O Conceito da Termodinâmica e o Ser Supernatural de Maxwell

A ideia de Maxwell consiste no pensamento de um “demônio” que observa as moléculas de um gás em uma caixa dividida por uma parede. Esse demônio teria a capacidade de abrir uma porta minúscula na parede que divide a caixa, de maneira que apenas as partículas rápidas (quentes) poderiam passar da esquerda para a direita e as partículas lentas (frias) poderiam passar da direita para a esquerda. Assim, com o tempo, teríamos a separação perfeita de moléculas frias e quentes na caixa. Em outras palavras, o calor iria de um lado da caixa para o outro, fazendo com que a entropia do lado esquerdo diminuísse, o que violaria a segunda lei da termodinâmica. 

Esse paradoxo gerou diversas respostas, sendo uma das mais conhecidas a de Leó Szilárd, que argumentava que, para observar as partículas e decidir quando abrir ou fechar a porta, seria necessário realizar um processo de medição e tomada de decisão, o que demandaria energia. Esse consumo de energia compensaria a redução de entropia causada pela separação das partículas quentes e frias. Dessa forma, a energia utilizada nesse processo impediria a violação da segunda lei da termodinâmica, assegurando que a entropia total do sistema continuasse a aumentar, conforme exige a lei. 

No entanto, Rolf Landauer ofereceu uma resposta importante ao perceber que nem toda medição ou aquisição de informação resulta em aumento de entropia no sistema. Se for o caso do "demônio de Maxwell", por exemplo, a segunda lei da termodinâmica poderia ser violada. Contudo, Landauer propôs que a aquisição de informação por um contador ou demônio poderia ser um processo reversível, o que significaria que não geraria aumento de entropia no sistema. Mas o que é irreversível nesse processo é apagar a informação. Isso ficou conhecido como o princípio de Landauer, que afirma que qualquer operação que envolva a destruição ou eliminação de informações (como apagar ou processar dados) gera um aumento mínimo na entropia e dissipa uma quantidade mínima de calor. Em termos simples, não é possível manipular informações sem que isso gere um custo energético, conectando a física da informação à termodinâmica. Esse princípio mostra que a manipulação de dados tem um impacto termodinâmico, ou seja, contribui para o aumento da entropia no sistema.