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/SxPHXSПервоисточник
https://goo.gl/WWUoH1 На русском о созданном 2 года назад нано-двигателе
https://goo.gl/u7szx4#ИнформационныеДвигатели
