燃料を使用するエンジン - 情報。 150年前の悪魔召喚

情報はエネルギー源になるのか？ カナダのサイモン・フレイザー大学の研究者らは、「情報に基づいて動作する」と主張する超高速モーターを開発した。 彼らの意見では、これは新しいタイプの燃料の探索における画期的な進歩です。

このトピックに関する研究結果は、米国科学アカデミー紀要 (PNAS) に掲載されました。 そしてこの記事ではその方法を学びます 科学者は分子の動きを貯蔵エネルギーに変換したその後、デバイスの制御に使用されます。

一見すると物理法則に違反しているように見えるこのようなシステムのアイデアは、1867年にスコットランドの科学者によって初めて提案されました。 「マクスウェルの悪魔」として知られる精神実験は、永久機関のようなものを可能にする、言い換えれば何が壊れるかを示すことができると一部の人が信じている仮説的な機械です。 熱力学の第二法則 自然界におけるエントロピーの増加について話します。

これは、XNUMX つのガス室の間にある小さなドアの開閉を制御します。 悪魔の目的は、高速で移動するガス分子を一方の部屋に送り込み、低速で移動するガス分子を別の部屋に送り込むことだ。 したがって、一方のチャンバーはより暖かく（より高速な粒子を含む）、もう一方のチャンバーはより低温になります。 悪魔は、エネルギーをまったく消費せずに、最初のシステムよりも秩序があり、エネルギーが蓄積されたシステムを作成します。つまり、おそらくエントロピーの減少を経験します。

1. 情報エンジンの図

しかし、ハンガリーの物理学者の研究は、 レオ・シラード 1929年以来 マクスウェルの悪魔 は、この思考実験が熱力学の第 XNUMX 法則に違反しないことを示しました。 シラード氏は、悪魔は分子が熱いか冷たいかを知るために一定量のエネルギーを呼び起こす必要があると主張した。

現在、カナダの大学の科学者たちは、マクスウェルの思考実験のアイデアに基づいて、情報を「仕事」に変えるシステムを構築しました。 彼らの設計には、水に沈めてバネに取り付けられた粒子モデルが含まれており、そのモデルは上方に移動できるステージに接続されています。

科学者がその役割を担う マクスウェルの悪魔、熱運動によりパーティクルが上下に移動するのを観察し、パーティクルがランダムに跳ね返る場合はシーンを上に移動します。 それが跳ね返れば、彼らは待ちます。 研究者の一人、トゥシャール・サハ氏が出版物の中で説明しているように、「粒子の位置に関する情報のみを使用して、システム全体を持ち上げることになります（つまり、重力エネルギーの増加 - 編集者注）」(1)。

2. 研究室の情報機器

明らかに、粒子はバネにくっつくには小さすぎるため、実際のシステム (2) では光トラップとして知られるツールを使用し、レーザーで粒子に力を加え、バネにかかる力をシミュレートします。

粒子を直接引きずらずにこのプロセスを繰り返すことで、粒子は「非常に高い高さ」まで上昇し、大量の重力エネルギーを蓄積しました。 少なくとも、実験の著者らはそう言っています。 このシステムによって生成されるエネルギー量は「生きた細胞の分子機構に匹敵し」、「高速で移動する細菌に匹敵する」と別のチームメンバーは説明する。 ヤニック・エリック.