságfelfogáshoz vezetnek.

Bibliográfia

[1.] Barrow J.D., A fizika világképe, Akadémiai kiadó, Bp., 1994.

[2.] Einstein A., A mozgó testek elektrodinamikájáról, Fiz.Szem., XXIX. évf., 3. sz., 1979.