Poema al demonio de Maxwell

El demonio de Maxwell

En Glenlair, Escocia,
caen copos esmeralda sobre las colinas
y, en el horizonte, antes del hundimiento,
la luz centellea sobre la hierba.
Cuando la niebla baja,
empuja al verde leyenda de los prados al infierno
y los árboles tiritan como si todos los espíritus
se hubieran refugiado en las ramas.
Vestido con un kilt,
agazapado entre brezos y cardos,
un ser sonríe malicioso,
buscando violar el segundo principio de la termodinámica,
¿Qué pasaría si hubiera una criatura
lo suficientemente pequeña para ver cada molécula y seguirla?
Nunca sabremos si lo que fuera que imaginó Maxwell
era un demonio, un elfo
o un cancerbero de gases con derecho de admisión;
pero, en secreto, como Lucifer,
la bestia imaginada desafía las leyes del universo y
busca algún tipo de pacto fáustico
para acabar con la irreversibilidad.
Cae la noche en Glenlair,
el halo de la lámpara santifica las sombras,
el calor se disipa
y el té ya no humea en la taza.
¿Puede una ínfima acción revertir el proceso?
Maxwell sienta a su ángel exterminador de la entropía
junto a una puerta, entre el hielo y el fuego,
y le encomienda la tarea de vigilar moléculas.
Como un personaje omnisciente del reino feérico
la criatura las separa
a la siniestra o la diestra del Padre,
unas al mundo gélido, otras al ardiente,
y, en el umbral, asoma la paradoja.
Tras muchas horas ordenando el caos,
exhausto, el demonio pierde la sonrisa,
ha envejecido un siglo.
Por el conocimiento,
la bestia ha pagado un alto precio.
Elena Soto

La imaginación, en ciencia, puede ser un excelente laboratorio para llevar a cabo experimentos difíciles o, directamente, irrealizables por medios empíricos, ayudando a inferir posibles resultados ¿qué ocurriría si…? ¿Y si…?
Estas situaciones hipotéticas han sido muy útiles para abordar problemas científicos introduciendo nuevos factores pero, en ocasiones, los resultados obtenidos desafían al sentido común y nos enfrentan a lo que no puede ser, al menos en ese momento. Estos experimentos mentales alcanzan en la física su máxima expresión y los ejemplos en esta rama de la ciencia son numerosos. Entre los más célebres destaca el demonio de Maxwell.
En 1867 el físico escocés James Clerk Maxwell ideó una criatura que desafiaba la segunda ley de la termodinámica, considerada inviolable, y que afirma “que en un sistema aislado la entropía no puede decrecer”. Este demonio, presentado oficialmente en su libro Theory of heat (1872) y que aborda las limitaciones del segundo principio de la termodinámica, ha servido de acicate e inspiración para generaciones de físicos y, en los últimos años, diferentes investigaciones lo están ‘invocando’ de nuevo.
La segunda ley de la termodinámica, una de las más importantes de la física, se puede formular de muchas maneras, pero todas nos llevan al concepto de irreversibilidad y de entropía; básicamente lo que dice es que todo sistema fuera de equilibrio tiende a desordenarse y que la entropía, como medida de desorden, tiende a aumentar, dicho de otro modo, las cosas tienden siempre a hacerse más desordenadas, y si quisiéramos ordenarlas sería necesario invertir energía en el proceso. En el experimento mental que diseñó Maxwell se preguntaba ¿qué pasaría si hubiera una criatura lo suficientemente pequeña para ver cada molécula y seguirla?
En su laboratorio imaginario habría un recipiente de gas herméticamente sellado y dividido en dos partes por una pared, en la que existiría un pequeño orificio con una trampilla y, controlando el mecanismo, un demonio. La tarea de esta criatura, que puede diferenciar entre una molécula fría y una caliente, es ir abriendo y cerrando la trampilla, cuando sea necesario, para separarlas, de forma que, las frías las pasa a un lado y las calientes al otro. El resultado es que acumularía las moléculas de gas caliente en un compartimento y las de gas frío en el otro. Si se realiza el cálculo de la entropía antes y después, lo que se ve es que ésta disminuye, algo que va en contra de la segunda ley de la termodinámica.
Esta paradoja fue explicada, al menos en parte, por Leo Szilard, a finales de los años 20. Este físico le atribuyó al demonio un papel activo, incluyéndolo dentro del sistema. El proceso de adquisición de información requiere un gasto energético y, para operar, el demonio necesita información, y su obtención cuesta lo suficiente como para que la segunda ley de la termodinámica no sea violada.
Con el desarrollo de la computación, y casi un siglo después de que Maxwell ideara su diablo, se comienza a pensar en la información como forma de energía y fue, precisamente, un científico que investigaba en IBM, Rolf Landauer, el que resolvió esta aparente paradoja, cuando propuso que la clave estaba en la memoria del demonio, que no podía ser infinita, postulando que el simple acto de borrar información de un sistema físico debía disipar una mínima cantidad de energía al entorno.
Un bit, la unidad fundamental de información, puede representar un 1 o un 0, Landauer se dio cuenta que al reemplazar 0 por un 1 no costaba energía si el proceso podía revertirse, pero si éste era irreversible, siempre se producía alguna pequeña cantidad de calor. Mientras el demonio pudiera guardar la información en su memoria, no consumiría energía, pero cuando su memoria se llenara, tendría que borrar parte de la información y este borrado aumentaría la entropía del sistema, disipando el calor necesario para restablecer el segundo principio de la termodinámica.
Ya, en el siglo XXI, este diablo hipotético ha saltado al mundo cuántico y continúa siendo objeto de investigación. La pregunta es ¿se puede implementar un demonio de Maxwell a nivel cuántico? “Hasta ahora la mayoría de investigaciones se han llevado a cabo en sistemas clásicos, pero en los últimos años se están intentando hacer propuestas, tanto teóricas como experimentales, de cómo funcionaría esta entidad en un sistema cuántico”.
Esta entrada es mi aportación al tema ¿Y si…? de #polivulgadores de @hypatiacafe.

Poem to Maxwell’s demon

In Glenlair, Scotland,
emerald flakes fall over the hills
and, on the horizon, before the sinking,
the light sparkles on the grass.
When the fog comes down,
pushes the green legend of the meadows to hell
and the trees are shivering as if all the spirits
had taken refuge in the branches.
Dressed in a kilt,
crouched among heather and thistles,
a being smiles maliciously,
seeking to violate the second principle of thermodynamics,
What if there was a creature
small enough to see every molecule and follow it?
We will never know if whatever it was that Maxwell envisioned
was a demon, an elf
or a gas cancerber with the right of admission;
but, secretly, as Lucifer,
the imagined beast defies the laws of the universe
and seeks some kind of Faustian pact
to put an end to irreversibility.
Night falls in Glenlair,
the halo of the lamp sanctifies the shadows,
the heat dissipates
and the tea no longer steams in the cup.
Can a tiny action reverse the process?
Maxwell sits his exterminating angel of entropy
next to a door, between ice and fire,
and entrusts it with the task of monitoring molecules.
As an omniscient character from the feerical realm.
the creature separates them
to the left or right hand of the Father,
some to the icy world, others to the fiery one,
and, on the threshold, the paradox emerges.
After many hours of sorting through the chaos,
exhausted, the demon loses his smile,
has aged a century.
For the knowledge,
the beast has paid a high price.

Elena Soto.

Ecuaciones de Maxwell

Ecuaciones de Maxwell

Ámbar, vidrio, seda, lana. Un imán.
Cuánta energía ignorada,a nuestro alrededor
por los siglos de los siglos!
Y luego en el cielo, en el rayo,
y en el cuerpo -rigidez y espasmo-:
el músculo y la nube, hermanos
eléctricos y oscuros, como paisajes
llamados a estallar en la misma tormenta!
Y la pila y el hilo: estos discos alternos
de cobre y de zinc donde un ácido revela
corrientes que permiten, por fin, la medida,
que calienta los cables y desvía la brújula!

Y el número, y la síntesis, y por fin la unidad:
en sólo cuatro leyes miles de fenómenos,
y aún más: por sorpresa, la luz,
toda la luz,
la velocidad de la luz,
el espejo y la lente, el color, la opacidad:
la suma de colores se convierte en oscuridad,
y más:
este desbordamiento
más allá de las fronteras de los sentidos,
este exceso de más y más realidad
independiente del ojo, inaccesible para el ojo,
pero dado al pensamiento en la pureza
de este conjunto de cuatro ecuaciones,
como otra maravilla del mundo
como otro idioma del mundo,
mental, real, ardiente,
abrumadoramente
cercano al que llamaríamos armonía,
majestad, profundidad:
la pasión y el hielo en un sorbo de lucidez.

David Jou de su poemario Las escrituras del universo , originalmente en catalán.

Les equacions de Maxwell

L’ambre, el vidre, la seda, la llana. L’imant.
Quanta energia al voltant,
ignorada,
segles i segles!
I després en el cel i en el llamp,
i en el cos -rigidesa i espasme-:
el múscul i el núvol, germans
elèctrics i obscurs, com paisatges
cridats a esclatar en la mateixa tempesta!
I la pila i el fil: aquests discs alternats
de coure i de zinc on un àcid desvetlla
corrents que permeten, per fi, la mesura,
que escalfen els fils i desvien la brúixola!

I el nombre, i la síntesi, i per fi la unitat:
en només quatre lleis tants milers de fenòmens,
i encara molt més: per sorpresa, la llum,
tota la llum,
la velocitat de la llum,
el mirall i la lent, el color, l’opacitat,
la suma de clarors esdevinguda obscuritat,
i més:
aquest desbordament
enllà de les fronteres dels sentits,
aquest excés de més i més realitat
independent de l’ull, inassolible a l’ull,
però oferta al pensament en la puresa
d’aquest joc de quatre equacions,
com una altra bellesa del món,
com un altre llenguatge del món,
mental, real, ardent,
aclaparadorament
proper al que en diríem harmonia,
majestat, profunditat:
la passió i el glaç d’un tast de lucidesa.

Maxwell’s Equations

Amber, glass, silk, wool. A magnet.
How much energy about,
that has been ignored,
centuries after centuries!
And later in the sky, in the lightening bolt,
in the body –rigidity and spasm-:
the muscle and the cloud,
electric hidden brothers, like landscapes
called to explode in the same storm!
And batteries and wires: these alternating disks
of copper and zinc where an acid discloses
measurable currents that heat wires
and deviate compasses!

And the name, and the synthesis, and finally unity:
in only four laws thousands of phenomena,
and even much more: by surprise, light,
all the light,
the velocity of light,
the mirror and the lens, color, opacity,
the sum of colors turn into obscurity,
and more:
this overflowing
past the borders of the senses,
this excess of more and more reality
independent of one’s eye, inaccessible to one’s eye,
but given to thought in the purity
of this set of four equations,
as another wonder of the world,
as another language of the world,
mental, real, burning,
overwhelmingly
close to what we’d call harmony,
majesty, profundity:
the passion and the ice in a sip of lucidity.

Las Ecuaciones de Maxwell en 5 Minutos explicadas por QuantumFracture

James Clerk Maxwell, versos y ecuaciones

James Clerk Maxwell (Edimburgo, 13 de junio de 1831 -Cambridge, 5 de noviembre de 1879)

Maxwell es conocido sobre todo por sus ecuaciones, con las que demostró que electricidad, magnetismo y luz son manifestaciones de un mismo fenómeno: el campo electromagnético. Logró unificarlas en un mismo marco teórico y predijo teóricamente la existencia de las ondas electromagnéticas, concluyendo que la propia luz era una de ellas. Tras siglos intentando descifrar el enigma de la naturaleza de la luz, Maxwell sintetizó toda la información en unas pocas líneas matemáticas que mostraban cómo la electricidad y el magnetismo estaban conectados, y que los dos juntos podían crear diferentes tipos de ondas que iban a la misma velocidad, la velocidad de la luz.

Son famosas las camisetas con el lema «Y Dios dijo:» (las ecuaciones de Maxwell) «y se hizo la luz»,

Y Dios dijo … y se hizo la luz.

Pero además de sus valiosas aportaciones en diferentes campos de la física, como la óptica, la teoría cinética de los gases o la termodinámica, Maxwell escribía poesía. Muchos de sus poemas fueron editados por su amigo y biógrafo Lewis Campbell.

Una Oda Paradójica es su último poema, escrito poco antes de su muerte. 

Obra poética de James Clerk Maxwell en PDF

Una Oda Paradójica

Para el Dr. Hermann Stoffkraft
una oda paradójica según Shelley

I

Mi alma es un nudo reflejo
sobre un vórtice líquido creado
por el intelecto que oculto vive,
mientras tu como convicto inmóvil
con aguda herramienta la desbaratas
solo para encontrar la complejidad permanente de mis nudos;
pues las herramientas para deshacerlos
en el espacio de cuatro dimensiones se hallan,
donde la pícara imaginación hace ver
avenidas enteras de universos;
donde Klein y Clifford llenan el vacío
con un ‘homaloide’ finito, sin acotar,
a través del cual el infinito es destruido sin esperanza.

II
Mas cuando tu ciencia levanta el vuelo
en los dominios inaccesibles de la especulación
atesoro cada edicto que pronunciaste;
mientras que en el curso de la evolución
andamos sin rumbo, y sin buscar solución alguna
mas que aquella en que sobrevive el más apto.
Hasta en aquel crepúsculo de los dioses
cuando Tierra y Sol son terrones inertes,
cuando, degradada toda su energía,
la materia en el éter haya desaparecido,
nosotros, es decir, todo el trabajo que hemos realizado,
como ondas en el éter, correrán por siempre
en esferas en expansión rápida, hacia el paraíso, más allá del Sol.

III
Gran principio el que observamos,
¡Tu continuidad interminable!
Por ti todos nuestros ángulos son suavemente redondeados,
nuestras inadaptaciones son por ti ajustadas,
y como siempre en ti he confiado,
¡permite que mis métodos nunca se confundan!
O nunca dirija la Creación
ruptura (resquebrajo) sobre mi contemplación,
que aun pueda la cadena causal, ascendiendo,
aparecer intacta y sin fin,
y en donde la cadena se pierde de vista
permite a seres invisibles guiar mi viaje en la oscuridad
a través de mundos de seres encantados de orden infinito.

Mientras los habitantes de lo oculto
—divinidades o emanaciones— intervienen,
y de mi encogida alma lo absoluto
(aquello que está oculto a nuestra vista)

James Clerk Maxwell, Traducción y notas de una Oda paradójica

A paradoxical ode

To Hermann Stoffkraft, Ph.D.

A Paradoxical Ode After Shelley

I
My soul’s an amphicheiral knotUpon a liquid vortex wrought
By Intellect in the Unseen residing,
While thou dost like a convict sit
With marlinspike untwisting it
Only to find my knottiness abiding;
Since all the tools for my untying
In four-dimensioned space are lying,
Where playful fancy intersperses
Whole avenues of universes;
Where Klein and Clifford fill the void
With one unbounded, finite homaloid,
Whereby the Infinite is hopelessly destroyed.

II
But when thy Science lifts her pinions
In Speculation’s wild dominions,
I treasure every dictum thou emittest;
While down the stream of Evolution
We drift, and look for no solution
But that of the survival of the fittest.
Till in that twilight of the gods
When earth and sun are frozen clods,
When, all its energy degraded,
Matter in æther shall have faded,
We, that is, all the work we’ve done,
As waves in æther, shall for ever run
In swift-expanding spheres, through heavens
beyond the sun.

III
Great Principle of all we see,
Thou endless Continuity!
By thee are all our angles gently rounded;
Our misfits are by thee adjusted,
And as I still in thee have trusted,
So let my methods never be confounded!
O never may direct Creation
Break in upon my contemplation,
Still may the causal chain, ascending,
Appear unbroken and unending,
And, where that chain is lost to sight
Let viewless fancies guide my darkling flight
Through Æon haunted worlds, in order infinite.

While Residents in the Unseen |

¿ons or Emanations| intervene,

And from my shrinking soul the Unconditioned screen.

Maxwell a los 23 años.

Molecular Evolution

At quite uncertain times and places,
The atoms left their heavenly path,
And by fortuitous embraces,
Engendered all that being hath.
And though they seem to cling together,
And form «associations» here,
Yet, soon or late, they burst their tether,
And through the depths of space career.

So we who sat, oppressed with science,
As British asses, wise and grave,
Are now transformed to wild Red Lions,
As round our prey we ramp and rave.
Thus, by a swift metamorphosis,
Wisdom turns wit, and science joke,
Nonsense is incense to our noses,
For when Red Lions speak, they smoke.

Hail, Nonsense! dry nurse of Red Lions,
From thee the wise their wisdom learn,
From thee they cull those truths of science,
Which into thee again they turn.
What combinations of ideas,
Nonsense alone can wisely form!
What sage has half the power that she has,
To take the towers of Truth by storm?

Yield, then, ye rules of rigid reason!
Dissolve, thou too, too solid sense!
Melt into nonsense for a season,
Then in some nobler form condense.
Soon, all too soon, the chilly morning,
This flow of soul will crystallize,
Then those who Nonsense now are scorning,
May learn, too late, where wisdom lies.

Selected Poetry of James Clerk Maxwell (1831-1879)

El San Valentín de un empleado de telégrafos

El San Valentín de un empleado de telégrafos

Las espiras de mi alma se entrelazan
con las tuyas, aunque estén a muchos kilómetros de distancia.
Y las tuyas en estrechos circuitos enrollados serpentean
alrededor de la aguja de mi corazón.

Constante como Daniell, fuerte como Grove.
burbujeando en sus profundidades como Smee,
Mi corazón empuja su marea de amor,
y todos sus circuitos se cierran en ti.

Oh, dime, cuando a lo largo de la línea
de mi corazón el mensaje fluye,
¿Qué corrientes se inducen en el tuyo?
Un clic tuyo acabará con mis males.

A través de muchos voltios el weber voló,
y me devolvió esta respuesta;
Soy tu faradio fiel y verdadero,
cargado hasta un voltio de amor por ti.

Poema del físico James Clerk Maxwell

Valentine by a Telegraph Clerk

The tendrils of my soul are twined
With thine, though many a mile apart.
And thine in close coiled circuits wind
Around the needle of my heart.

Constant as Daniel, strong as Grove.
Ebullient throughout its depths like Smee,
My heart puts forth its tide of love,
And all its circuits close in thee.

O tell me, when along the line
From my full heart the message flows,
What currents are induced in thine?
One click from thee will end my woes.

Through many a volt the weber flew,
And clicked this answer back to me;
I am thy farad staunch and true,
Charged to a volt with love for thee.

James Clerk Maxwell

En este poema Maxwell mezcla el romanticismo y la tecnología con un toque de humor. Con el pretexto de la comunicación entre dos telegrafistas (hombre y mujer) incluye todas las pilas que se usaban en la época (1860), que reciben los nombres de sus fabricantes (John Daniell, William Grove y Alfred Smee), y a las unidades eléctricas (Weber, Faradio y Voltio).
Aunque las características de las diferentes baterías dan sentido al poema, lo más destacable es que el telégrafo se estaba convirtiendo en una forma de comunicación cotidiana que abría nuevas posibilidades en todos los campos, también en el de las relaciones amorosas.