|
Вы находитесь здесь: dace.ru / Новости химии / Новые предположения о сущности демона Максвелла
Архивы новостей:
2008 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2009 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2010 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2011 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2012 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2013 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2014 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2015 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2016 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2017 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2018 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2019 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2020 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2021 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2022 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2023 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2024 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
Новые предположения о сущности 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.
Физик Марк Райцен (Mark Raizen) из Университета Техаса не уверен, что есть возможность постановки эксперимента, демонстрирующую новую концепцию, однако уверен в том, что теория самоценна в любом случае. Он подчеркивает, что в последние годы развитие теории и практики перевело мысленный эксперимент Максвелла на новый уровень, убрав из его подоплеки сверхъестественное и приблизив его к реальности. По его словам, новая работа продолжает развивать эту намеченную тенденцию, и, хотя точная модель вряд ли может быть когда-то визуализирована экспериментально, наши представления о «демоне Максвелла» становятся все более и более связными и непротиворечивыми.
Источник: Phys. Rev. Lett., 2013, 111 030602 (DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.030602)
Источник: http://www.chemport.ru 04.08.2013 13:09 | |
|