Když si v 19. století James Clerk Maxwell dal dohromady koncept Maxwellova démona, tak jistě netušil, co vlastně vypustil na tenhle svět. Maxwellův démon si žije vlastním životem, objevuje se v populárních knížkách, a jak se zdá, vědci ho nemohou pustit z hlavy.
Jen pro připomenutí, Maxwellův démon má zvláštní, v mnoha ohledech ďábelskou moc. Může se usadit mezi dvěma spojenými nádobami, v nichž jsou částice o různých energiích. Démon hlídá průchod mezi nádobami a zařídí, že do jedné nádoby procházejí pouze částice s vyšší energií, kdežto do té druhé jenom ty méně energetické částice.
Výsledkem snažení Maxwellova démona je, že se v jedné z nádob soustředí více energie než v té druhé. Vznikne nerovnovážný systém, který by bylo teoreticky možné využít k získání energie, podobně jako to dělá vodní elektrárna usazená na přehradě. Maxwellův démon je na tolik démonický, že dovede z termodynamického systému vytěžit více energie, než kolik povoluje Druhý termodynamický zákon. Říká myšlenkový experiment s démonem.
V osmdesátých letech 20. století se ale ukázalo, že to není celý příběh. Informace o vlastnostech částic totiž zůstává v paměti Maxwellova démona. S touto informací je ale zároveň spojený výdej energie, který vynuluje zisk energie zařízený démonem. Což řeší celý paradox.
Mezinárodní vědecký tým, který vedl Nathanaël Cottet z francouzské laboratoře kvantově-mechanické elektroniky Laboratoire Pierre Aigrain, se pustil do vyvolávání přízraků. Oživili Maxwellova démona pomocí supravodivých obvodů. Udělali to tak, že postavili kvantového démona v podobě mikrovlnného rezonátoru, který si vytahuje energii ze supravodivého qubitu. Cottet a spol. dokázali kompletně přečíst paměť takto vytvořeného Maxwellova démona a získat tím informaci o stavu qubitu, k němuž byl démon připojen.
Vědci podotýkají, že se jejich systém chová kvantově mechanicky. To znamená, že v něm částice mohou mít zároveň vysokou a nízkou energii. S tím Maxwell původně samozřejmě nepočítal. Experimenty Cottetova týmu nabízejí fascinující pohled na vztah mezi kvantovou informací a termodynamikou. Je to také významný krok ve vývoji teorie pro termodynamické procesy v nanoměřítku. S termodynamickými démony se člověk rozhodně nenudí.
Video: Maxwell's Demon and the Nature of Information
Literatura
University of Exeter 4. 7. 2017, PNAS 30. 6. 2017.
Maxwellův nanodémon
Autor: Stanislav Mihulka (08.02.2007)
Maxwellův démon může vytěžit práci z kvantové informace
Autor: Stanislav Mihulka (26.12.2013)
Fyzici si postavili fotonického Maxwellova démona
Autor: Stanislav Mihulka (13.02.2016)
Diskuze:
Co není ve smyslech a nemůže být nezávisle ověřeno je nesmysl, deja vu a propaganda z tanku
Josef Hrncirik,2017-07-30 13:02:09
Co není spuštěno (doloženo) energií alespoň 5 sigma (sg) tepelné fluktuace systému je šalba a mámení (hlasy a falešné svědectví a přísahy a poplachy).
Předpokládám tedy, že objekt průchodem nástrahou (cca kondenzátorem) vyvolá pulz 5 sg a při výstupu je mu tato energie spravedlivě vrácena (bezúročně či se záporným).
Sepne se kontakt stopek a po dalším signálu průchodu cílem, se zjistí zda průchod je rychlejší než průměr, tj. nastal před koncem 1. taktu (bitu) hodin ideální frekvence potřebující pouze 1 bit, nebo je pomalejší a průchod není nutno měřit, hrozí však kolize s dalším rychlíkem. Stopky se samy vypnou, kvůli baterii.
Takto se zjistí, zda rychlost postačuje do pekla, či nikoliv.
Tím se správně vyplní bit hoden (pulzem 5 sigma) na bránu či nehoden pekla (bez pulzu, běžný šum či falešné vítání), který se odešle na lampárnu.
Do kádrování 2 objektů mohu maximálně investovat užitečně 2 bity (haha 1 sg), které se vrátí s ulovenou rychlejší částicí.
Co vyplýtvám navíc je ztráta snižující účinnost démona jako tepelný stroj.
Bilance 2 částic:
Má dáti: 2 start stopek, 2 bit stopek, 1 rychlý stop, 1 brána otevřít, 1 zavřít.
Dal: 2 bity ze zaparkování
Účinnost:2/7*5sigma! = max. 6%
Oko prý reaguje i na jednotlivé fotony řekněme 2 e.V; to je však cca 6000K/300K=20sigma samotný spouštěč a netuším jak velkou lavinu to pošle do nervu, aby dorazila rozpoznána.
5 sg je asi nepoužitelně málo i pro elektroniku, jinak by nás evoluce vybavila infrahledy.
Re: Co není ve smyslech a nemůže být nezávisle ověřeno je nesmysl, deja vu a propaganda z tanku
Josef Hrncirik,2017-07-31 12:45:56
Impulz z rychlého příletu by vlastně mohl přímo otvírat tepelně chaotickou pekelnou semimikrobránu a jeden bit tím ušetřit.
Je tu ale otázka, zda na přesné otevření semimikrobrány stačí pouhých 5 sg. Energie z pohybu brány beznadějně zmizí v chaosu okolí a zavření brány vyžaduje nutně další energii, eventuálně zabránění otevření odrazem či tepelně asi vyžaduje energii též.
Účinnost 6% pochopitelně vlastně není účinnost v pravém slova smyslu, je to jen kolik % ušlechtilé energie se podaří vyrvat ze spárů pekla při hrátkách s démonem v 1 kole.
Pochopitelně jde o ryze ztrátový podnik, kde v každém kole bank bere nejspíše více než 94% sázky.
Daemon nikdy nespí a potom mrhá bity v registru hodinek, či budíčku ale stejně se nevyhne šumu z digitalizace spojitého signálu.
Josef Hrncirik,2017-07-29 20:54:50
Nebo je buzen pronikajícím vetřelcem zdánlivě jako polibkem zdarma, ale pak musí reprodukovatelně nastartovat své stopky.
Vetřelec se ochladí či ohřeje nedefinovatelně ještě jednou interakcí s cílovou páskou.
Nehledě na princip neurčitosti a konečné vlnové délky, jakož i vášnivé chaotické vibrace vysílačů i přijímače, úderem prvního cyklu (při kuropění) musí mít jasno, zda vetřelec je přesně za hranou kyki ryku; jinak se mu do pekla courá chlad.
Z roští na nás neustále vystrkují termodynamičtí démoni své detaily
Josef Hrncirik,2017-07-29 18:06:02
Démon musí u pekelné brány kádrovat náhodně přilétající entity (molekuly,atomy, fotony ...) na třídu bohatší (energeticky) než zbytek nevyvolených a vyvolené pustit rovnou do pekla a ostatní nemilosrdně vysávat na stupňujícím se mrazu.
Je však velmi nemile překvapen, že přísun relativně bohatých se mu stále zpomaluje až prakticky zamrzá.
Do pekla se pak dostávají časem i ti, kteří byli dříve zapuzeni jako dočasně nehodni a zůstává už jen zdržující masa, kterou se nevyplatí ždímat a kterou je nutno využít alespoň jako nezbytný chladič.
Proto zákonitě nutně musí bohatí část svého bohatství rozptýlit mezi chudé, aby systém mohl věčně konat užitečnou práci (na okolí?) a proud do pekla příliš nezamrzal.
Služba peklu však vyžaduje plné nasazení, o jehož detailech démoni cudně mlčí jak zařezaní a zarytí.
Adepti se totiž cpou k pekelné bráně nevypočitatelnými směry a proto byl jejich vektor rychlosti vymezen clonou malé světelnosti.
Ta však nefungovala, protože se v ní adepti sorbovali, sráželi a konec konců rozptylovali a za ní se nepříjemně relativně hromadili.
V nejlepším případě adepti měli jen 3 stupně volnosti a proto musela být změřena rychlost ve všech 3 směrech a vypočtené energie musely být sečteny a výsledek seznán těžkým.
Trochu vadil i princip neurčitosti při odhadech energie a doby příletu.
Cca v polovině příletů by byla brána otevřena, pouze však, pokud by se někdo nechtěl venku ochladit, což nutně znamenalo mít malou koncentraci zejména uvnitř.
Na základě vyhodnocení (bitů z pamětí a stavu procesu) pak signál uvolnil energetický impulz, vyrval bránu z chaosu pekelného tepelného pohybu, na nezbytnou dobu ji otevřel, zadržel a poté neprodleně zavřel (udělením opět další užitečné energie) okamžitě ztracené v přirozeném pekelném pohybu.
Na kolik to však přijde daňové poplatníky?
Je to výhodnější než FV?
Démoni tvrdí, že energetické náklady vznikají až a pouze při mazání pamětí výsledků z registrů měření rychlosti objektů, nikoliv však jen při zaměřováních, nasvícení, měření (zápisu), výpočtech, vyhodnocení,.. otvírání, zavírání brány.
Co nemusí přiznat, pekelníci zalžou, zkreslí a zamlčí.
Jakékoliv měření či operace (výpočty) však nutně musí probíhat s reálně prostorově či časově oddělenými bity.
Do této reálné mřížky (vytvářených, existujících, kontrolovaných, obnovovaných či přesouvaných "náplní" bitů musí být v kontrastu k nahodilosti tepelného chaosu i v samotných pamětích a procesorech zapsána informace, tj. do formálního "vakua vyčerpaného(vymazaného informačního plynu)" na mřížce musí být do patřičných míst vložena informace ("čistý informační plyn v tuplované sichrové dávce, získaný přinejmenším proti nákladům směšovací entropie ze směsi v okolí), prostě konzerva směšovací konfigurační Gibbsovy energie na mřížkách pamětí (ev. i okolí).
Slovo vždy musí mít abecedu, musí být podloženo měřením (pojmy), fyzicky zapsáno v prostoru a energii, šířeno, opravováno a evolučně vylepšováno a správně interpretováno.
Bez úspěšné opakované interpretace se rozplyne v tepelné smrti.
Dva pokusy o měření (1 bitovou kategorizaci) rychlosti 2 částic spotřebují nejméně 2 bity informace, tj. odvedení entropie do okolí nejméně 2*k*ln2, tj. minimálně ztrátu užitečné práce kT*ln4, kterou by navíc musela přinést rychlejší částice, tj. mít energii min. kT*(1/2+ln2), tj. vyskytující se podle Boltzmannova rozdělení s poloviční pravděpodobností oproti částicím průměrné energie, tj. dokonalé třídění by pouze nanejvýše hradilo minimální nutnou práci pro minimalistické plnění paměti kádrování. rychlostí
Nepodařilo se mi v mysli démona s vynaložením max. Max. energie ani najít odkaz na článek
Josef Hrncirik,2017-07-13 09:59:44
Re: Nepodařilo se mi v mysli démona s vynaložením max. Max. energie ani najít odkaz na článek
Ludvík Urban,2017-07-13 10:12:03
Na dva kliky, prosim: http://www.pnas.org/content/early/2017/06/30/1704827114.abstract
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
