Исследователям из США удалось влить новое вино в старые меха концепции демона Максвелла
|
Демон Максвелла — мысленный эксперимент 1867 года, а также его главный персонаж — воображаемое разумное существо микроскопического размера, придуманное британским физиком Джеймсом Клерком Максвеллом с целью проиллюстрировать кажущийся парадокс второго закона термодинамики. |
Исследователям из США удалось влить новое вино в старые меха концепции демона Максвелла – они на теоретическом уровне продемонстрировали, что если демону позволить фиксировать случайную информацию, нарушения второго закона термодинамики не произойдет. |
Мысленный эксперимент состоит в следующем: предположим, сосуд с газом разделён непроницаемой перегородкой на две части: правую и левую. В перегородке есть демон Максвелла, который позволяет пролетать быстрым молекулам газа только из левой части сосуда в правую, а медленным молекулам — только из правой части сосуда в левую. Тогда через большой промежуток времени «горячие» молекулы окажутся в правом сосуде, а «холодные» останутся в левом. |
Таким образом, получается, что демон Максвелла позволяет нагреть правую часть сосуда и охладить левую без дополнительного подвода энергии к системе. Энтропия для системы, состоящей из правой и левой части сосуда, в начальном состоянии больше, чем в конечном, что противоречит термодинамическому принципу неубывания энтропии в замкнутых системах |
Обычная попытка разрешить парадокс Максвелла и сохранить второе начало термодинамики заключается в предположении, что сам по себе демон создает больше энтропии, чем теряет система в результате его вмешательства, хотя механизм генерирования энтропии демоном был ясен де до конца. Некоторые физики высказывали предположение, что демон сможет избежать нарушения второго закона термодинамики, если ему будет позволено одновременно с сортировкой молекул записывать случайную информацию. Это обусловлено тем, что случайную информацию можно рассматривать как форму энтропии –энтропии Шеннона (по имени американского математика, впервые описавшего этот тип энтропии – информационной энтропии. |
Последнее предположение, высказанное на теоретическом уровне Кристофером Яржински (Christopher Jarzynski) и его коллегами из Университета Мэриленда демонстрирует, как в замкнутой системе без выполнения работы над ней может происходить энтропийный обмен термодинамика-информация. В модели, предложенной исследователями, демон представляет собой «тупое» устройство, которое вносит фиксирует случайный бит информации в регистр памяти всякий раз, когда энергетически пакет переносится из холодной камеры в горячую. Яржински уверен, что эта модель показывает, как энтропия Шеннона, которая связана со случайной информацией, может быть приравнена термодинамической энтропии. |
Философ Оуэн Марони (Owen Maroney) из Оксфорда называет работу Яржински «значительным достижением», поясняя, что теперь, по крайней мере на теоретическом уровне можно исключить, что демону, преобразующему термодинамическую энтропию в информационную, не требуется внешняя подпитка энергией. |
|
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
|