söndag 7 november 2010

Slumpmässiga rörelser


Animationen visar en 2-dimensionell gas av 32 skivor, kanske atomer som rör sig slumpmässig över en begränsad yta, instängda av fyra staket. För att lättare kunna fokusera blicken på en atom, är fem av dessa skivor markerade med röd färg. Rörelserna är slumpmässiga, förutom att animationen "loopar" efter ungefär 15 sekunder. Skivorna beter sig lite som biljardbollar, förutom att det inte finns någon friktion i modellen och det är helt elastiska stötar. Det gör att hastigheterna också är slumpmässiga.

Det finns en ruta där alla röda atomer finns i övre halvan. Chansen att det händer är ½ × ½ × ½ × ½ × ½ = 1/32, så det är inte osannolikt att det inträffar någon gång i 15 sekunder. Men sannolikheten att alla skivor någon gång skulle befinna sig i övre halvan är 1/232 = 2,3 × 10-10, mindre än en på en miljard. Det är klart att det inträffar om man väntar tillräckligt länge, men man får vänta 227 = 132 miljoner gånger längre - ungefär 60 år.

Då börjar man förstå man varför det "aldrig" händer att en mol gas befinner sig i ena halvan av en behållare. Universumets livstid är för kort för det. Och det beror inte på att molekylerna försöker undvika trängsel, utan bara på slumpen.

Inga kommentarer:

Skicka en kommentar