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将信息转换为能量,只需添加恶魔

2019-07-20 12:32 来源:http://www.jsjm.tv

东京的研究人员从一位18世纪的苏格兰理论物理学家那里进行了物理破法思想实验,并将其变为现实,利用麦克斯韦的恶魔将能量转化为信息。

James Clerk Maxwell是苏格兰数学家和理论物理学家想要证明热力学第二定律只有统计确定,并且可以被打破。第二定律指出温度,压力和化学势的差异将在封闭系统中随时间平衡。

为了证明他的观点,麦克斯韦创造了一个恶魔。

这个想象中的恶魔守着一扇门。恶魔会允许更快移动的热分子气体通过一条路,而只有较慢移动的冷分子才能通过另一条路。门的一侧会持续变热,增加能量,而另一侧则会冷却。

麦当劳后来尝试用注定要失败的McDLT。

麦克斯韦的恶魔实验基本上取得了有关分子速度的信息并将其转化为能量。恶魔自己没有精力消耗。 。 。它只是根据它所拥有的信息打开或关闭了一条路径。

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现在,东京大学的物理学家Masaki Sano及其同事采取了这一违法的思想实验并制作了这是一个现实,利用信息产生的力量使珠子爬上螺旋楼梯。

为了创造真实版本的恶魔实验,Sano和他的同事们放置了一个细长的纳米级聚苯乙烯珠子,它可以顺时针或逆时针旋转,进入缓冲溶液浴。该团队在珠子周围施加了不同的电压,使珠子在逆时针方向上旋转整整360度时逐渐变硬。这有效地创造了一个“螺旋楼梯”。更难以“爬上去”在逆时针方向上,而不是“跌倒”。 Sano说,顺时针方向。

珠子本身就会顺时针或者下楼梯,每隔一段时间逆时针旋转一次,或者在楼上。

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然后Sano及其同事介绍了他们自己的Maxwell恶魔版本。相机分析了珠子的运动,在极少数情况下,当逆时针方向移动时,电流略微移动,使顺时针方向更难转动。缓慢但肯定地,珠子会爬上楼梯。

虽然实验并没有真正打破热力学第二定律,但它确实证明了信息如何被用作转移能量的手段。也许有一天,这样的设备可以用来在纳米尺度上产生能量,为未来的微观机器提供动力,只需要一点点知识。

“这是一个美丽的实验示范,信息有热力学含量,“马里兰大学帕克分校的统计化学家Christopher Jarzynski说。 1997年,Jarzynski制定了一个方程来定义理论上可以从一个信息单元转换的能量2;萨诺和他的团队的工作现在证实了这个等式。 “这告诉我们关于热力学定律如何在微观尺度上起作用的新内容,” Jarzynski说。

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恶魔装置将信息转化为能量[科学美国人]

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