En la teoría cinética de los gases en física , la hipótesis del caos molecular (también llamada Stosszahlansatz en los escritos de Paul y Tatiana Ehrenfest [1] [2] ) es la suposición de que las velocidades de las partículas en colisión no están correlacionadas y son independientes de la posición. Esto significa que la probabilidad de que un par de partículas con velocidades dadas colisionen se puede calcular considerando cada partícula por separado e ignorando cualquier correlación entre la probabilidad de encontrar una partícula con velocidad v y la probabilidad de encontrar otra velocidad v ' en una pequeña región δr . James Clerk Maxwell introdujo esta aproximación en 1867 [3] aunque sus orígenes se remontan a su primer trabajo sobre la teoría cinética en 1860. [4] [5]
La suposición del caos molecular es el ingrediente clave que permite proceder de la jerarquía BBGKY a la ecuación de Boltzmann , al reducir la función de distribución de 2 partículas que aparece en el término de colisión a un producto de distribuciones de 1 partícula. Esto a su vez conduce al teorema H de Boltzmann de 1872, [6] que intentó utilizar la teoría cinética para demostrar que la entropía de un gas preparado en un estado de desorden menos que completo debe aumentar inevitablemente, a medida que se permite que las moléculas de gas colisionen. Esto provocó la objeción de Loschmidt de que no debería ser posible deducir un proceso irreversible a partir de una dinámica simétrica en el tiempo y un formalismo simétrico en el tiempo: algo debe estar mal ( paradoja de Loschmidt ). La resolución (1895) de esta paradoja es que las velocidades de dos partículas después de una colisión ya no están verdaderamente descorrelacionadas. Al afirmar que era aceptable ignorar estas correlaciones en la población en momentos posteriores al tiempo inicial, Boltzmann había introducido un elemento de asimetría temporal a través del formalismo de su cálculo. [ cita requerida ]
Aunque el Stosszahlansatz suele entenderse como una hipótesis con fundamento físico, recientemente se ha destacado que también podría interpretarse como una hipótesis heurística. Esta interpretación permite utilizar el principio de máxima entropía para generalizar el ansatz a funciones de distribución de orden superior. [7]