Рухавік, які выкарыстоўвае паліва - інфармацыя. Выклік дэмана 150-гадовай даўніны
Ці можа інфармацыя стаць крыніцай энергіі? Даследнікі з Універсітэта Саймана Фрэйзера ў Канадзе распрацавалі звышхуткі рухавік, які, як яны сцвярджаюць, "дзейнічае на аснове інфармацыі". На іх думку, гэта прарыў у пошуку новых відаў паліва.
Вынікі даследаванняў на гэтую тэму былі апублікаваны ў "Працах Нацыянальнай акадэміі навук" (PNAS). А ў артыкуле мы даведаемся, як навукоўцы пераўтварылі рух малекул у назапашаную энергіюзатым выкарыстоўваецца для кіравання прыладай.
Ідэю такой сістэмы, якая на першы погляд здаецца парушаючай законы фізікі, упершыню прапанаваў шатландскі вучоны ў 1867 годзе. Ментальны эксперымент, вядомы як «дэман Максвела», уяўляе сабой гіпатэтычную машыну, якая, на думку некаторых, магла б дазволіць нешта накшталт вечнага рухавіка, ці, іншымі словамі, паказаць, што можна зламаць другі закон тэрмадынамікі гавораць аб узрастанні энтрапіі ў прыродзе.
які будзе кантраляваць адкрыццё і закрыццё малюсенькіх дзвярэй паміж двума газавымі камерамі. Мэтай дэмана будзе адправіць хутка якія рухаюцца малекулы газу ў адну камеру, а павольна якія рухаюцца ў іншую. Такім чынам, адна камера будзе цяплей (якая змяшчае больш хуткія часціцы), а іншая – халадней. Дэман створыць сістэму з вялікім парадкам і назапашанай энергіяй, чым тая, з якой ён пачаў, не затрачваючы ніякай энергіі, гэта значыць, відаць, выпрабуе памяншэнне энтрапіі.
1. Схема інфармацыйнага рухавіка
Аднак праца венгерскага фізіка Леа Сілард з 1929 года дэмана Максвела паказаў, што разумовы эксперымент не парушае другі закон тэрмадынамікі. Дэман, сцвярджаў Сцылард, павінен выклікаць пэўную колькасць энергіі, каб высветліць, гарачыя або халодныя малекулы.
Цяпер навукоўцы з канадскага ўніверсітэта пабудавалі сістэму, якая працуе па ідэі разумовага эксперыменту Максвела, якая ператварае інфармацыю ў «працу». Іх канструкцыя ўключае ў сябе мадэль часціцы, якая пагружана ў ваду і прымацавана да спружыны, якая, у сваю чаргу, злучана са сцэнай, якую можна перамяшчаць уверх.
Навукоўцы бяруць на сябе ролю дэмана Максвела, назірайце, як часціца рухаецца ўверх ці ўніз з-за цеплавога руху, а затым перамяшчайце сцэну ўверх, калі часціца падскоквае ўверх выпадковым чынам. Калі ён адскоквае ўніз, яны чакаюць. Як тлумачыць у публікацыі адзін з даследчыкаў, Тушар Саха, "гэта заканчваецца ўздымам усёй сістэмы (г.зн. павелічэннем гравітацыйнай энергіі - заўв. рэд.) з выкарыстаннем толькі інфармацыі аб становішчы часціцы" (1).
2. Інфармацыйная машына ў лабараторыі
Відавочна, што элементарная часціца занадта малая, каб прыліпнуць да спружыны, таму ў рэальнай сістэме (2) выкарыстоўваецца інструмент, вядомы як аптычная пастка - з лазерам для дадатку да часціцы сілы, якая імітуе сілу, якая дзейнічае на спружыну.
Паўтараючы працэс без непасрэднага перацягвання часціцы, часціца паднімалася на "вялікую вышыню", назапашваючы вялікую колькасць гравітацыйнай энергіі. Прынамсі, так сцвярджаюць аўтары эксперымента. Колькасць энергіі, якая выпрацоўваецца гэтай сістэмай, "параўнальна з малекулярным механізмам у жывых клетках" і "параўнальна з хутка якія рухаюцца бактэрыямі", тлумачыць іншы чалец каманды. Янік Эрых.
