новости бизнеса
компании и предприятия
нефтехимические компании
продукция / логистика
торговый центр
ChemIndex
новости науки
работа для химиков
химические выставки
лабораторное оборудование
химические реактивы
расширенный поиск
каталог ресурсов
электронный справочник
авторефераты
форум химиков
подписка / опросы
проекты / о нас


контакты
поиск
   

Новости химической науки > Новые предположения о сущности демона Максвелла


2.8.2013
средняя оценка статьи - 5 (1 оценок) Подписаться на RSS

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



Если бы у демона Максвелла был блокнот, нарушения второго закона термодинамики не произошло бы. (Рисунок из Phys. Rev. Lett., 2013, 111 030602)

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)

метки статьи: #реакционноспособные частицы, #физическая химия

оценить статью: 12345
Перепечатка статьи разрешается при условии размещения активной гиперссылки на ChemPort.Ru
Комментарии к статье:
Ваше имя
Ваш e-mail, чтобы следить за обсуждением
   
Комментарий

Символ пятого P-элемента в табл. Менделеева
(латиницей, одной заглавной буквой):
   
 


Вы читаете текст статьи "Новые предположения о сущности демона Максвелла"
Перепечатка статьи разрешается при условии размещения активной гиперссылки на ChemPort.Ru

Все новости



Новости компаний

Все новости


© ChemPort.Ru, MMII-MMXXIII
Контактная информация