Двигун, який використовує паливо, – інформація. Виклик демона 150-річної давності
Чи може стати джерелом енергії? Дослідники з Університету Саймона Фрейзера в Канаді розробили надшвидкий двигун, який, як вони стверджують, діє на основі інформації. На їхню думку, це є прорив у пошуку нових видів палива.
Результати досліджень на цю тему були опубліковані у «Працях Національної академії наук» (PNAS). А у статті ми дізнаємося, як вчені перетворили рух молекул на накопичену енергіюпотім використовується для керування пристроєм.
Ідею такої системи, яка на перший погляд здається порушує закони фізики, вперше запропонував шотландський учений у 1867 році. Ментальний експеримент, відомий як «демон Максвелла», є гіпотетичною машиною, яка, на думку деяких, могла б дозволити щось на зразок вічного двигуна, або, іншими словами, показати, що можна зламати другий закон термодинаміки говорять про зростання ентропії у природі.
який контролюватиме відкриття та закриття крихітних дверей між двома газовими камерами. Метою демона буде відправити молекули газу, що швидко рухаються, в одну камеру, а повільно рухаються в іншу. Таким чином, одна камера буде теплішою (що містить швидші частки), а інша – холоднішою. Демон створить систему з більшим порядком і накопиченою енергією, ніж та, з якої він почав, не витрачаючи жодної енергії, тобто, мабуть, зазнає зменшення ентропії.
1. Схема інформаційного двигуна
Проте робота угорського фізика Лео Сіллард з 1929 по демона Максвелла показав, що уявний експеримент не порушує другий закон термодинаміки. Демон, стверджував Сцилард, повинен викликати певну кількість енергії, щоб з'ясувати, гарячі чи холодні молекули.
Тепер вчені з канадського університету побудували систему, що працює за ідеєю уявного експерименту Максвелла, що перетворює інформацію на «роботу». Їх конструкція включає модель частинки, яка занурена у воду і прикріплена до пружини, яка, в свою чергу, з'єднана зі сценою, яку можна переміщати вгору.
Вчені беруть він роль демона Максвелла, спостерігайте, як частка рухається вгору або вниз через тепловий рух, а потім переміщуйте сцену вгору, якщо частка підстрибує вгору випадковим чином. Якщо він відскакує вниз, вони чекають. Як пояснює в публікації один із дослідників, Тушар Саха, «це закінчується підйомом усієї системи (тобто збільшенням гравітаційної енергії - прим. ред.) з використанням тільки інформації про положення частинки» (1).
2. Інформаційна машина у лабораторії
Очевидно, що елементарна частка дуже мала, щоб прилипнути до пружини, тому в реальній системі (2) використовується інструмент, відомий як оптична пастка — з лазером для докладання до частини сили, що імітує силу, що діє на пружину.
Повторюючи процес без безпосереднього перетягування частки, частка піднімалася на «велику висоту», накопичуючи велику кількість гравітаційної енергії. Принаймні так стверджують автори експерименту. Кількість енергії, що виробляється цією системою, «порівняно з молекулярним механізмом в живих клітинах» і «порівняно з бактеріями, що швидко рухаються», пояснює інший член команди. Яннік Еріх.
