Создан 1й информационный двигатель.
Он преобразует информацию в работу с эффективностью, превышающей (и нарушающей) 2й закон термодинамики, и является продуктом материализации демонов – а именно, демона Максвелла.
С 1850 г. известно, что максимальная эффективность, с которой тепловой двигатель может преобразовывать энергию в работу, ограничивается 2ым законом термодинамики.
Этот закон, декларирующий также неотвратимое возрастание беспорядка (энтропии) в замкнутых системах, стал незыблемым столпом научного мироздания.
Однако уже в 1871 г. был придуман провокационный мысленный эксперимент с демоном Максвелла, суть которого так описана в восхитительно-незабываемом романе братьев Стругацких "Понедельник начинается в субботу" (если кто не читал, бросьте все и немедленно читайте).
«Демон Максвелла – важный элемент мысленного эксперимента крупного английского физика Максвелла. Предназначался для нападения на второй принцип термодинамики. В мысленном эксперименте Максвелла демон располагается рядом с отверстием в переборке, разделяющей сосуд, наполненный движущимися молекулами. Работа демона состоит в том, чтобы выпускать из одной половины сосуда в другую быстрые молекулы и закрывать отверстие перед носом медленных. Идеальный демон способен таким образом без затраты труда создать очень высокую температуру в одной половине сосуда и очень низкую – в другой, осуществляя вечный двигатель второго рода. Однако только сравнительно недавно и только в нашем институте (имеется в виду НИИЧАВО — Научно-Исследовательский Институт ЧАродейства иВОлшебства) удалось найти и приспособить к работе таких демонов».
Т.е. демон обладает информацией о скоростях молекул и, за счет манипулирования заслонкой, преобразует информацию в работу, нарушая 2й закон термодинамики и снижая энтропию (поскольку упорядоченность молекул в сосуде возрастает).
К сожалению, материализовать демона Максвелла за пределами НИИЧАВО никому не удавалось. Однако, прогресс все же не стоял на месте.
На стыке физики и теории информации недавно появился т.н. Обобщенный 2й закон термодинамики, устанавливающий фундаментальную связь между информацией и термодинамикой.
Согласно этому закону, не только энергию, но и информацию можно преобразовать в работу. Максимальная работа, которую может выполнять информационный двигатель состоит из 2х частей.
1я часть – максимальная работа от преобразования энергии (это т.н. теоретический предел эффективности или максимально достижимый КПД двигателя, открытый Сади Карно еще в 1824 г.)
2я часть – устанавливает верхнюю границу дополнительной работы, извлекаемой уже не из энергии, а из информации (т.е. надбавка, привносимая демоном Максвелла).
Считалось, что достигнуть теоретического предела эффективности Карно может только идеальный тепловой двигатель. Однако, 2 года назад удалось создать на практике такой нано-двигатель, состоящий из единственной броуновской частицы.
Казалось бы, чудо! Смогли достичь эффективности идеального двигателя. Но и на этом не остановились. Уж больно заманчиво было превзойти предел Карно, материализовав демона Максвелла и тем самым получив добавку к пределу Карно за счет преобразования информации в работу.
И вот-таки свершилось! Информационный двигатель из одной броуновской частицы усовершенствовали, оснастив фотодиодом и световой ловушкой.
Фотодиод отслеживает направление движения частицы в результате случайных тепловых флуктуаций, а ловушка быстро перемещается в направлении движения частицы.
Полученный информационный двигатель превысил теоретический предел Карно, преобразуя информацию в энергию и достигая примерно 98,5% от суммы, установленной Обобщенным 2м законом термодинамики.
Эти результаты открывают дорогу новой индустрии нанодвигателестроения для искусственных нанороботов.
Популярно https://goo.gl/SxPHXS
Первоисточник https://goo.gl/WWUoH1
На русском о созданном 2 года назад нано-двигателе https://goo.gl/u7szx4
#ИнформационныеДвигатели
Он преобразует информацию в работу с эффективностью, превышающей (и нарушающей) 2й закон термодинамики, и является продуктом материализации демонов – а именно, демона Максвелла.
С 1850 г. известно, что максимальная эффективность, с которой тепловой двигатель может преобразовывать энергию в работу, ограничивается 2ым законом термодинамики.
Этот закон, декларирующий также неотвратимое возрастание беспорядка (энтропии) в замкнутых системах, стал незыблемым столпом научного мироздания.
Однако уже в 1871 г. был придуман провокационный мысленный эксперимент с демоном Максвелла, суть которого так описана в восхитительно-незабываемом романе братьев Стругацких "Понедельник начинается в субботу" (если кто не читал, бросьте все и немедленно читайте).
«Демон Максвелла – важный элемент мысленного эксперимента крупного английского физика Максвелла. Предназначался для нападения на второй принцип термодинамики. В мысленном эксперименте Максвелла демон располагается рядом с отверстием в переборке, разделяющей сосуд, наполненный движущимися молекулами. Работа демона состоит в том, чтобы выпускать из одной половины сосуда в другую быстрые молекулы и закрывать отверстие перед носом медленных. Идеальный демон способен таким образом без затраты труда создать очень высокую температуру в одной половине сосуда и очень низкую – в другой, осуществляя вечный двигатель второго рода. Однако только сравнительно недавно и только в нашем институте (имеется в виду НИИЧАВО — Научно-Исследовательский Институт ЧАродейства иВОлшебства) удалось найти и приспособить к работе таких демонов».
Т.е. демон обладает информацией о скоростях молекул и, за счет манипулирования заслонкой, преобразует информацию в работу, нарушая 2й закон термодинамики и снижая энтропию (поскольку упорядоченность молекул в сосуде возрастает).
К сожалению, материализовать демона Максвелла за пределами НИИЧАВО никому не удавалось. Однако, прогресс все же не стоял на месте.
На стыке физики и теории информации недавно появился т.н. Обобщенный 2й закон термодинамики, устанавливающий фундаментальную связь между информацией и термодинамикой.
Согласно этому закону, не только энергию, но и информацию можно преобразовать в работу. Максимальная работа, которую может выполнять информационный двигатель состоит из 2х частей.
1я часть – максимальная работа от преобразования энергии (это т.н. теоретический предел эффективности или максимально достижимый КПД двигателя, открытый Сади Карно еще в 1824 г.)
2я часть – устанавливает верхнюю границу дополнительной работы, извлекаемой уже не из энергии, а из информации (т.е. надбавка, привносимая демоном Максвелла).
Считалось, что достигнуть теоретического предела эффективности Карно может только идеальный тепловой двигатель. Однако, 2 года назад удалось создать на практике такой нано-двигатель, состоящий из единственной броуновской частицы.
Казалось бы, чудо! Смогли достичь эффективности идеального двигателя. Но и на этом не остановились. Уж больно заманчиво было превзойти предел Карно, материализовав демона Максвелла и тем самым получив добавку к пределу Карно за счет преобразования информации в работу.
И вот-таки свершилось! Информационный двигатель из одной броуновской частицы усовершенствовали, оснастив фотодиодом и световой ловушкой.
Фотодиод отслеживает направление движения частицы в результате случайных тепловых флуктуаций, а ловушка быстро перемещается в направлении движения частицы.
Полученный информационный двигатель превысил теоретический предел Карно, преобразуя информацию в энергию и достигая примерно 98,5% от суммы, установленной Обобщенным 2м законом термодинамики.
Эти результаты открывают дорогу новой индустрии нанодвигателестроения для искусственных нанороботов.
Популярно https://goo.gl/SxPHXS
Первоисточник https://goo.gl/WWUoH1
На русском о созданном 2 года назад нано-двигателе https://goo.gl/u7szx4
#ИнформационныеДвигатели
phys.org
Information engine operates with nearly perfect efficiency
Physicists have experimentally demonstrated an information engine—a device that converts information into work—with an efficiency that exceeds the conventional second law of thermodynamics. Instead, ...