Ein Motor, der Kraftstoff verbraucht - Informationen. Beschwörung eines Dämons von vor 150 Jahren
Können Informationen zur Energiequelle werden? Forscher der Simon Fraser University in Kanada haben eine ultraschnelle Maschine entwickelt, die ihrer Meinung nach „auf Informationen reagiert“. Ihrer Meinung nach ist dies ein Durchbruch bei der Suche nach neuen Kraftstoffarten.
Forschungsergebnisse zu diesem Thema wurden in Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht. In diesem Artikel erfahren Sie, wie das geht Wissenschaftler haben die Bewegung von Molekülen in gespeicherte Energie umgewandeltwird dann zur Steuerung des Geräts verwendet.
Die Idee eines solchen Systems, das auf den ersten Blick gegen die Gesetze der Physik zu verstoßen scheint, wurde erstmals 1867 von einem schottischen Wissenschaftler vorgeschlagen. Das als „Maxwells Dämon“ bekannte mentale Experiment ist eine hypothetische Maschine, von der einige glauben, dass sie so etwas wie ein Perpetuum Mobile ermöglichen oder mit anderen Worten zeigen könnte, was kaputt gehen kann. Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik Sprechen Sie über die Zunahme der Entropie in der Natur.
das das Öffnen und Schließen einer winzigen Tür zwischen den beiden Gaskammern steuert. Das Ziel des Dämons besteht darin, sich schnell bewegende Gasmoleküle in eine Kammer und langsame in eine andere zu schicken. Somit ist eine Kammer wärmer (enthält schnellere Partikel) und die andere kälter. Der Dämon wird ein System mit mehr Ordnung und angesammelter Energie erschaffen als das, mit dem er begonnen hat, ohne Energie aufzuwenden, d. h. er wird vermutlich einen Rückgang der Entropie erfahren.
1. Schema der Informationsmaschine
Allerdings ist die Arbeit des ungarischen Physikers Leo Silard seit 1929 Dämon Maxwell zeigte, dass das Gedankenexperiment den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik nicht verletzte. Der Dämon, so argumentierte Szilard, muss eine bestimmte Menge Energie aufbringen, um herauszufinden, ob die Moleküle heiß oder kalt sind.
Nun haben Wissenschaftler einer kanadischen Universität ein System aufgebaut, das auf der Idee von Maxwells Gedankenexperiment basiert und Informationen in „Arbeit“ umwandelt. Ihr Entwurf umfasst ein Modell eines Partikels, das in Wasser getaucht und an einer Feder befestigt ist, die wiederum mit der Bühne verbunden ist, die nach oben bewegt werden kann.
Wissenschaftler übernehmen eine Rolle Dämon MaxwellBeobachten Sie, wie sich das Partikel aufgrund der thermischen Bewegung nach oben oder unten bewegt, und verschieben Sie dann die Szene nach oben, wenn das Partikel zufällig nach oben springt. Wenn es abprallt, warten sie. Wie einer der Forscher, Tushar Saha, in der Veröffentlichung erklärt, „führt dies letztendlich dazu, dass das gesamte System angehoben wird (d. h. eine Erhöhung der Gravitationsenergie – Anm. d. Red.), wobei nur Informationen über die Position des Teilchens verwendet werden“ (1).
2. Informationsmaschine im Labor
Offensichtlich ist das Elementarteilchen zu klein, um an der Feder zu haften, daher wird im realen System (2) ein als optische Falle bekanntes Instrument verwendet – mit einem Laser, um eine Kraft auf das Teilchen auszuüben, die die auf die Feder wirkende Kraft nachahmt.
Durch die Wiederholung des Vorgangs, ohne das Teilchen direkt zu ziehen, stieg das Teilchen auf eine „größere Höhe“ und sammelte eine große Menge an Gravitationsenergie. Das sagen zumindest die Autoren des Experiments. Die von diesem System erzeugte Energiemenge ist „vergleichbar mit der molekularen Maschinerie in lebenden Zellen“ und „vergleichbar mit sich schnell bewegenden Bakterien“, erklärt ein anderes Teammitglied. Yannick Erich.
