Un motore che utilizza carburante - informazioni. Evocazione di un demone di 150 anni fa

Le informazioni possono diventare una fonte di energia? I ricercatori della Simon Fraser University in Canada hanno sviluppato un motore ultraveloce che, secondo loro, "agisce in base alle informazioni". A loro avviso, questa è una svolta nella ricerca di nuovi tipi di carburante.

I risultati della ricerca su questo argomento sono stati pubblicati in Atti della National Academy of Sciences (PNAS). In questo articolo impareremo come gli scienziati hanno convertito il movimento delle molecole in energia immagazzinataquindi utilizzato per controllare il dispositivo.

L'idea di un tale sistema, che a prima vista sembra violare le leggi della fisica, fu proposta per la prima volta da uno scienziato scozzese nel 1867. L'esperimento mentale noto come "il demone di Maxwell" è una macchina ipotetica che secondo alcuni potrebbe consentire qualcosa come una macchina a moto perpetuo, o in altre parole, mostrare cosa può essere rotto. secondo principio della termodinamica parlare dell'aumento dell'entropia in natura.

che controllerà l'apertura e la chiusura di una piccola porta tra le due camere a gas. L'obiettivo del demone sarà quello di inviare molecole di gas in rapido movimento in una camera e quelle in movimento lento in un'altra. Pertanto, una camera sarà più calda (contenente particelle più veloci) e l'altra più fredda. Il demone creerà un sistema con più ordine ed energia accumulata rispetto a quello con cui è iniziato senza spendere alcuna energia, cioè presumibilmente sperimenterà una diminuzione dell'entropia.

1. Schema del motore informativo

Tuttavia, il lavoro del fisico ungherese Leo Silard dal 1929 al demone Maxwell ha mostrato che l'esperimento mentale non violava la seconda legge della termodinamica. Il demone, sosteneva Szilard, deve evocare una certa quantità di energia per capire se le molecole sono calde o fredde.

Ora gli scienziati di un'università canadese hanno costruito un sistema che funziona sull'idea dell'esperimento mentale di Maxwell, trasformando le informazioni in "lavoro". Il loro design include un modello di una particella che è immersa nell'acqua e attaccata a una sorgente, che a sua volta è collegata al palco, che può essere spostata verso l'alto.

Gli scienziati assumono un ruolo demone Maxwell, guarda la particella muoversi verso l'alto o verso il basso a causa del movimento termico, quindi sposta la scena verso l'alto se la particella rimbalza in modo casuale. Se rimbalza, stanno aspettando. Come spiega nella pubblicazione uno dei ricercatori, Tushar Saha, “questo finisce per sollevare l'intero sistema (cioè un aumento dell'energia gravitazionale - ndr) utilizzando solo le informazioni sulla posizione della particella” (1).

2. Macchina informatica in laboratorio

Ovviamente, la particella elementare è troppo piccola per aderire alla molla, quindi il sistema reale (2) utilizza uno strumento noto come trappola ottica, con un laser per applicare una forza alla particella che simula la forza che agisce sulla molla.

Ripetendo il processo senza trascinare direttamente la particella, la particella è salita a una "altezza maggiore", accumulando una grande quantità di energia gravitazionale. Almeno, questo è ciò che dicono gli autori dell'esperimento. La quantità di energia generata da questo sistema è "paragonabile al macchinario molecolare nelle cellule viventi" e "paragonabile ai batteri in rapido movimento", spiega un altro membro del team. Yannick Erich.