Silnik na paliwo - informacje. Przywołanie demona sprzed 150 lat

Czy informacja może stać się źródłem energii? Naukowcy z Uniwersytetu Simona Frasera w Kanadzie opracowali ultraszybki silnik, który, jak twierdzą, „działa na informacjach”. Ich zdaniem jest to przełom w poszukiwaniach nowych rodzajów paliwa.

Wyniki badań na ten temat zostały opublikowane w Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). W tym artykule dowiemy się jak naukowcy przekształcili ruch cząsteczek w zmagazynowaną energięnastępnie używany do sterowania urządzeniem.

Pomysł takiego systemu, który na pierwszy rzut oka wydaje się naruszać prawa fizyki, po raz pierwszy zaproponował szkocki naukowiec w 1867 roku. Eksperyment umysłowy znany jako „demon Maxwella” jest hipotetyczną maszyną, która według niektórych może umożliwić coś w rodzaju perpetuum mobile, czyli innymi słowy, pokazać, co można zepsuć. druga zasada termodynamiki mówić o wzroście entropii w przyrodzie.

który będzie kontrolować otwieranie i zamykanie maleńkich drzwi między dwiema komorami gazowymi. Celem demona będzie wysyłanie szybko poruszających się cząsteczek gazu do jednej komory, a wolno poruszających się do drugiej. W ten sposób jedna komora będzie cieplejsza (zawiera szybsze cząstki), a druga zimniejsza. Demon stworzy system z większym porządkiem i zgromadzoną energią niż ten, z którym zaczął, bez wydawania żadnej energii, czyli prawdopodobnie odczuje spadek entropii.

1. Schemat silnika informacyjnego

Jednak praca węgierskiego fizyka Leo Sillard od 1929 do demon Maxwell pokazał, że eksperyment myślowy nie narusza drugiej zasady termodynamiki. Demon, argumentował Szilard, musi przyzwać pewną ilość energii, aby dowiedzieć się, czy cząsteczki są gorące, czy zimne.

Teraz naukowcy z kanadyjskiej uczelni zbudowali system, który działa na zasadzie eksperymentu myślowego Maxwella, zamieniając informacje w „pracę”. Ich konstrukcja obejmuje model cząstki zanurzonej w wodzie i przymocowanej do sprężyny, która z kolei jest połączona ze sceną, którą można przesuwać w górę.

Naukowcy wcielają się w rolę demon Maxwell, obserwuj, jak cząsteczka porusza się w górę lub w dół z powodu ruchu termicznego, a następnie przesuń scenę w górę, jeśli cząsteczka odbije się losowo. Jeśli się odbije, czekają. Jak wyjaśnia w publikacji jeden z badaczy, Tushar Saha, „kończy się to podniesieniem całego układu (czyli wzrostem energii grawitacyjnej – przyp. red.) przy użyciu wyłącznie informacji o położeniu cząstki” (1).

2. Maszyna informacyjna w laboratorium

Oczywiście cząsteczka elementarna jest zbyt mała, aby przykleić się do sprężyny, więc rzeczywisty układ (2) wykorzystuje narzędzie zwane pułapką optyczną - z laserem, który przykłada do cząsteczki siłę symulującą siłę działającą na sprężynę.

Powtarzając proces bez bezpośredniego przeciągania cząstki, cząstka uniosła się na „większą wysokość”, gromadząc dużą ilość energii grawitacyjnej. Przynajmniej tak mówią autorzy eksperymentu. Inny członek zespołu wyjaśnia, że ​​ilość energii generowanej przez ten system jest „porównywalna z maszynerią molekularną w żywych komórkach” i „porównywalna z szybko poruszającymi się bakteriami”. Yannicka Ericha.