sexta-feira, 4 de agosto de 2023

SOBRE AS LEIS DE NEWTON E A ENTROPIA

ÀS VEZES, UM CHARUTO É SOMENTE UM CHARUTO.

 

No livro Princípios Matemáticos da Filosofia Natural, publicado por em 1687, Isaac Newton esclareceu uma série de questões, mas trouxe novos problemas que intrigam os cientistas até hoje.  

As famosas Leis de Newton descrevem um mundo onde pessoas andam para trás, relógios retrocedem da tarde para a manhã e frutas sobem do chão para os galhos das árvores. Em outras palavras, elas não diferenciam o passado do futuro, embora uma de suas características mais evidentes seja a direcionalidade do tempo. 

Observação: Reza a lenda que o famoso episódio da maçã levou a concluir que uma força exercida pela Terra "puxa" os objetos em direção ao solo. Em Tempo: O Sonho de Matar Chronos, o físico italiano Guido Tonelli explica o funcionamento do fluxo do passado, do presente e do futuro; em A Ordem do Tempo, seu colega e compatriota Carlo Rovelli teoriza acerca da inexistência de distinção entre passado e futuro. 

Antes da Revolução Industrial, pás eram usadas para alimentar as fornalhas a carvão que geravam energia a partir do vapor. Mais adiante, surgiram mecanismos baseados nas leis da termodinâmica. Em 1865, o físico alemão Rudolf Clausius descobriu que o calor só pode passar de um corpo frio para um corpo quente se ocorrer alguma mudança em torno deles — o que equivale a dizer que "a entropia apenas aumenta, nunca diminui". Séculos depois, o físico Carlo Rovelli concluiu que a entropia é a única lei básica da física que pode separar o passado do futuro.
 
O que diferencia objetos quentes dos frios é agitação de suas moléculas. Em um motor a vapor quente, as moléculas de água colidem umas contra as outras muito rapidamente, mas ficam menos agitadas quando se condensam sobre uma vidraça. Uma bola pode rolar montanha abaixo ou ser chutada de volta para o pico, mas o calor não pode fluir do frio para o quente. N
a escala molecular, o fenômeno que produz calor é simétrico no tempo  ou seja, quando uma molécula de água colide e ricocheteia em outra, a flecha do tempo desaparece. 
 
A flecha que avança do passado para o futuro surge somente quando nos afastamos do mundo microscópico em direção ao macroscópico 
 ou seja, ela tem a ver com o fato de olharmos para as coisas grandes e ignorar os detalhes. Isso não significa que o mundo seja fundamentalmente orientado no espaço e no tempo, mas que, quando olhamos à nossa volta, vemos a direção na qual os objetos do dia a dia (com tamanho médio) têm mais entropia, como a fruta madura que cai da árvore. 
 
Por estar indissociavelmente ligada à direção do tempo, a entropia é a única lei da física com forte direcionalidade temporal que perde essa característica quando se fecha o foco em coisas muito pequenas
. A entropia de um cubo de gelo aumenta conforme ele é aquecido, pois suas moléculas, originalmente reunidas e ordenadas, movimentam-se com mais liberdade quando ele derrete e se transforma em água líquida, e mais ainda quando a água ferve, transformando-se em vapor. 

Uma forma de pensar na entropia é considerá-la uma medida da desordem. Um baralho novo, por exemplo, tem baixa entropia porque as cartas estão separadas por naipe numa sequência que vai do ás ao rei, mas basta embaralhamos para aumentar a entropia do sistema (ou sua aparente aleatoriedade). 

Continua...