Il diavoletto di Maxwell

Nel mondo in cui viviamo ci sono molti processi irreversibili che accrescono il disordine complessivo dei sistemi (entropia) ed ovviamente  le leggi della  fisica ne tengono debito conto.

James Clerk Maxwell (1831-1879) matematico e fisico scozzese che elaborò la prima teoria moderna dell’elettromagnetismo, un giorno ideò un esperimento mentale che successivamente prese il nome di Diavoletto  di Maxwell.

Maxwell immaginò un diavoletto  all’interno  di un recipiente pieno di gas a temperatura costante ed uniforme. Il  recipiente è diviso  in due parti da  una parete che il diavoletto è in grado di controllare,  aprendola e chiudendola. Il diavoletto ha il  potere di selezionare le  molecole di gas che si muovono con diversa velocità l’una dall’altra. Il  diabolico esserino quindi fa entrare tutte  le  molecole  più veloci in una parte del contenitore e quelle più lente dall’altro lato della parete divisoria.

Dopo questa operazione le  due metà del recipiente avranno  una temperatura diversa e l’ordine complessivo del gas sarà  aumentato senza  che questo abbia apparentemente  comportato una spesa energetica, violando cosi le  leggi della termodinamica. 

In realtà se il diavoletto di Maxwell non è dotato  di poteri sovrannaturali ed  obbedisce alle  leggi della fisica  il semplice atto di selezionare le molecole di gas,  dividendole nei  due scomparti del recipiente, comporta una spesa energetica finita. Egli deve usare qualche mezzo concreto per interagire con le molecole costringendole ad andare da una parte piuttosto che dall’altra in base alla  loro velocità e questo atto comporta cedere energia al gas, qualunque sia il mezzo utilizzato.

Per rovesciare temporalmente un processo irreversibile di un sistema isolato occorre introdurre altri processi irreversibili ed alla fine niente è più uguale a prima, ed il nuovo  futuro è irrimediabilmente diverso dal passato.

E’ questo che fondamentalmente determina la freccia del tempo e rende impossibile i viaggi nel tempo passato.