Har du någonsin testat att vända tillbaka skeden efter att ha rört ut sylt till en rispudding? Den för aldrig tillbaka sylten i skeden. Denna ständigt ökande störning är kopplad till en föreställning som kallas entropi. Entropi är av intresse för fysiker som studerar utvecklingen av system som består av flera identiska element, som gas. Än, hur tillstånden i sådana system ska räknas är en stridsfråga. Den traditionella synen utvecklad av en av statistisk mekaniks fäder, Ludwig Boltzmann - som arbetade med ett mycket stort antal element - är emot det till synes osammanhängande teoretiska perspektivet från en annan grundare av disciplinen, Willard Gibbs, som beskriver system med ett mycket litet antal element.

I en ny studie publicerad i EPJ Plus , Loris Ferrari från universitetet i Bologna, Italien, avmystifierar denna konflikt mellan teorier genom att analysera de praktiska konsekvenserna av Gibbs definition i två system av väldefinierad storlek. Ferrari spekulerar om möjligheten att, för vissa kvantiteter, skillnaderna från Boltzmanns och Gibbs tillvägagångssätt kan mätas experimentellt.

Denna debatt kretsar kring begreppet negativ absolut temperatur (NAT), ses som en missvisande konsekvens av Boltzmanns definition av entropi. I kontrast, Gibbs teori förbjuder NAT och gör energiuppdelningen rigorös i system av godtycklig storlek. De två tillvägagångssätten, dock, konvergera när systemen har ett mycket stort antal element. Så frågan här är att definiera minimistorlekssystemet som båda teorierna är överens om.

För att testa de två tillvägagångssätten mot varandra, författaren undersöker två modeller; nämligen en gas av N-atomer som inte interagerar kemiskt och ett annat system med N interagerande spins. Hans numeriska simuleringar visar att det är möjligt att bedöma vilken av de två modellerna som är mest exakt med hjälp av experimentella bevis.