Een motor die brandstof gebruikt - informatie. Een demon oproepen van 150 jaar geleden

Kan informatie een bron van energie worden? Onderzoekers van de Simon Fraser Universiteit in Canada hebben een ultrasnelle motor ontwikkeld die volgens hen 'werkt op basis van informatie'. Volgens hen is dit een doorbraak in de zoektocht naar nieuwe soorten brandstoffen.

De resultaten van onderzoek over dit onderwerp zijn gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). En in het artikel zullen we ontdekken hoe Wetenschappers hebben de beweging van moleculen omgezet in opgeslagen energievervolgens gebruikt om het apparaat te bedienen.

Het idee van een dergelijk systeem, dat op het eerste gezicht de wetten van de natuurkunde lijkt te schenden, werd voor het eerst voorgesteld door een Schotse wetenschapper in 1867. Het mentale experiment dat bekend staat als ‘Maxwell’s demon’ is een hypothetische machine waarvan sommigen denken dat ze zoiets als een perpetuum mobile zou kunnen toestaan, of met andere woorden zou kunnen laten zien wat er kapot kan gaan. tweede wet van de thermodynamica over een toename van de entropie in de natuur gesproken.

die het openen en sluiten van een klein deurtje tussen de twee gaskamers zal controleren. Het doel van de demon zal zijn om snel bewegende gasmoleculen naar de ene kamer te sturen en langzaam bewegende gasmoleculen naar een andere. De ene kamer zal dus warmer zijn (met snellere deeltjes) en de andere zal koeler zijn. De demon zal een systeem creëren met meer orde en geaccumuleerde energie dan het systeem waarmee hij begon, zonder enige energie te verbruiken, dat wil zeggen dat hij vermoedelijk een afname van de entropie zal ervaren.

1. Diagram van de informatiemotor

Echter, het werk van de Hongaarse natuurkundige Leo Silard sinds 1929 Maxwells demon toonde aan dat het gedachte-experiment de tweede wet van de thermodynamica niet schendt. De demon, zo betoogde Szilard, moet een bepaalde hoeveelheid energie verzamelen om erachter te komen of de moleculen warm of koud zijn.

Nu hebben wetenschappers van een Canadese universiteit een systeem gebouwd dat werkt op het idee van Maxwells gedachte-experiment, waarbij informatie in ‘werk’ wordt omgezet. Hun ontwerp bestaat uit een deeltjesmodel dat in water wordt ondergedompeld en aan een veer wordt bevestigd, die op zijn beurt is verbonden met een podium dat naar boven kan worden bewogen.

Wetenschappers nemen de rol op zich Maxwells demonKijk hoe het deeltje omhoog of omlaag beweegt als gevolg van thermische beweging en verplaats vervolgens de scène omhoog als het deeltje willekeurig omhoog stuitert. Als het naar beneden stuitert, wachten ze. Zoals een van de onderzoekers, Tushar Saha, in de publicatie uitlegt: “Dit leidt ertoe dat het hele systeem wordt opgetild (dat wil zeggen, de zwaartekrachtsenergie toeneemt – noot van de redactie) met alleen informatie over de positie van het deeltje” (1).

2. Informatiemachine in het laboratorium

Het is duidelijk dat een deeltje te klein is om aan een veer te blijven plakken, dus gebruikt het eigenlijke systeem (2) een instrument dat bekend staat als een optische val - met een laser om kracht op het deeltje uit te oefenen, waardoor de kracht op de veer wordt gesimuleerd.

Door het proces te herhalen zonder het deeltje rechtstreeks te slepen, steeg het deeltje naar een "grote hoogte", waarbij een grote hoeveelheid zwaartekrachtenergie werd verzameld. Dat is tenminste wat de auteurs van het experiment zeggen. De hoeveelheid energie die door dit systeem wordt geproduceerd is “vergelijkbaar met de moleculaire machinerie in levende cellen” en “vergelijkbaar met snel bewegende bacteriën”, legt een ander teamlid uit. Yannick Erich.