Maxwell'S Demon Converteert Informatie Naar Energie

{h1}

Wetenschappers hebben voor het eerst informatie omgezet in pure energie door experimenteel een gedachte-experiment te verifiëren dat 150 jaar geleden voor het eerst werd voorgesteld.

Wetenschappers hebben voor het eerst informatie omgezet in pure energie door experimenteel een gedachte-experiment te verifiëren dat 150 jaar geleden voor het eerst werd voorgesteld.

Het idee was oorspronkelijk geformuleerd door fysicus James Clerk Maxwell, maar het kreeg controverse omdat het de tweede wet van de thermodynamica leek te schenden. In experimentele bewoordingen stelt deze wet dat wanneer warm en koud water worden gemengd, deze uiteindelijk een evenwichtige middeltemperatuur zullen bereiken.

Maxwell stelde voor dat een hypothetisch wezen (later de demon van Maxwell genoemd) het water in twee compartimenten zou kunnen scheiden en het proces zou omkeren, waarbij warme moleculen van de kou worden geïsoleerd door alleen het heter dan het gemiddelde door een valdeur tussen de compartimenten te laten.

Omdat gemengd water als meer verstoord wordt beschouwd (dat wil zeggen van hogere entropie) dan gescheiden water, heeft de demon een systeem omgezet van een staat van wanorde naar een staat van orde, waarbij alleen informatie werd gebruikt (de kennis van welke moleculen heet en koud waren).

Dat leek de wet te schenden, wat ook bepaalt dat entropie niet zou moeten verminderen in een geïsoleerd systeem. Met andere woorden, de demon had het warme en koude water niet moeten kunnen scheiden zonder energie te verbruiken.

Later stelde de Hongaarse fysicus Leó Szilárd voor dat het proces de wetten van de natuurkunde niet schendt, omdat de demon feitelijk wat energie had moeten spenderen om te bepalen welke moleculen heet en koud zijn.

Het in actie brengen

Terwijl wetenschappers de theorie blijven bespreken, heeft nog nooit iemand het experiment in daden omgezet.
Onlangs hebben natuurkundige Shoichi Toyabe van Chuo University in Japan en collega's dat precies gedaan.

"Tegenwoordig hebben we de technologie, zelfs enkele moleculen kunnen worden waargenomen en we kunnen erg kleine elementen heel snel besturen, dus in principe is het niet moeilijk om een ​​soort Maxwell-demon te maken", zei studiococaat Masaki Sano van de Universiteit van Tokio.

De onderzoekers hebben een zeer kleine versie van een wenteltrap opgezet en een molecuul door middel van informatie de trap op laten klimmen.

In de opstelling was de trap eigenlijk gemaakt van potentiële energie en gemaakt met behulp van elektrische velden. Het molecuul had wat thermische energie - warmte - dus het zou fluctueren en in willekeurige richtingen bewegen.

De wetenschappers gebruikten een hogesnelheidscamera om het molecuul te fotograferen. Toen het toevallig de trap opging, lieten ze het vrij bewegen, maar toen het toevallig de trap af kwam, blokkeerden de onderzoekers zijn beweging door een virtuele muur in te voegen met behulp van een elektrisch veld.

"Het is alsof het deeltje willekeurige stappen omhoog of omlaag doet, maar alleen wanneer het deeltje de trap op gaat, zetten we een muur op de trap om te voorkomen dat het deeltje naar beneden valt," vertelde Sano aan WordsSideKick.com. "Dit is een soort van Maxwell's demon."

Toen het deeltje de trap opging, kreeg het energie omdat het naar een hogere locatie verhuisde - vergelijkbaar met het beklimmen van een berg. Maar de onderzoekers hoefden het deeltje nooit de berg op te duwen (dat wil zeggen werk te doen of energie in te voeren) - ze gebruikten eenvoudig de informatie over de richting waarin het zich op een bepaald moment bewoog om de klim te leiden.

Energie boost

Niet alleen konden de onderzoekers het deeltje de trap opgaan, ze konden ook exact meten hoeveel energie werd omgezet uit informatie.

De onderzoekers beschrijven hun resultaten in de online editie van het tijdschrift Nature Physics van 14 november.

In een begeleidend essay in hetzelfde nummer van het tijdschrift noemde natuurkundige Christian Van den Broeck van de Universiteit van Hasselt in België, die niet betrokken was bij de nieuwe studie, 'een directe verificatie van de omzetting van informatie naar energie'.

Hoewel het experiment zelf laat zien dat het mogelijk is om energie uit informatie te halen, biedt de techniek in de praktijk geen mogelijkheden om de energiecrisis snel op te lossen.

"De echte energiekosten van dit informatie-energieconversie-experiment liggen enigszins verborgen in zijn enorme perifere apparaat (inclusief de doctoraatsstudent die het experiment uitvoert)", schreef Van den Broeck. "Als zodanig doet het experiment denken aan het produceren van een klein shot energie uit kernfusie in een reactor die aanzienlijk meer energie verbruikt."

  • Twisted Physics: 7 Recent Mind-Blowing Findings
  • Album - Behind the Scenes bij de grootste Amerikaanse Atom Smasher
  • Top 10 onverklaarde verschijnselen


Video Supplement: .




Onderzoek


Is Het Mogelijk Om Een ​​Verhul Apparaat Te Maken?
Is Het Mogelijk Om Een ​​Verhul Apparaat Te Maken?

Wat Als De Yellowstone-Supervulkaan Uitbrak?
Wat Als De Yellowstone-Supervulkaan Uitbrak?

Science Nieuws


Adderall: Gebruik, Bijwerkingen En Misbruik
Adderall: Gebruik, Bijwerkingen En Misbruik

Toxische Loodvervuiling Verliet Zijn Merkteken In Het Andesgebergte
Toxische Loodvervuiling Verliet Zijn Merkteken In Het Andesgebergte

Warming In Deep Southern Ocean Gekoppeld Aan Zeeniveau
Warming In Deep Southern Ocean Gekoppeld Aan Zeeniveau

Obesitas Bij Zwangerschap Sterkste Voorspeller Van Grote Baby'S
Obesitas Bij Zwangerschap Sterkste Voorspeller Van Grote Baby'S

Cobra-Crowned Sphinx-Beeld Met Plechtige Baard Ontdekt In Egypte
Cobra-Crowned Sphinx-Beeld Met Plechtige Baard Ontdekt In Egypte


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com