Você já tentou virar a colher depois de transformar a geléia em um arroz doce? Nunca traz a geléia de volta para a colher. Essa desordem sempre crescente está ligada a uma noção chamada entropia. A entropia é de interesse para os físicos que estudam a evolução de sistemas compostos de vários elementos idênticos, como gás. Ainda, como os estados em tais sistemas devem ser contados é um pomo de discórdia. A visão tradicional desenvolvida por um dos pais da mecânica estatística, Ludwig Boltzmann - que trabalhou em um número muito grande de elementos - se opõe à perspectiva teórica aparentemente desconexa de outro cientista fundador da disciplina, Willard Gibbs, quem descreve sistemas com um número muito pequeno de elementos.

Em um novo estudo publicado em EPJ Plus , Loris Ferrari da Universidade de Bolonha, Itália, desmistifica esse choque entre teorias ao analisar as consequências práticas da definição de Gibbs em dois sistemas de tamanho bem definido. Ferrari especula sobre a possibilidade de que, para certas quantidades, as diferenças resultantes da abordagem de Boltzmann e Gibbs podem ser medidas experimentalmente.

Este debate gira em torno da noção de temperatura absoluta negativa (NAT), vista como uma consequência enganosa da definição de entropia de Boltzmann. Em contraste, A teoria de Gibbs proíbe o NAT e torna a equipartição de energia rigorosa em sistemas de tamanho arbitrário. As duas abordagens, Contudo, convergem quando os sistemas possuem um número muito grande de elementos. Portanto, a questão aqui é definir o sistema de tamanho mínimo para o qual ambas as teorias concordam.

Para testar as duas abordagens uma contra a outra, o autor examina dois modelos; a saber, um gás de N átomos que não interagem quimicamente e outro sistema com N spins interagindo. Suas simulações numéricas mostram que é possível avaliar qual dos dois modelos é o mais preciso usando a prova experimental.