En 1867, el físico escocés James Clerk Maxwell imaginó un ser diminuto, casi fantástico, que parecía capaz de romper una de las leyes más firmes de la física: la segunda ley de la termodinámica.
Este experimento mental, conocido como el “demonio de Maxwell”, no solo sacudió los cimientos de la física estadística, sino que abrió un camino inesperado hacia la teoría de la información moderna.
La segunda ley de la termodinámica
La segunda ley establece que la entropía total de un sistema aislado siempre aumenta. Dicho de otro modo: el calor fluye espontáneamente de lo caliente a lo frío, nunca al revés.
Ejemplo cotidiano: un café caliente en una habitación se enfría con el tiempo; jamás se calentará solo absorbiendo energía del aire.
El demonio de Maxwell parecía desafiar esta ley al reducir la entropía dentro de la caja, pero el error estaba en olvidar que el demonio mismo debía contarse como parte del sistema aislado.
El experimento mental de Maxwell
Maxwell imaginó una caja dividida en dos compartimentos, con un pequeño ser inteligente —el demonio— controlando una compuerta.
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Cuando una molécula rápida se acercaba desde el lado frío, el demonio la dejaba pasar al lado caliente.
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Cuando una molécula lenta venía del lado caliente, también abría la compuerta, dejándola ir al lado frío.
Resultado aparente: el lado caliente se vuelve más caliente y el frío más frío, reduciendo la entropía sin gastar energía.
Esto parecía contradecir la segunda ley de la termodinámica.
¿Dónde está la trampa?
Durante décadas, físicos y filósofos discutieron si el demonio podía existir. La clave llegó en el siglo XX:
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Para clasificar moléculas rápidas y lentas, el demonio necesita medir.
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Para registrar y borrar información, necesita memoria.
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Según la ley de Landauer (1961), borrar un bit de información tiene un coste mínimo de energía de:
Lo que equivale a unos 3 x 10-21 julios a temperatura ambiente por bit borrado.
Ese gasto compensa exactamente la aparente violación de la segunda ley. En realidad, la entropía nunca disminuye: simplemente se transfiere al entorno cuando el demonio procesa información.
Más allá de la paradoja
El demonio de Maxwell fue mucho más que un juego intelectual. Inspiró desarrollos clave:
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Refrigeradores cuánticos, que usan información para enfriar sistemas microscópicos.
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Motores de información, dispositivos que convierten información en trabajo útil.
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Nanomáquinas, que aprovechan fluctuaciones térmicas para realizar tareas a escala molecular.
Conclusión
El demonio de Maxwell nunca existió, pero su sombra sigue viva en la ciencia.
Mostró que la entropía no solo depende de la energía, sino también de la información.
Lo que empezó como un desafío a la segunda ley acabó revelando una verdad profunda: la información es física.
Medir, almacenar y borrar datos tiene un coste energético inevitable que salvaguarda las leyes de la termodinámica.
