Entropía: por qué un matemático de Lego se envuelve en la lavadora

Ala: 31.12.2020 | Tiempo de lectura: 5 minutos

W.E se usa para jugar solo, en el escritorio o en la habitación de los niños, por nombrar algunos. Esto no sorprende a nadie. Es aún más emocionante cuando algo organizado espontáneamente surge del desorden. El surgimiento de la vida de la materia muerta al comienzo de la evolución de la Tierra es un ejemplo particularmente impresionante del surgimiento de la complejidad y el orden. Pero incluso las dunas de arena simples dan lugar a estructuras estructuradas que surgen de arena «desorganizada» bajo la influencia del viento.

Los científicos incluso han cuantificado para describir el grado de orden o perturbación: entropía. Una gran entropía significa mucho caos. Cuanto menor es la entropía, mayor es el orden del sistema. Sin influencia externa, la entropía de cada sistema aumenta «por sí misma». La entropía crece. Ésta es la ley de la naturaleza. Pero si el sistema recibe energía del exterior de una manera adecuada, entonces su universo también se puede reducir. El sistema está creciendo. Por ejemplo, para mantener el estado organizado de un organismo, debe absorber energía en forma de alimento.

El proceso de reducción de la entropía se puede ilustrar con un experimento simple que todos pueden hacer en casa si tienen un LEGO y una lavadora. Hace unos años, el emprendedor matemático Ingo Althöfer de la Universidad de Jena puso un puñado de bloques de Lego en la lavadora para limpiarlos. No es de extrañar que estos estén bien. Sin embargo, varias de las piedras se agruparon «solas» para formar estructuras más grandes.

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“Había estructuras de dos, tres y cuatro bloques, a veces formadas por cinco bloques, pero no había estructuras formadas por seis o más”, dice el profesor Althover. Y una y otra vez. La lavadora ahorra energía que permite la creación de estructuras organizadas. Althöfer toma esto como una analogía con la formación de las primeras biomoléculas y fue modelado en 1953 con el Experimento Primitive Stew de Miller.

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Si quieres jugar a ser un pequeño innovador con la ayuda de una lavadora, Althöfer te dará algunos consejos en el camino. La cosa también funciona si pones bloques de Lego en calcetines y los anuda. Por un lado, este volumen se reduce al lavar piedras, que era tan grande que la esposa de Althofer, Beatt, se quejó de ello. Desde entonces, Althöfer solo ha experimentado con Legos en calcetines.

Estos también protegen las superficies de las piedras y la arandela y evitan que las partículas de plástico entren en el filtro de pelusa, eso es lo que hizo Althöfer. Además, la temperatura de lavado no debe seleccionarse por encima de los 40 grados. Esto puede provocar pequeñas deformaciones en las piedras, lo que dificulta o imposibilita su unión.

«Obtienes los mejores resultados si pones dos latas de piezas de Lego en la lavadora junto con los ladrillos», dice Althofer. Parece que a los ladrillos les gusta crecer en estos paneles. Y un consejo más: con ladrillos Lego nuevos y relativamente viejos que ya están gastados, obtienes los peores resultados. Althöfer descubrió que «funciona mejor con piedras de mediana edad».

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Hay 9,15103,765 arreglos diferentes sobre cómo colocar seis bloques Lego del mismo color con ocho asas. Esto se puede calcular exactamente matemáticamente. Pero, ¿por qué las estructuras de Lego de seis piezas no se utilizan o se utilizan tan raramente en experimentos en una lavadora? Althöfer tiene una explicación simple para eso. Básicamente, las piedras se unen cuando caen de arriba hacia abajo en el tambor. Así es como crecen. De cierto tamaño, se desintegra nuevamente cuando se cae. Seis piedras parecen tener el tamaño crítico.

Los experimentos no solo son apropiados desde el punto de vista educativo para ilustrar el término entropía física. Althöfer también ve sus experiencias como la Experiencia Monte Carlo. En matemáticas, existen los llamados algoritmos de Monte Carlo que realizan repetidamente cálculos aleatorios para lograr resultados aproximados para un problema.

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Althöfer no ejecutó suficientes pruebas para poder afirmar con creyente significación estadística que los ladrillos Lego azules y blancos se combinan entre sí con frecuencia. Pero su instinto le dice que lo es. Si debe intentarlo usted mismo, preste especial atención a este aspecto. Sin embargo, no espere mucho lavado. Althöfer informa sobre una anciana que se enteró de sus experiencias con Lego y luego cortó un modelo Lego más grande en cubos individuales y luego lo puso en el cilindro. Lo llamé y me quejé de que las piedras no se usaban de ninguna manera para crear el arquetipo. Entonces está claro que ella entendió mal algo.

Altover prueba la lavadora en casa. En la oficina de su universidad se ocupa de la teoría de juegos, donde «el juego» en este contexto no tiene nada que ver con Lego, sino que se centra en el comportamiento de las personas. Por ejemplo, Althöfer investigó cómo la introducción del impuesto a las transacciones en el intercambio afectó el comportamiento de los jugadores. Su conclusión fue: si hubiera un impuesto sobre las transacciones, habría más apuestas en la bolsa de valores. «Esto parece inverosímil a primera vista, pero nuestros análisis de la teoría de juegos han llevado a esta conclusión exacta», dice Thofer.

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Este artículo se publicó por primera vez en septiembre de 2018.