ძრავა, რომელიც იყენებს საწვავს - ინფორმაციას. დემონის გამოძახება 150 წლის წინ
შეიძლება ინფორმაცია გახდეს ენერგიის წყარო? კანადის საიმონ ფრეიზერის უნივერსიტეტის მკვლევარებმა შეიმუშავეს ულტრა სწრაფი ძრავა, რომელიც, მათი თქმით, "მოქმედებს ინფორმაციაზე". მათი აზრით, ეს არის გარღვევა ახალი ტიპის საწვავის ძიებაში.
კვლევის შედეგები ამ თემაზე გამოქვეყნებულია Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). ამ სტატიაში ჩვენ ვისწავლით როგორ მეცნიერებმა მოლეკულების მოძრაობა შენახულ ენერგიად გადააკეთესშემდეგ გამოიყენება მოწყობილობის გასაკონტროლებლად.
ასეთი სისტემის იდეა, რომელიც ერთი შეხედვით თითქოს ფიზიკის კანონებს არღვევს, პირველად შოტლანდიელმა მეცნიერმა შემოგვთავაზა 1867 წელს. ფსიქიკური ექსპერიმენტი, რომელიც ცნობილია როგორც "მაქსველის დემონი" არის ჰიპოთეტური მანქანა, რომელიც ზოგიერთი ფიქრობს, რომ შეუძლია რაღაცის ჩართვა, როგორიც არის მუდმივი მოძრაობის მანქანა, ან სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, აჩვენოს, თუ რა შეიძლება დაირღვეს. თერმოდინამიკის მეორე კანონი საუბარი ბუნებაში ენტროპიის ზრდაზე.
რომელიც გააკონტროლებს გაზის ორ კამერას შორის არსებული პაწაწინა კარის გახსნას და დახურვას. დემონის მიზანი იქნება სწრაფად მოძრავი გაზის მოლეკულების გაგზავნა ერთ პალატაში და ნელა მოძრავი მეორეში. ამრიგად, ერთი კამერა უფრო თბილი იქნება (შეიცავს უფრო სწრაფ ნაწილაკებს), ხოლო მეორე უფრო ცივი. დემონი შექმნის სისტემას უფრო მეტი წესრიგით და დაგროვილი ენერგიით, ვიდრე ის, რომლითაც დაიწყო ყოველგვარი ენერგიის დახარჯვის გარეშე, ანუ სავარაუდოდ განიცდის ენტროპიის შემცირებას.
1. საინფორმაციო ძრავის სქემა
თუმცა, უნგრელი ფიზიკოსის ნაშრომი ლეო სილარდი 1929 წლიდან დემონი მაქსველი აჩვენა, რომ სააზროვნო ექსპერიმენტი არ არღვევდა თერმოდინამიკის მეორე კანონს. დემონმა, ამტკიცებდა ზილარდი, უნდა მოიწვიოს გარკვეული რაოდენობის ენერგია, რათა გაარკვიოს მოლეკულები ცხელია თუ ცივი.
ახლა კანადის უნივერსიტეტის მეცნიერებმა შექმნეს სისტემა, რომელიც მუშაობს მაქსველის სააზროვნო ექსპერიმენტის იდეაზე და აქცევს ინფორმაციას "სამუშაოდ". მათი დიზაინი მოიცავს ნაწილაკების მოდელს, რომელიც ჩაძირულია წყალში და მიმაგრებულია ზამბართან, რომელიც თავის მხრივ უკავშირდება სცენას, რომლის გადატანა შესაძლებელია ზემოთ.
მეცნიერები იღებენ როლს დემონი მაქსველი, უყურეთ ნაწილაკს ზევით ან ქვევით მოძრაობს თერმული მოძრაობის გამო და შემდეგ გადაიტანეთ სცენა ზემოთ, თუ ნაწილაკი შემთხვევით გადახტება ზემოთ. თუ ის ჩამოხტება, ისინი ელოდებიან. როგორც ერთ-ერთი მკვლევარი, თუშარ საჰა განმარტავს პუბლიკაციაში, „ეს სრულდება მთელი სისტემის აწევით (ანუ გრავიტაციული ენერგიის ზრდა - რედ. შენიშვნა) მხოლოდ ნაწილაკების პოზიციის შესახებ ინფორმაციის გამოყენებით“ (1).
2. საინფორმაციო მანქანა ლაბორატორიაში
ცხადია, ელემენტარული ნაწილაკი ზედმეტად პატარაა ზამბარაზე დასამაგრებლად, ამიტომ რეალური სისტემა (2) იყენებს ხელსაწყოს, რომელიც ცნობილია როგორც ოპტიკური ხაფანგი - ლაზერით ნაწილაკზე ძალის გამოსაყენებლად, რომელიც სიმულაციას უკეთებს ზამბარზე მოქმედ ძალას.
პროცესის გამეორებით ნაწილაკის უშუალოდ გადმოწევის გარეშე, ნაწილაკი ავიდა „დიდ სიმაღლემდე“, დაგროვდა დიდი რაოდენობით გრავიტაციული ენერგია. ყოველ შემთხვევაში, ასე ამბობენ ექსპერიმენტის ავტორები. ამ სისტემის მიერ გამომუშავებული ენერგიის რაოდენობა „შედარებულია ცოცხალ უჯრედებში არსებულ მოლეკულურ მექანიზმებთან“ და „შედარებულია სწრაფად მოძრავ ბაქტერიებთან“, განმარტავს გუნდის სხვა წევრი. იანიკ ერიხი.
