Demoni i Maxwell me fjalë të thjeshta. Demoni i Maxwell: konvertuesi i informacionit në energji

26.09.2021

YouTube Enciklopedike

1 / 5

✪ Demoni i Maxwell

✪ Shfaqje shkencore. Numri nr. 58. Dy demonë të fizikës teorike

✪ Shfaqje shkencore. Çështja 50. Vizualizimi në fizikë

✪ Shfaqje shkencore. Çështja nr. 63. Përparimet në teorinë e Big Bang-ut

Titra

Sipas ligjit të dytë të termodinamikës, entropia e Universit po rritet vazhdimisht. E gjithë kjo është mjaft konfuze. temperatura mesatare , por në të njëjtën kohë kam një grafik të përgjithshëm të shpërndarjes së grimcave. Pra, midis këtyre dy sistemeve... Le të themi se janë të izoluar. Pra, çfarë ndodhi këtu? Vetëm mendoni për këtë! bota moderne ju ndoshta do të përdorni një lloj kompjuteri me sensorë të ndryshëm për ta bërë këtë, dhe disa njerëz në fakt janë përpjekur ta bëjnë këtë në një nivel të caktuar... Pra, ky kompjuter dhe i gjithë sistemi i tij do të krijojnë shumë entropi - kjo delta S. Do të krijojë më shumë entropi sesa entropia që humbet duke ftohur anën e ftohtë dhe duke ngrohur anën e nxehtë.

Pra, demoni i Maxwell dhe unë nuk kemi bërë asgjë të caktuar.

Unë nuk e kam vërtetuar këtë matematikisht. 中央大学 Por demoni i Maxwell është një eksperiment shumë interesant mendimi, sepse ju jep një pamje pak më të gjerë të ndryshimit midis gjendjeve makro dhe mikro.

Dhe gjithashtu për atë që ndodh në nivelin molekular për sa i përket temperaturës, dhe si mund ta bëni një trup të ftohtë edhe më të ftohtë, dhe një trup të nxehtë edhe më të nxehtë. Por përgjigja jonë nuk është aspak paradoksale. Kur mendoni për entropinë e një sistemi të tërë, duhet të përfshini vetë demonin.

Dhe nëse e përfshini vetë demonin në sistem, atëherë ai do të rrisë entropinë sa herë që hap zbrazjen e tij - kërkohet një sasi e caktuar energjie për të hapur derën.

Por duke vepruar kështu, demoni do të krijojë më shumë entropi sesa entropia që mund të humbet, të themi, kur një nga këto grimca të ngadalta kalon në anën tjetër të pengesës.

Demoni duhet të përdorë një lloj pajisje matëse për të vlerësuar shpejtësinë e molekulave, të tilla si një elektrik dore. Prandaj, është e nevojshme të merret parasysh entropia e një sistemi të përbërë nga gaz në një temperaturë konstante T 0, (\displaystyle T_(0),) demon dhe një elektrik dore, duke përfshirë një bateri të ngarkuar dhe një llambë. Bateria duhet të ngrohë filamentin e llambës së elektrik dore në një temperaturë të lartë T 1 > T 0 , (\displaystyle T_(1)>T_(0),) në mënyrë që të përftohen kuantet e dritës me energji ℏ ω 1 > T 0 (\displaystyle \hbar \omega _(1)>T_(0)) në mënyrë që kuantet e dritës të njihen në sfondin e rrezatimit termik me temperaturë

Në mungesë të një demoni, energji E (\displaystyle E), emetuar nga një llambë në një temperaturë T 1 (\displaystyle T_(1)) absorbohet në gaz në temperaturë T 0 (\displaystyle T_(0)) dhe entropia e përgjithshme rritet: Δ S = E T 0 − E T 1 > 0 , (\displaystyle \Delta S=(\frac (E)(T_(0)))-(\frac (E)(T_(1)))>0,) sepse ℏ ω 1 T 0 > 1 , (\displaystyle (\frac (\hbar \omega _(1))(T_(0)))>1,) A p Ω 0 ≪ 1. (\style ekrani (\frac (p)(\Omega _(0)))\ll 1.)

Në prani të një demoni, ndryshimi i entropisë është: Δ S = ℏ ω 1 T 0 − p Ω 0 > 0. (\displaystyle \Delta S=(\frac (\hbar \omega _(1))(T_(0)))-(\frac (p)( \Omega _(0)))>0.) Këtu termi i parë nënkupton një rritje të entropisë kur një sasi drite e emetuar nga një elektrik dore godet syrin e demonit, dhe termi i dytë nënkupton një ulje të entropisë për shkak të një rënie në peshën statistikore të sistemit. Ω 0 (\displaystyle \Omega _(0)) nga shuma p , (\displaystyle p,) gjë që çon në uljen e entropisë për nga sasia Δ S s = S 1 − S 0 = ln ⁡ (Ω 0 − p − ln ⁡ Ω 0 ≈ − p Ω 0 . (\displaystyle \Delta S_(s)=S_(1)-S_(0)=\ln (\Omega _(0)-p-\ln \Omega _(0)\afërsisht -(\frac (p)(\Omega _(0))).)

Le të hedhim një vështrim më të afërt në këtë proces. Lëreni një enë që përmban gaz të ndahet në dy pjesë A (\displaystyle A) Dhe B (\displaystyle B) me temperaturat T B > T A , T B − T A = Δ T , T B = T 0 + 1 2 Δ T , T A = T 0 − 1 2 Δ T .(\displaystyle T_(B)>T_(A),\quad T_(B)-T_(A)=\Delta T,\quad T_(B)=T_(0)+(\frac (1)(2) )\Delta T,\quad T_(A)=T_(0)-(\frac (1)(2))\Delta T.) Supozoni se demoni zgjedh një molekulë që lëviz shpejt me energji kinetike 3 2 T (1 + ϵ 1) (\style ekrani (\frac (3)(2))T(1+\epsilon _(1))) A (\displaystyle A) në një zonë me temperaturë të ulët dhe e drejton atë në zonë B. 3 2 T (1 − ϵ 2) (\displaystyle (\frac (3)(2))T(1-\epsilon _(2))) në zonën me temperaturë të lartë B (\displaystyle B) në një zonë me temperaturë të ulët A.

(\displaystyle A.) Për të zgjedhur paraprakisht këto dy molekula, demoni ka nevojë për të paktën dy kuanta të lehta, të cilat do të çojnë në një rritje të entropisë kur hyjnë në syrin e tij.

Δ S d = 2 ℏ ω 1 T 0 > 2. (\displaystyle \Delta S_(d)=2(\frac (\hbar \omega _(1))(T_(0)))>2.) Shkëmbimi i molekulave do të çojë në një ulje të entropisë totaleΔ S m = Δ Q (1 T B − 1 T A) ≈ − Δ Q Δ T T 2 = − 3 2 (ε 1 + ϵ 2) Δ T T . (\displaystyle \Delta S_(m)=\Delta Q\left((\frac (1)(T_(B)))-(\frac (1)(T_(A)))\djathtas)\afërsisht -\ Delta Q(\frac (\Delta T)(T^(2)))=-(\frac (3)(2))\left(\epsilon (1)+\epsilon _(2)\djathtas)(\ frac (\Delta T)(T)).) Dhe Sasitëϵ 1 (\displaystyle \epsilon (1)) ϵ 2 , (\displaystyle \epsilon (2),) me shumë mundësi të vogla Δ T ≪ T (\displaystyle \Delta T\ll T)

dhe prandaj Δ S m = − 3 2 ν , ν ≪ 1. (\displaystyle \Delta S_(m)=-(\frac (3)(2))\nu ,\quad \nu \ll 1.)

Kështu, ndryshimi total i entropisë do të jetë Δ S = Δ S d + Δ S m = 2 ℏ ω 1 T 0 − 3 2 ν > 0. (\displaystyle \Delta S=\Delta S_(d)+\Delta S_(m)=2(\frac ( \hbar \omega _(1))(T_(0)))-(\frac (3)(2))\nu >0.) Temperatura e demonit mund të jetë shumë më e ulët se temperatura e gazit T d ≪ T 0 .(\displaystyle T_(d)\ll T_(0).) Në të njëjtën kohë, ai mund të marrë kuanta të lehta me energjiℏ ω (\displaystyle \hbar \omega) , emetuar nga molekulat e gazit në temperaturë T0. (\displaystyle T_(0).)< T 0 , ℏ ω 1 >Atëherë arsyetimi i mësipërm mund të përsëritet me zëvendësimin e kushteve T 1 > T 0 , ℏ ω 1 > T 0 (\displaystyle T_(1)>T_(0),\quad \hbar \omega _(1)>T_(0))

në kushte

T 2

T2.
(\displaystyle T_(2)
T_(2).)

Demoni i Maksuellit, demoni kuantik

Ideja delirante e James Maxwell, kur ai doli me një fuqi të aftë për të kthyer kohën në 1867, përshkroi vetëdijen e një "demoni" i cili mund të anulonte ligjin e entropisë duke gjurmuar lëvizjet më të vogla të molekulave të gazit. Në këtë mënyrë demoni ishte në gjendje, të paktën në fantazinë e Maksuellit, të ndryshonte rritjen e çrregullimit në sistemet e mbyllura.

Më shumë mbi Ndërgjegjësimin për Demonë

Demoni imagjinar i Maxwell ishte në një kuti të mbyllur dhe e ktheu rrjedhën e molekulave, duke rikrijuar rendin degradues. Më poshtë shihni një fytyrë të buzëqeshur që përfaqëson këtë demon.

(Titulli nën foto: Demoni në një kuti me molekula)

Demoni, prototipi i ndërgjegjes në materie, vëren atë që po ndodh dhe e kontrollon atë, duke bërë zgjedhje të veçanta. Mban materialin e nxehtë në njërën anë të kutisë dhe materialin më të ftohtë në anën tjetër, në mënyrë që "rendi" origjinal (i nxehtë dhe i ftohtë) të mos degradohet. Demoni rregullon gjithçka në mënyrë që në një sistem të mbyllur, energjia të mos bëhet më pak e aksesueshme, ose informacioni të mos humbasë. Duke përdorur ndërgjegjësimin për të hapur dhe mbyllur ndarjen që ndan dy vëllime gazi në një enë, demoni ndryshon ligjin e dytë të termodinamikës. Deri më tani, askush nuk ka arritur të gjejë një demon të tillë ose ta krijojë atë në realitetin e pranuar përgjithësisht.

E megjithatë, fantazia e Maksuellit mund të jetë më e vërtetë sesa e kishte kuptuar ai vetë. Më duket se ai mund të jetë duke projektuar aftësinë tonë për ndërgjegjësim, aftësinë tonë për të vërejtur ngjarje ose përparime "nanoskopike". Ky vetëdije kuantike pothuajse e pamatshme është aftësia e vetëdijes që mund të bëjë zgjedhje në tokën e ëndrrave.

Demoni i Maxwell është, në fakt, një hero i mundshëm i psikoterapisë, sepse është ajo pjesë e jona që rivendos rendin duke parë modele ku modelet e mëparshme kanë humbur (harruar, shtypur, injoruar, margjinalizuar, etj.). Sipas mendimit tim, ligji i dytë i termodinamikës është një projeksion i një stili tipik jetese në realitetin e zakonshëm që përdor një minimum ndërgjegjësimi. Demoni i Maxwell-it është një përfaqësim i vetëdijes sonë të kthjellët që vepron në nivelet e pamatshme nënatomike të nano-ngjarjeve dhe mundet, të paktën, të lehtësojë ndjesinë e plakjes.

Parimi psikologjik i projektuar mbi demonin e Maxwell është:

Duke parë rendin e fshehur brenda kaosit të realitetit të zakonshëm krijon më shumë energji në dispozicion.

Injorimi apo edhe shtypja e sinjaleve delikate të simptomave është dëshpëruese dhe e lodhshme. Njohja e simptomave tuaja si zgjimi kërkon vëmendje ju lejon të krijoni rregull nga çrregullimi dhe në përgjithësi ju jep më shumë energji për të punuar. Përvoja margjinalizuese ju bën të ndiheni si një univers në kalbje.

Unë e quaj demonin e Maksuellit një lloj "demoni kuantik i vetëdijes", një rreze e qartë e vetëdijes që gjurmon lëvizjet e atomeve dhe molekulave, si dhe ngjarjet nënatomike. Gjatë jetës së Maksuellit, mekanika kuantike nuk ishte shpikur ende. Ai nuk dinte ende për këtë funksionet e valës; ata do të shfaqeshin pesëdhjetë vjet më vonë. Por nëse ai do të ishte gjallë sot, ai me siguri do të interesohej për llojin e vetëdijes që mund të vërejë dhe gjurmojë tendencat delikate, valët kuantike të tokës së ëndrrave dhe udhëzimet që ato na japin. Imagjinoj se ai do të thoshte se injorimi i të gjitha ndjenjave delikate që dridhen në vetëdijen tonë kontribuon në zbrazëti dhe na bën të ndihemi më të vjetër se sa jemi në të vërtetë.

Ushtrimi i mëposhtëm ju jep mundësinë të zbuloni dhe të përjetoni aftësinë e demonit për të rritur sasinë e energjisë fizike të disponueshme për ju. Ne do të fokusohemi veçanërisht në fushat "të mbyllura" të jetës suaj.

Një ushtrim në ndërgjegjësimin për negjentropinë

1. Uluni dhe mendoni se si ndiheni për plakjen. Çfarë ju pëlqen në lidhje me të? Çfarë nuk ju pëlqen?

Për shembull, shumë njerëzve u pëlqen mundësia për të realizuar potencialin e tyre, por nuk u pëlqen humbja e energjisë dhe ajo që ata e quajnë "tërheqje". Disa njerëz kanë idenë se jeta po i vjen fundi.

2. Kur të jeni gati, shikoni përreth për diçka që mund ta ngrini ose shtyni. Nëse jeni duke qëndruar në një dhomë, merrni një karrige ose shtyni një nga muret dhe shikoni sa energji keni në dispozicion. Kur ngrini ose shtyni, pyesni veten: "Sa nga energjia ime është në dispozicion për mua tani?" Regjistroni këtë sasi energjie. Sa është - 85%, 50% apo 15%? Sa vjeç ndiheni?

Për shembull, kur mora një karrige sot, u ndje më e rëndë seç duhej. Unë do të thoja se kam rreth 50% të energjisë time në dispozicion.

3. Sasia e energjisë në dispozicion ose izometrike që keni varet shumë nga ndjenja juaj e rendit brenda vetes. Pra, tani mendoni për një fushë të jetës suaj që ndihet "e paorganizuar". Nëse është e mundur, zgjidhni një zonë të re në vend të marrëdhënieve ose simptomave trupore, pasi ne kemi punuar tashmë mbi to më parë.

Për shembull, mund të ndiheni të çorganizuar në punën tuaj, në financat tuaja ose, të themi, në rrëmujën në tryezën tuaj ose në mënyrën se si e përdorni kohën tuaj. Ndoshta ajo që është "çrregullt" është qëndrimi juaj ndaj kritikave.

Mos e humbni shikimin injoruar fushat e jetës suaj që kanë nevojë për rregull. Nëse ka shumë zona të tilla, zgjidhni vetëm një për momentin - çdo do të bëjë. Si e shmangni këtë zonë? Në çfarë kuptimi është “e mbyllur” kjo zonë? A shmangni apo “harroni” çështjet që lidhen me këtë fushë? Si i harroni këto pyetje? A përpiqeni të flini më shumë, apo thjesht ankoheni për to? A i nxjerr nga koka? A shikoni TV apo shkoni në kinema në vend që të rregulloni këtë zonë?

4. Tani, duke menduar për këtë zonë të çrregullt, imagjinoni se në çfarë lloj "hapësire" ndodhet. Çfarë ngjyrash dhe lëvizjesh ndodhin në këtë hapësirë? Përshkruani me fjalët tuaja karakteristikat e hapësirës që përmban këtë zonë të çrregullt të jetës.

Për shembull, a duket gri apo me re? Rrotullimi dhe trazimi?

A mund të identifikoni ndonjë vend jashtë trupit tuaj ku mund të jetë kjo "zonë e çrregullt", ku do të vendosej kjo hapësirë? (p.sh. para jush, pas jush etj.). Vizatoni këtë zonë të çrregullt pranë trupit tuaj.

(Mbishkrimet në foto, nga lart poshtë: Financat janë në kaos të plotë, re të mëdha stuhie, o koka ime e mjerë! Një zonë e çrregullt prek kokën)

Në foto, zona e çrregullt lidhet me financat dhe duket të jetë sipër.

Si ndihet pjesa e trupit tuaj më afër kësaj hapësire? A keni simptoma trupore pranë kësaj zone? Zgjidhni një simptomë trupore ose një nga simptomat për të punuar, le të themi atë të cilës i keni kushtuar më pak vëmendje. A lidhet kjo simptomë me ndjenjën tuaj të plakjes?

5. Përqendrohuni në simptomat në atë zonë të trupit dhe identifikoni dy aspekte të saj. Për shembull, shikoni nëse mund të krijoni një imazh të energjisë që dyshoni ose imagjinoni se e shkakton këtë simptomë dhe më pas bëni të njëjtën gjë për marrësin e asaj energjie ose veprimi. Me fjalë të tjera, imagjinoni, si të thuash, një "krijues simptomash" dhe një "marrës të simptomave".

Një mënyrë për t'i imagjinuar këto dy figura është ta bëni atë sa më të fortë ndjehem në simptomë, ose imagjinoni se e ndjeni atë. Më pas ekzagjerojeni ndjenjën duke rritur intensitetin e saj. Duke përdorur vëmendjen tuaj, qëndroni me këtë ndjenjë derisa të shfaqet një figurë që mund të mishërojë atë intensitet.

Për shembull, nëse keni pasur një trokitje dhimbje koke, mund të theksoni ndjesinë e asaj trokitjeje derisa të keni një figurë të zemëruar që troket në tavolinë dhe një figurë e ndjeshme (të themi, vetë tavolina) të lëndohet nga trokitja.

Mundohuni të gjeni mesazhin që shpreh çdo figurë.

Për shembull, figura e zemëruar mund të thotë, "Më duhet të luftoj rrugën time përmes gjërave", ndërsa tjetra po thotë: "Të lutem mos e bëj këtë, është shumë e ashpër dhe po më lëndon!"

6. Imagjinoni këto dy figura, njëra duke vuajtur dhe tjetra duke krijuar një simptomë. Edhe vizatoni ato. Më pas lejoni imagjinatën tuaj të krijojë spontanisht një qenie, ndërgjegjësimi i së cilës vjen në pamje dhe zgjidh konfliktin midis këtyre dy energjive. Për shembull, imagjinoni një ndërmjetës të aftë, një xhind, një shpirt, një personazh vizatimor - dikë të aftë të merret me të dyja energjitë. Përshkruani atë. Vizatoni atë.

Për shembull, një nga lexuesit e mi kishte një konflikt midis ambicies së saj të kësaj bote dhe pjesës së saj që ishte e rënduar nga kjo ambicie. Për habinë e saj, ajo pa një prift që e ndihmoi të zgjidhte konfliktin midis këtyre dy energjive. Më poshtë jam përpjekur të vizatoj të tre figurat.

Prifti i bekoi të dyja pjesët e saj dhe ato u zbutën.

(Titrat nën foto, nga e majta në të djathtë: Pjesa që ishte e rëndë; Shpirti Ndihmës; pjesa ambicioze)

Në një moment mund të përpiqeni të bëheni ndihmësi juaj shpirtëror, demoni juaj i vetëdijes kuantike. Hyni në sistemin e mbyllur psikologjikisht të trupit tuaj të ëndërruar dhe ndërhyni; lehtësojnë zgjidhjen e konfliktit midis dy pjesëve në këtë zonë simptomatike.

Imagjinoni historinë që rezulton. Lëreni demonin kuantik të ndërhyjë në mënyrë magjike dhe të gjejë një zgjidhje.

Një lexues, simptomave të të cilit mungonte Zoti që përfaqësonte prifti. Në fillim, lexuesit i vinte turp të identifikohej me priftin, derisa kuptoi se, në njëfarë kuptimi, ajo tashmë ia kishte kushtuar jetën "hyjnores".

7. Përdorni frymën tuaj për t'u fokusuar në ndjenjën e zgjidhjes së këtij konflikti dhe nëse është e mundur, ndjeni një ndjenjë lehtësimi në zonën e simptomave.

8. Imagjinoni se si mund ta përdorni këtë zgjidhje në zonën e çorganizuar të jetës tuaj ku keni filluar këtë ushtrim. Mos harroni çrregullimin origjinal - hapësirën, ngjyrat dhe lëvizjet e tij - dhe vini re (ose më mirë akoma, vizatoni) se si është transformuar kjo zonë. Mos "punoni" me të, thjesht lëreni të ndodhë brenda, derisa gjërat të ndryshojnë për mirë.

9. Së fundi, kthehuni në mur ose karrige dhe, me kujdes, shikoni përsëri se çfarë ndikimi mund të ketë pasur kjo punë në ndjenjën tuaj të energjisë në dispozicion për të bërë atë që duhet të bëni në jetë. Çfarë ndryshimesh po vëreni në energjinë tuaj të disponueshme?

Nga libri Mësimi Hyperborean autori Tatishchev B Yu

3.3. Demoni i DEGENERIMIT. Cilat janë këto "mekanizma degjenerimi"? Për përgjigjen, fillimisht le t'i drejtohemi librit të talentuar dhe të ndershëm të ish-liderit nr.

Nga libri Mësimet e Tempullit. Udhëzimet e Mësuesit të Vëllazërisë së Bardhë. Pjesa 2 autori Samokhin N.

DEMONI I lakmisë Një endacak me një shpirt të madh ndaloi në rrugën e tij nëpër shkretëtirën e një jete kalimtare kur pa një grua të gjunjëzuar, me duart e palosur në lutje në gjoks, vështrimin e saj të ngulur mbi të, nga buzët e së cilës ishin lutje për falje. dhe faljen e mëkatit. Duke dëgjuar

Nga libri Unë dhe hapësira ime e madhe autor Klimkevich Svetlana Titovna

Kërcimi kuantik 589 = Njeriu mbart brenda vetes energji krijuese Zoti – Dashuria = 592 = E madhe zgjimi shpirtëror– Shenja e cikleve kozmike = “Kodet numerike”. Libri 2. Hierarkia e Kryonit 27 01/2012 “Hapësira e kohës - Koha e hapësirës...” - fjalë pas zgjimit Unë Jam Ai që Jam

Nga libri Magjia Kuantike autor Doronin Sergej Ivanovich

4.1. Procesor kuantik

nga Gardiner Philip

Bota Kuantike Unë jam frymëzuar nga ideja që në Univers (nga niveli mikro në makro, nga lëvizja kozmike e planetëve te ndërveprimi i elektroneve, nga dioksidi mikroskopik i silikonit te piramida egjiptiane e krijuar nga njeriu) ekziston një model universal. , jo

Nga libri Gates to Other Worlds nga Gardiner Philip

Zoti Kuantik Ndërsa punoja për këtë libër, i lejova vetes një ditë pushim nga fizika kuantike dhe shkoi në Lichfield, Staffordshire. Kam kaluar një kohë të mrekullueshme në ndjenjën e bukur, ezoterike të Katedrales Lichfield, duke parë fasadën e saj mahnitëse

Nga libri i shekullit XX. Kronikë e të pashpjegueshmes. Fenomeni pas fenomeni autor Priyma Alexey

DEMONI KËZU NGA GOJA Tani le të kalojmë në një histori tjetër marramendëse. Ndodhi me psikiken dhe kthjelltësinë Tatyana Makhotina. Unë e njoh Tatyanën për një kohë të gjatë, ajo është një person shumë i ndershëm, dhe për këtë arsye unë garantoj për vërtetësinë e historisë së saj në korrik 1995, tek Makhotina Nga libri Gjeopsikologjia në Shamanizëm, Fizikë dhe Taoizëm. autor Mindell Arnold

Nga libri Fuqia e heshtjes autor Mindell Arnold

Shtojca III. MINDS: Mendja kuantike Në faqet në vijim unë përmbledh disa nga kuptimet e shumta që i lidh me termin "mendje kuantike".

Nga libri Fundi i botës nuk ka ndodhur dhe nuk do të ndodhë autor Gusev Anatoly Ivanovich

Demon kockor Në vitin 1999, një grup paleontologësh anglezë punuan në zonën e qytetit të Uulakh në shkretëtirën Gobi mongole. Qëllimi i tyre ishte të eksploronin një varrezë dinosaurësh në një grykë të largët malore. Nga banorët vendas, shkencëtarët dëgjuan një legjendë për dikë që jetonte në grykë.

autor Autori i panjohur

Një histori interesante rreth asaj se si një demon i quajtur Rush erdhi në një manastir për t'u punësuar në një vend jashtë shtetit. Ai qëndroi në buzë pyll i madh, në mënyrë që vëllezërit e shenjtë të mos shpërqendroheshin nga shërbimi i të Plotfuqishmit dhe t'i luteshin Atij ditë e natë për themeluesit dhe

Nga libri Historia e vëllait Rush autor Autori i panjohur

Rreth asaj se si një demon i quajtur Rush erdhi në shtëpinë e një zonje fisnike dhe e çoi fshehurazi te zotëria e tij - Përshëndetje, zonjë e bukur, e sjellshme, më e bukura nga të gjithë të gjallët. Zotëria im ju dërgon përshëndetje dhe ju kërkon të vini të flisni me të

Nga libri Sekretet e trurit. Pse besojmë në gjithçka nga Shermer Michael

Eksperimenti i mendimit është si vijon: supozoni se një enë me gaz ndahet nga një ndarje e padepërtueshme në dy pjesë: djathtas dhe majtas. Në ndarje ka një vrimë me një pajisje (i ashtuquajturi demoni i Maxwell-it), i cili lejon molekulat e shpejta (të nxehta) të gazit të fluturojnë vetëm nga ana e majtë e anijes në të djathtë, dhe molekulat e ngadalta (të ftohta) vetëm nga anën e djathtë të anijes në të majtë. Më pas, pas një periudhe të gjatë kohore, molekulat "e nxehta" (të shpejta) do të përfundojnë në enën e djathtë, dhe ato "të ftohta" do të "mbesin" në të majtën.

Kështu, rezulton se demoni i Maxwell ju lejon të ngrohni anën e djathtë të anijes dhe të ftohni të majtën pa furnizim shtesë me energji në sistem. Entropia për një sistem që përbëhet nga pjesët e djathta dhe të majta të anijes në gjendjen fillestare është më e madhe se në gjendjen përfundimtare, gjë që bie ndesh me parimin termodinamik të entropisë jozvogëluese në sistemet e mbyllura (shih Ligjin e Dytë të Termodinamikës).

Paradoksi zgjidhet nëse marrim parasysh sistem i mbyllur, duke përfshirë demonin e Maxwell dhe një enë. Që demoni i Maxwell të funksionojë, energjia duhet t'i transferohet atij nga një burim i palës së tretë. Për shkak të kësaj energjie, ndodh ndarja e molekulave të nxehta dhe të ftohta në enë, domethënë kalimi në një gjendje me entropi më të ulët. Një analizë e detajuar e paradoksit për zbatimin mekanik të demonit (arpion dhe puth) është dhënë në Leksionet e Feynman mbi fizikën, vëll. 4, si dhe në leksionet popullore të Feynman "Natyra e ligjeve fizike".

Me zhvillimin e teorisë së informacionit, u zbulua se procesi i matjes mund të mos çojë në një rritje të entropisë, me kusht që të jetë termodinamikisht i kthyeshëm. Sidoqoftë, në këtë rast, demoni duhet të kujtojë rezultatet e matjes së shpejtësive (fshirja e tyre nga kujtesa e demonit e bën procesin të pakthyeshëm). Meqenëse kujtesa është e kufizuar, në një pikë të caktuar demoni detyrohet të fshijë rezultatet e vjetra, gjë që përfundimisht çon në një rritje të entropisë së të gjithë sistemit në tërësi.

Suksesi i fizikantëve japonezë

Për herë të parë, fizikantët japonezë ishin në gjendje të arrinin eksperimentalisht një rritje të energjisë së brendshme të një sistemi, duke përdorur vetëm informacione për gjendjen e tij dhe pa transferuar energji shtesë në të.
Gjenerimi i energjisë nga informacioni u përshkrua për herë të parë teorikisht nga fizikani britanik James Maxwell në eksperimentin e tij të mendimit. Në të, një krijesë, e quajtur më vonë "demoni i Maxwell", ruante derën midis dy dhomave. Demoni, duke ditur energjinë e molekulës që i afrohet derës, hap kalimin vetëm për molekulat "të shpejta", duke mbyllur derën përpara atyre "të ngadalta". Si rezultat, të gjitha molekulat "të shpejta" do të jenë në një dhomë, dhe të gjitha ato të ngadalta në tjetrën, dhe ndryshimi i temperaturës që rezulton mund të përdoret për qëllime praktike.
Zbatimi i një termocentrali të tillë "demonik" kërkon kosto shumë më të mëdha energjie sesa mund të nxirret nga ndryshimi i temperaturës që rezulton, kështu që motorët e vërtetë që funksionojnë mbi këtë parim nuk janë konsideruar kurrë seriozisht nga shkencëtarët. Megjithatë, interesi për sisteme të tilla është rishfaqur në kohët e fundit me zhvillimin e nanoteknologjisë.
Autorët e studimit, fizikanë japonezë të udhëhequr nga Masaki Sano nga Universiteti i Tokios, vënë në praktikë një eksperiment mendimi që përfshin "demonin e Maxwell".
Shkencëtarët përdorën një objekt polimer me madhësi rreth 300 nanometra, i ngjashëm me një rruazë. Forma e saj është zgjedhur në mënyrë që rrotullimi në drejtim të akrepave të orës të jetë energjikisht më i dobishëm për të, pasi kjo shoqërohet me lëshimin e energjisë mekanike. Rrotullimi kundër akrepave të orës, përkundrazi, çon në "përdredhje" të rruazës dhe një rritje të energjisë mekanike të ruajtur në të.
Rruaza u vendos në një zgjidhje të veçantë, dhe për shkak të madhësisë së saj të vogël, ajo filloi të marrë pjesë në lëvizjen Brownian dhe të rrotullohet - si në drejtim të akrepave të orës ashtu edhe në të kundërt.
Studiuesit përdorën pajisje speciale për të gjurmuar çdo kthesë të rruazës dhe ndërsa ajo rrotullohej në të kundërt të akrepave të orës, ata aplikuan një tension elektrik në enën në të cilën ndodhej. Ky operacion nuk transferoi energji shtesë në sistem, por në të njëjtën kohë nuk lejoi që rruaza të "zgjidhet" prapa. Kështu, duke përdorur vetëm informacionin se ku u kthye rruaza, shkencëtarët ishin në gjendje të rrisnin furnizimin e saj me energji mekanike vetëm për shkak të energjisë së lëvizjes Brownian të molekulave.
Ligji i ruajtjes së energjisë nuk shkelet. Sipas llogaritjeve të Sanos, efikasiteti i shndërrimit të informacionit në energji në eksperimentin e tyre ishte 28%, që është në përputhje me llogaritjet teorike.
Një mekanizëm i tillë mund të përdoret për të operuar nanomakinat ose mekanizmat molekularë, thotë Vlatko Vedral, një fizikant në Universitetin e Oksfordit, i cili nuk mori pjesë në eksperimentin e Sano-s, opinioni i të cilit citohet nga publikimi online Nature News.
“Do të ishte shumë interesante të zbulohej përdorimi i këtij parimi të transferimit të energjisë në sistemet e gjalla,” shtoi shkencëtari.

Fizikantë nga Finlanda, Rusia dhe SHBA-ja kanë qenë pionierë të demonit elektron autonom të Maxwell. Autorët publikuan rezultatet e hulumtimit të tyre në revistën Physical Review Letters. Cilat janë demonët e Maxwell dhe si mund të ndërhyjnë në funksionimin e kompjuterëve, thotë Lenta.ru.

Intriga rreth demonëve të Maxwell ka vazhduar në shkencë për 150 vjet. Koncepti i një qenieje të mbinatyrshme u propozua në 1867 nga fizikani britanik James Clerk Maxwell. Ne po flasim për një pajisje të caktuar që funksionon në atë mënyrë që të çojë në një shkelje (me sa duket) të ligjit të dytë të termodinamikës - një nga ligjet më themelore të natyrës.

Në eksperimentin e tij të mendimit, Maxwell mori një cilindër gazi të mbyllur dhe e ndau atë në dy pjesë me një mur të brendshëm me një çelje të vogël. Duke hapur dhe mbyllur kapakun, demoni i Maxwell ndan grimcat e shpejta (të nxehta) dhe të ngadalta (të ftohta). Si rezultat, një ndryshim i temperaturës lind në cilindër, dhe nxehtësia transferohet nga një gaz më i ftohtë në një më të nxehtë, gjë që duket se bie në kundërshtim me ligjin e dytë të termodinamikës.

Ligji i dytë i termodinamikës përcakton drejtimin proceset fizike. Në veçanti, siç tregoi fizikani gjerman Rudolf Clausius, e bën të pamundur transferimin spontan (d.m.th., pa bërë punë) të nxehtësisë nga një trup më i ftohtë në një trup më të nxehtë ose, e njëjta gjë, një ulje e entropisë (a masë e çrregullimit) të një sistemi të izoluar. Në formulimin e francezit Sadi Carnot, ky ligj tingëllon kështu: një motor ngrohjeje me një koeficient veprim i dobishëm njëqind për qind e pamundur.

Ligji i dytë i termodinamikës u formulua përfundimisht në shekullin e 19-të. Pastaj ishte një ligj për një sërë rastesh të veçanta (natyra e tij themelore u bë më e qartë më vonë). Fizikanët kërkuan kontradikta në të, dhe një prej tyre (së bashku me vdekjen termike të Universit) u prezantua nga Maxwell në një letër drejtuar kolegut të tij Peter Tate.

Paradoksi tërhoqi menjëherë vëmendjen e shkencëtarëve dhe dashamirëve të shkencës. Në shekullin e 20-të, fama e demonit të Maksuellit u eklipsua nga macja (ose macja) e Shrodingerit. Ndërkohë, si një kafshë shtëpiake nga mekanika kuantike, demoni i fizikanit britanik shërbeu si burim i shumë zbulimeve të rëndësishme. Në veçanti, falë tij, u ngrit teoria termodinamike e informacionit dhe ideja e lidhur me entropinë e informacionit.

Në vitet 1960, Rolf Landauer, një studiues në kompaninë amerikane IBM (International Business Machines), formuloi parimin që mban emrin e tij. Ai e lidhi humbjen e një pjese të informacionit në çdo sistem fizik me lëshimin e një sasie korresponduese nxehtësie (ose, e njëjta gjë, një rritje në entropinë termodinamike). Puna e Landauer-it kishte një rëndësi thelbësore për informatikën që vazhdon edhe sot e kësaj dite. Shprehja, e quajtur sipas Landauer-it si dhe amerikanëve Claude Shannon dhe John von Neumann, lejon që dikush të përcaktojë kufirin karakteristikat fizike pajisjet (kryesisht fuqia dhe madhësia e tij) në të cilat shkatërrohet informacioni. Përpunuesit e krijuar nga njeriu kanë kaluar nga shpërndarja e miliarda herë më shumë nxehtësi nga sa parashikohej nga parimi Landauer në kuptimet moderne, vetëm mijëra herë më e lartë se ajo.

Le të ketë një qelizë memorie që përmban informacion të koduar në bit (me vlera zero dhe një). Nëse e shkatërroni atë (d.m.th., e shndërroni atë në një gjendje që përmban vetëm zero ose një), nxehtësia do të lirohet. Në gjuhën e termodinamikës, kjo do të thotë që entropia e sistemit shkon në zero, pasi është arritur gjendja maksimale e renditur (e përshkruar vetëm me zero ose një). Landauer pëlqente të përsëriste se "informacioni është një sasi fizike", kjo ishte motoja e tij.

Për herë të parë, shkencëtarët nga Franca dhe Gjermania matën nxehtësinë e lëshuar kur një pjesë e informacionit shkatërrohet. Qeliza e kujtesës ishte një rruazë kuarci me një diametër prej dy mikrometrash e vendosur në ujë. Duke përdorur piskatore optike, fizikanët krijuan një palë vrima të mundshme në të cilat rruaza mund të përfundonte. Këto gjendje të sistemit korrespondonin me vlerat logjike zero dhe një. Kur sistemi u transferua në një gjendje, informacioni u fshi. Makina mori parasysh shumë nuanca, në veçanti luhatje, roli i të cilave u rrit së bashku me uljen e thellësisë së gropave. Duke përdorur Rapid, fizikanët vëzhguan kalimin e një sistemi nga një gjendje në tjetrën. Procesi u shoqërua me çlirim nxehtësie, u rrit temperatura e ujit dhe kjo u regjistrua. Të dhënat e marra rezultuan të jenë të afërta me ato të parashikuara nga parimi i Landauer-it.

Por çfarë ka të bëjë demoni i Maksuellit me të? Fakti është se kur rendit molekulat e nxehta dhe të ftohta në eksperimentin e mendimit të Maxwell, demoni grumbullon informacione rreth shpejtësive të grimcave. Në një moment, kujtesa bëhet e plotë dhe demon duhet ta fshijë atë për të vazhduar punën. Kjo kërkon kryerjen e punës saktësisht të barabartë me punën që teorikisht mund të nxirret nga një sistem grimcash të nxehta dhe të ftohta. Kjo do të thotë, ligji i dytë i termodinamikës nuk shkelet. Megjithatë, lind një pyetje metafizike në lidhje me entitetin që fshin kujtesën e demonit. A mund të jetë ajo një lloj superdemoni që ndikon në një demon të vogël? Përgjigja për këtë pyetje u propozua për herë të parë në vitin 1929 nga një prej pjesëmarrësve në Projektin Manhattan, fizikani amerikan Leo Szilard. Pajisja me emrin e tij i siguron demonin Maxwell funksionimin autonom.

Shkencëtarët japonezë arritën ta zbatojnë atë për herë të parë në vitin 2010. Modeli i tyre elektromekanik është një rruazë polistireni me një diametër prej rreth 300 nanometra e vendosur në një elektrolit. Fusha elektromagnetike e pengoi rruazën të lëvizte poshtë, si rezultat i së cilës fitoi energji mekanike (potenciale) në përpjesëtim me punën e fushës. Demoni i Maksuellit në një sistem të tillë ishte vëzhguesi dhe instrumentet e tij shkencore, funksionimi i të cilave kërkon energji. Kjo rrethanë e fundit përsëri nuk lejon që dikush të shkelë ligjin e dytë të termodinamikës. Ndryshe nga shkencëtarët japonezë, kolegët e tyre nga Finlanda, Rusia (Ivan Khaimovich nga Instituti i Fizikës së Mikrostrukturave të Akademisë së Shkencave Ruse) dhe SHBA për herë të parë krijuan jo një makinë elektromekanike, por plotësisht elektronike Szilard (demoni autonom i Maxwell) .

Sistemi bazohet në një tranzistor me një elektron, i cili formon një ishull të vogël bakri të lidhur me dy terminale alumini superpërçues. Demoni i Maxwell-it kontrollon lëvizjen e elektroneve me energji të ndryshme në një transistor. Kur grimca është në ishull, demoni e tërheq atë me një ngarkesë pozitive. Nëse një elektron largohet nga ishulli, demoni e zmbraps atë me një ngarkesë negative, e cila shkakton uljen e temperaturës së tranzistorit dhe rritjen e temperaturës së demonit.

Demoni i kryen të gjitha manipulimet në mënyrë autonome (sjellja e tij përcaktohet nga transistori), dhe ndryshimet e temperaturës tregojnë një korrelacion midis tij dhe sistemit, kështu që duket sikur demoni i Maxwell-it di për gjendjen e sistemit dhe është në gjendje ta kontrollojë atë. Demoni elektronik bën të mundur kryerjen e një numri të madh matjesh në një periudhë të shkurtër kohore dhe temperaturat e ulëta në sistem bëjnë të mundur regjistrimin e ndryshimeve jashtëzakonisht të vogla në të. Ky sistem gjithashtu nuk shkel ligjin e dytë të termodinamikës dhe është në përputhje me idenë intuitive se informacioni mund të përdoret për të bërë punë.

Pse shkencëtarët kanë nevojë për një hulumtim të tillë? Nga njëra anë, ato janë me interes të qartë akademik, pasi lejojnë studimin e fenomeneve mikroskopike në termodinamikë. Nga ana tjetër, ato tregojnë se sa i rëndësishëm është prodhimi i entropisë nga informacioni i marrë nga demoni. Kjo është pikërisht ajo që autorët e studimit besojnë se mund të jetë e dobishme për hartimin e kubitëve (analogë kuantikë të biteve klasikë) të kompjuterëve kuantikë, edhe përkundër përparimit në zhvillim në llogaritjen e kthyeshme, një histori për të cilën është përtej qëllimit të këtij artikulli.

Si mund të merrni energji nga informacioni? Deri vonë, vetëm një demon ishte i aftë për këtë - një krijesë fantastike e shpikur në 1867 nga fizikani i madh James Maxwell për të ilustruar paradoksin e ligjit të dytë të termodinamikës. Tani shkencëtarët japonezë janë më afër zhvillimit të një modeli të tillë eksperimental. Në të ardhmen, ata shpresojnë të krijojnë nanomakina që do të "ushqehen" me informacion. Puna e shkencëtarëve është publikuar Fizika e Natyrës.

demoni "është në gjendje të ndjekë trajektoren e çdo molekule dhe të kryejë veprime krejtësisht të paarritshme për ne".

Me fjalë të tjera, demoni është në gjendje të dallojë dhe renditë molekulat individuale. Si të nxjerrim energji nga kjo aftësi? Le të imagjinojmë një enë të ndarë nga një ndarje në dy pjesë (në figurë). Ena është e mbushur me dy lloje molekulash: grimcat "e nxehta" (të errëta në figurë) lëvizin më shpejt dhe grimcat "e ftohta" (të lehta në figurë) lëvizin më ngadalë. Në një gjendje ekuilibri (pjesa e sipërme e figurës), molekulat janë të përziera, siç kërkohet nga ligji i dytë i termodinamikës: çdo sistem në një gjendje të izoluar priret drejt entropisë maksimale, domethënë çrregullimit maksimal.

Ilustrim i veprës së "demonit të Maxwell" //nanometr.ru

Sidoqoftë, ka një vrimë në ndarje që i njëjti demon mund ta hapë dhe mbyllë. Ka aftësinë e përshkruar më sipër, domethënë dallon grimcat "të nxehta" nga ato "të ftohta". Prandaj, mund të "punojë" në mënyrë që të gjitha grimcat "e nxehta" të jenë në të djathtë të ndarjes, dhe ato "të ftohta" në të majtë. Për ta bërë këtë, ai do të lejojë që grimcat Brownian (rastësisht) që lëvizin "të nxehta" nga ana e majtë të kapërcejnë ndarjen, por jo nga ana e djathtë (dhe të bëjnë të kundërtën me grimcat "të ftohta"). Si rezultat, një gjendje e rregulluar do të dalë nga një gjendje e çrregullt, e cila bie ndesh me ligjin e dytë të termodinamikës. Demoni i Maxwell, duke përdorur vetëm informacione për cilësinë e grimcave, do të krijojë energji për shkak të ndryshimit të temperaturës në dy pjesët e enës, e cila më pas mund të përdoret.

Kështu,

fillimisht u duk se demoni mori energji "nga hiçi" dhe krijoi një makinë lëvizjeje të përhershme.

Sidoqoftë, paradoksi u zgjidh, sepse vetë demoni duhet të shpenzojë një energji të caktuar në mënyrë që të marrë informacion rreth grimcave që lëvizin në mënyrë kaotike. Prandaj, këtu nuk ka shkelje të ligjeve të termodinamikës: energjia lind nga puna e bërë nga demoni.

Në një mënyrë apo tjetër, askush nuk ka qenë në gjendje të krijojë një model fizik pune të një demoni dhe të tregojë se si funksionon.

Shkencëtarët japonezë, megjithatë, raportuan në numrin e fundit të Nature Physics suksesin e një eksperimenti të tillë. Ata krijuan një "demon" miniaturë duke përdorur një top polimer dhe fushë elektrike.

Eksperimenti përdori dy rruaza të bëra nga polistiren, një plastikë e zakonshme, me një diametër prej 0,3 mikron (300 nm). Njëra prej tyre ishte e fiksuar në një sipërfaqe xhami dhe e dyta ishte e pozicionuar në mënyrë që të mund të rrotullohej lirshëm rreth së parës. I gjithë sistemi ishte i zhytur në lëng. Si rezultat i lëvizjes kaotike të molekulave të lëngshme, sistemi u rrotullua si në drejtim të akrepave të orës ashtu edhe në të kundërt me frekuencë të barabartë (për shkak të madhësisë së tij të vogël, topi "ndjeu" me sukses luhatjet e lëngut).

Pastaj një fushë elektrike shtesë u aplikua në lëng, e cila i dha një çift rrotullues në sistemin e topit. Fotografia e rrotullimit të sistemit është ruajtur. Edhe pse në disa raste energjia e lëvizjes kaotike të grimcave të lëngshme ishte e mjaftueshme për ta kthyer topin kundër drejtimit të fushës elektrike, më shpesh sistemi ndiqte çift rrotullues që i jepej nga fusha.

Vetë "demoni" u shfaq në "skenë" në formën e një kamere dhe një kompjuteri që kontrollonte fushën elektrike.

Kamera kontrollonte rrotullimin e sistemit; Sapo sistemi arriti t'i rezistojë në mënyrë të pavarur fushës elektrike të aplikuar, "demoni" në kompjuter ndryshoi modalitetin e tij, duke "shtyrë" pak sistemin në drejtimin e dëshiruar. Pastaj ajo përsëri e ndoqi atë vetë, duke përdorur vetëm forcat e lëvizjes Brownian.

Në këtë mënyrë sistemi rrotullues prodhonte energji mekanike. Llogaritjet treguan se energjia e prodhuar është pak më e madhe se energjia e fushës elektrike të aplikuar në sistem. "Demonit" i nevojitej vetëm informacione për drejtimin e rrotullimit të sistemit për ta krijuar atë. Doli se kur temperaturën e dhomës një pjesë e informacionit është në gjendje të krijojë një energji shumë të vogël prej 3x10 -21 joules.

"Ne kemi treguar raportin e informacionit dhe energjisë së marrë kur "demoni" vepron dhe kemi konfirmuar parimin themelor të funksionimit të tij," tha një nga autorët e veprës, Shoichi Toyabe, fjalët e të cilit citohen nga NewScientist.

Ai theksoi se energjia e prodhuar nga sistemi është e papërfillshme, por në të ardhmen mund të përdoret për të fuqizuar nan-pajisjet.