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Titolo: Una stupida domanda sul moto perpetuo.

Salve, sto rileggendo 'Sei pezzi facili' di R. Feynman e mi è venuta
in mente questa domanda: nel capitolo dedicato all'energia F. dice che
l'impossibilità teorica del moto perpetuo è un enunciato generale del
principio di conservazione dell'energia. La mia domanda è questa: se
consideriamo il sistema Universo nella sua interezza possiamo
affermare che questi funziona come una macchina dal moto perpetuo e
che macchine (ovvero sistemi) di questo tipo sono impossibili solo
'localmente' (in questo universo)?

Giulio Severini ha scritto:

Parli di moto perpetuo di seconda specie, presumo.
La domanda non e' affatto stupida, direi anzi che e' bellissima, e uno 
come Hawking ci ha perso il sonno.
Una prima volta ha risposto "Si'":
S.W. Hawking, Arrow of time in cosmology, Phys. Rev. D32, 2489 (1985).
poi ha trovato un errore nel ragionamento di questo articolo, l'ha 
riconosciuto e ha riscritto il lavoro rispondendo "No":
http://arxiv.org/abs/gr-qc/9301017
Io (e non solo io, vedi 
http://xxx.lanl.gov/abs/gr-qc/9310022
 ) sono 
convinto che anche il secondo articolo contiene un (altro) errore, e che 
la conclusione corretta a cui avrebbe dovuto arrivare fosse "Boh!":
Secondo me la risposta *dovrebbe* essere "Si'", ma non dispongo di una 
teoria ben definita che possa proporre un esperimento cruciale per 
verificarlo.
-- 
TRu-TS
Conoscenza non e' ricordare le cose,
ma ricordare in che libro cercarle.
Beniamino Placido

 'localmente' (in questo universo)?
Secondo me sono possibili anche localmente..
Considera per esempio il sistema atomo (lo, semplicemete, lo  spin di
un elettrone).
Luciano Buggio
http://www.lucianobuggio.altervista.org

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Ciao, rispondo a tutti e due...
Mi dispiace, ma non sono in grado di capire le vostre risposte.
1. cos'è un moto perpetuto di seconda specie? E di prima?
2. perchè il sistema atomo dovrebbe essere un sistema da moto
perpetuo? In che modo il sistema non violerebbe il principio di
conservazione dell'energia?
Perdonatemi ma non pensavo la risposta potesse includere concetti così
complicati (per me).
Giulio.



Tipicamente per "moto perpetuo" si intende "macchina con rendimento 
maggiore di 1"...
-- 
Vuolsi così colà dove si puote
ciò che si vuole, e più non dimandare.
[  T  H  I  S     S  P  A  C  E     I  S     F  O  R     R  E  N  T  ]

 conservazione dell'energia?
Per "moto perpetuo" si intende una macchina ciclica che produca lavoro:
- (1a specie) violando il 1o principio (cioe' senza assorbire calore);
- (2a specie) violando il 2o principio (cioe' assorbendo calore da una
  sola sorgente esterna a data temperatura T).
 
Non sono d'accordo con la risposta di L.B., perche' nei suoi esempi non
vi e' produzione di lavoro, quindi non si tratta di moto perpetuo.
Renditi poi conto che se fosse possibile realizzare il m.p.2a specie,
si potrebbe produrre energia elettrica semplicemente raffreddando la
sabbia del Sahara, rispettando la conservazione dell'energia ma non il
2o principio (idea troppo attraente per essere vera).
Per quanto riguarda le tue considerazioni sull'universo preferisco non
rispondere: sono troppo metafisiche per i miei gusti.
-- 
     Elio Proietti
     Valgioie (TO)

 il sistema non violerebbe il principio di conservazione dell'energia?
Tutt'al più l'atomo di idrogeno o l'universo nella sua interezza possono
essere moti perpetui di terza specie...


 vi e' produzione di lavoro, quindi non si tratta di moto perpetuo.
Ok, se quella che dai la definizione di moto perpetuo, evidenteìntemente
condizioanta, come quella di energia nell'800, da esigenze
extraconoscitive, tipo la costruzione di macchine efficienti per
l'industria, laddove "moto perpetuo" dovrebbe significare solo che una
cosa si muove per sempre (per esempio un pendolo, cercando di fargli
mancare attriti, laddove il motore - perpetuo - è la gravità), tra l'altto
io l'ho sempre intesa così.
Allora ti domando.
Perchè si sono rotti la testa Feynman ed adesso anche Tommaso Russo (che
alla fine risponde boh?) quando la risposta alla questione posta
all'inizio è certamente negativa:
L'universo intero produce forse lavoro?
Luciano Buggio
http://www.lucianobuggio.altervista.org
-- 
questo articolo e` stato inviato via web dal servizio gratuito 
http://www.newsland.it/news
 segnala gli abusi ad 
ab...@newsland.it

 L'universo intero produce forse lavoro?
Il secondo principio puo' essere enunciato in almeno una dozzina di modi 
diversi tra loro equivalenti. 
Nel mio post ho usato la forma di Kelvin, che sancisce esplicitamente 
l'impossibilita' del moto perpetuo di seconda specie.
Un altro ben noto enunciato (equivalente) asserisce che in un sistema 
isolato l'entropia non puo' diminuire.
Quest'ultima proposizione viene spesso usata per mirabolanti speculazioni
scientifico-filosofiche, del tipo: l'universo e' un sistema isolato in
cui avvengono trasformazioni irreversibili, dunque l'entropia dell'
universo aumenta, dunque la freccia del tempo conduce alla morte termica
dell'universo. 
O forse il secondo principio cade in difetto a livello cosmologico? 
Blah, blah, blah...
Con tutto il rispetto per Hawking e geni vari, ho gia' detto che nutro
seri dubbi sulla scientificita' di siffatti sviluppi  mega-teorici.
IMHO, of course!


 macchina dal moto perpetuo di questo tipo sono impossibili solo 'localmente'
puo' essere fatto in *due* modi.
Sperimentalmente, sappiamo benissimo che esso vale "qui" (nell'ambito 
dell'intero Sistema Solare, che ormai abbiamo esplorato a sufficienza) e 
"ora" (almeno, per i parecchi miliardi di anni passati di cui abbiamo 
evidenze geologiche e paleontologiche).
Sappiamo inoltre che, in tutto l'Universo *visibile*, il II principio 
valeva "li'" e "allora" (cioe' all'epoca in cui la radiazione 
elettromagnetica che ora vediamo o riveliamo veniva emessa, e per un 
lungo periodo anteriore che permettesse, secondo meccanismi noti, la 
formazione degli oggetti che oggi vediamo): e qui c'e' una gabola 
sottile, gia' messa in evidenza da Boltzmann: se esistessero zone 
dell'Universo dove il II principio non valesse (o valesse al contrario), 
li' non sarebbero rilevabili *sorgenti*, emettitori di radiazione, ma 
solo *pozzi*, assorbitori. Quindi quelle zone non rientrerebbero 
nell'Universo *visibile*, perche' gli oggetti contenuti in esse non 
sarebbero affatto visibili.
Quindi non c'e' finora alcuna evidenza sperimentale che possa negare una 
di queste due ipotesi:
1) Il II principio non vale *sempre*. E' possibile ad esempio che esso 
valga nella fase espansiva dell'Universo, ma si inverta nella 
(eventuale) fase di ricollasso. Questo e' stato sostenuto da Gold e, 
partendo da alcune ipotesi di "semplicita'" nella struttura
spaziotemporale dell'Universo (ipotesi "no boundary condition"), nel 
primo articolo di Hawking che ho segnalato.
2) Il II principio non vale "ovunque". E' possibile che esistano anche 
"ora" zone dell'Universo in cui il verso del tempo e' invertito, sia per 
i processi termodinamici che per gli esseri viventi. E questa ipotesi 
risale a Boltzmann, che la giustificava pero' con un ragionamento 
statistico valido in un Universo di estensione e durata infinita, non 
limitata come negli attuali modelli cosmologici.
Nell'articolo di cui ho postato il link, Huw Price dimostra 
(inoppugnabilmente, secondo me) che da leggi fisiche postulate 
simmetriche nel tempo *non puo'* derivare un principio asimmetrico, se 
non introducendo un'asimmetria temporale inavvertitamente o 
subdolamente, nel ragionamento stesso  (quello che chiama "double 
standard", ossia "due pesi e due misure": un ragionamento viene 
applicato in un verso del tempo ma non nel verso opposto).
Partendo da questo principio, affermava che il secondo articolo di 
Hawking, quello di cui ho postato il link - di cui non conosceva il 
testo, ma solo alcune anticipazioni sulle conclusioni, fatte da Hawking 
stesso in occasione di convegni - *doveva* contenere un errore logico. E 
in effetti, leggendo l'articolo pubblicato nel frattempo, Hawking, 
partendo da ipotesi cosmologiche molto semplici e simmetriche nel tempo, 
determina tre possibili soluzioni evolutive per il suo Universo: una con 
entropia sempre crescente, una con entropia sempre decrescente, ed 
infinite combinazioni lineari delle due con un massimo intermedio. Poi, 
senza giustificarlo, *sceglie* la prima, e arriva alla conclusione 0).
Le affermazioni 1) e 2) sono invece attraenti proprio perche', a 
differenza della 0), consentirebbero una "spiegazione" del II principio, 
attribuendone l'asimmetria temporale ad una asimmetria temporale 
ontologicamente antecedente:
1.1) quella, ovvia, del verso del tempo in cui l'Universo risulta in 
espansione, nel caso dell'Universo di Gold;
2.1) qualche asimmetria meno ovvia, a carattere accidentale e locale, 
dovuta alla non perfetta omogeneita' della distribuzione della massa 
nello spazio. Ad esempio, possono esservi delle zone di spazio in cui la 
densita' di massa aumenta (nel nostro verso del tempo) ed altre in cui 
diminuisce, per cui in esse aumenta o diminuisce il potenziale 
gravitazionale (e/o la curvatura della metrica - Fatal Error, ci sei? 
:-): e nessun sistema puo' essere *isolato* dall'azione gravitazionale. 
Se ci limitiamo a considerare la variazione di massa legata alla 
radiazione elettromagnetica, e' indubbio che la massa di sorgenti 
luminose debba diminuire, mentre quella di possi di radiazione debba 
aumentare. Finora nessuno ha pensato che tali variazioni, 
quantitativamente piccole, potrebbero avere qualche effetto.
Il fatto e' che, anche se l'idea e' attraente, finora nessuno e' 
riuscito a escogitare un meccanismo logico per cui dalle cause 1.1) e 
1.2) *sia necessario* derivare gli effetti 1) e 2).
Noto, per terminare, che mentre una verifica sperimentale *diretta* 
dell'ipotesi 1) e' *per definizione* fuori dalla portata di qualsiasi 
essere senziente, a una verifica diretta dell'ipotesi 2) si puo' invece 
pensare. E' necessario un telescopio che, di un punto coniugato 
otticamente all'infinito o quasi, sia in grado di misurare *non* la 
radiazione *assorbita* dai pixel di un elemento sensibile ed emessa da 
una sorgente remota in quel punto, ma quella *emessa* dai pixel ed 
assorbita da un pozzo remoto. Magari, misurando l'energia necessaria a 
mantenerlo ad una temperatura costante di qualche migliaio di kelvin.
Ovviamente, come nota Pangloss, simili spiegazioni non ci cambierebbero 
la vita: *qui ed ora*, possiamo tranquillamente basarci sulla previsione 
che il II principio continuera' a valere per tutto il tempo in cui 
saremo in grado di effettuare esperimenti ed osservazioni. D'altra 
parte, c'e' tanta gente che si occupa di astronomia e di cosmologia, e 
facendo Fisica, non metafisica.
ciao


 nelle interazioni deboli?
Hawking la liquida come un fenomeno marginale da trattare a parte:
"In fact effects that are not invariant under the combination CP are 
very weak, so to a good approximation, the laws are invariant under the 
time reverseal operation T alone. ...  Some authors have tried to 
account for the arrow of time on the basis of dynamic laws. The 
discovery that CP invariance is violated in the decay of the K° meson 
(2), inspired a number of such attempts but it is now generally 
recognized that CP violation can explain why the universe contains 
baryons rather than anti baryons, but it can not explain the arrow of time."
(2) J. H. Christenson, J. W. Cronin, V. L. Fitch & R. Turley, Phys. Rev. 
Lett. 13, 138 (1964).
Huw Price, in "Time Arrow & Archimede's point", riporta questo parere 
con una bibliografia piu' vasta. Mi pare anche Penrose sia d'accordo.
Io penso che su questo punto quello che riporta Hawking sia corretto: il 
II principio guida fenomeni talmente banali e quotidiani che pensare 
avvengano con la mediazione di qualche decadimento con asimmetria CP 
cozza violentemente contro il rasoio di Occam. Non credo che se ti 
raffreddi un ginocchio dolorante con la borsa del ghiaccio li' avvengano 
molti decadimenti K°.
Direi piuttosto che la strada giusta per spiegare le asimmetrie CP 
riscontrate sia quella di cercare di derivarle in qualche modo da altre 
asimmetrie solo T, come quelle che ho citato. Che influenzino il 
fenomeno in se', o i metodi di misura finora adottati.


Mi sembra di ricordare che il II principio vale solo per sistemi in 
equilibrio o comunque che passano attraverso stati che possono essere 
considerati su un tempo delta t in equilibrio. In una pentola che sta 
andando in ebollizione, ad esempio (ma non ci è ancora arrivata), ci 
sono delle violazioni del principio nella sua formulazione tradizionale 
o piuttosto la necessità di riformularlo altrimenti.
Qualcuno ha evidenza di questa cosa?
Dario de Judicibus

 molti decadimenti K°.
Giustissimo, ma il fatto che nell'universo attuale ci sia così tanta 
materia e così tanta antimateria potrebbe dipendere da ...
(OK, mi fermo perché mi rendo conto che potrei iniziare a cacciare fuori 
speculazioni di quelle totalmente campate in aria.)


 --
Dalle 3 condizioni di Sakharov:
1. Violazione del numero barionico (evolvere da uno stato con numero
barioni=antibarioni al nostro)
2. Violazione di C e CP (altrimenti i processi in 1 possono avvenire
con la stessa frequenza per barioni e antibarioni)
3. Uscita (momentanea) dall'equilibrio termodinamico (in equilibrio
chimico non ci sono assimmetrie nei numeri quantici non conservati)
Tutti 3 gli ingredienti sono presenti nel Modello Standard, ma nessuno
e' abbastanza grande da generare l'assimmetria attuale.
Chiudo l'OT, perche' non c'entra proprio niente con il moto perpetuo e
la freccia del tempo.

 remoto.
Ma questo non significherebbe che l'entropia e` invertita
gia` nel telescopio, ossia in questa regione di spazio? Per
quale principio fisico, valido *qui*, il pixel dovrebbe
comportarsi in quel modo?
Ciao
Paolo Russo

 Paolo Russo
ciao
(*) neanche due anni fa, ha destato scalpore la pubblicazione di un 
risultato sperimentale che rilevava una variazione stagionale del ritmo 
di decadimento di nuclei radioattivi, attribuendone la causa alla 
maggiore o minore vicinanza del labortorio al Sole.
http://arxiv.org/abs/0808.3283
L'interpretazione e' stata drammaticamente smentita dalla pubblicazione 
di misure effettuate sui reattori atomici della sonda Cassini, che non 
hanno misurato variazioni di rilievo fra le orbite di Venere e di Marte.
http://arxiv.org/abs/0809.4248
Le variazioni vengono ora attribuite a errori sistematici degli 
strumenti di misura con andamento stagionale.
http://www.npl.washington.edu/AV/altvw147.html


 Transazionale della MQ ( 
http://www.npl.washington.edu/ti/
 ).
Ah, allora lo sapevi già...
Da qualche parte sul sito di John Baez lessi una spiegazione, che non 
riesco più a trovare. Data la figura:
                          O'
                      \
                       \
                        \ 
Lampada O----------------\
                         |\
                         | \
                         |  \
                         |   \Specchio semirifettente
                         |    \
                         v
                     Osservatore
Prendendo lo stato finale e evolvendolo al contrario, possiamo ottenere 
sia la situazione in cui il raggio di luce viene da O, sia quella in cui 
viene da O'. Noi sappiamo che è mooolto più probabile che un fotone venga 
da O che non da O', ma se l'intero sistema fosse all'equilibrio termico, 
non potremmo dire ciò. (Sul sito di Baez era spiegato molto meglio...)
Gira e rigira il fatto è sempre quello: gli stati a entropia massima sono 
quelli più probabili, e siccome per qualche motivo (per il quale v. la 
mia firma) gli stati passati dell'universo avevano entropia molto più 
bassa, quelli futuri avranno quasi sicuramente entropia maggiore.


 degli strumenti di misura con andamento stagionale.
Oh, grazie, davvero. Avevo sentito di quella faccenda ma non
della sua conclusione.
Ciao
Paolo Russo

 forse transazionalmente vale lo stesso. :-)
HA FUNZIONATO!
http://www.youtube.com/watch?v=vdCT8N-QQnU
Hai visto che Cramer ha ragione? ;-)
Per ora rispondo a questo, per il resto devo mettere in ordine un po' di
idee.
Ciao e grazie
-- 
TRu-TS

 specificamente la MQ.
Concordo. Ma anche qui, non vedo un paradosso. La scatola si aprirebbe.
ciao
-- 
TRu-TS
La vita e' un viaggio. E :-) NE VALE LA PENA
http://www.youtube.com/watch?v=vdCT8N-QQnU
(io sono quello con la barba bianca)