محرك يستخدم الوقود - المعلومات. استدعاء شيطان منذ 150 عامًا
هل يمكن أن تصبح المعلومات مصدرا للطاقة؟ طور الباحثون في جامعة سيمون فريزر في كندا محركًا فائق السرعة يزعمون أنه "يعمل على أساس المعلومات". وفي رأيهم أن هذا يعد طفرة في البحث عن أنواع جديدة من الوقود.
تم نشر نتائج البحث حول هذا الموضوع في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم (PNAS). وفي المقال سنكتشف كيف لقد قام العلماء بتحويل حركة الجزيئات إلى طاقة مخزنةثم يستخدم للتحكم في الجهاز
فكرة مثل هذا النظام، الذي يبدو للوهلة الأولى أنه ينتهك قوانين الفيزياء، اقترحها لأول مرة عالم اسكتلندي في عام 1867. التجربة العقلية المعروفة باسم "شيطان ماكسويل" هي آلة افتراضية يعتقد البعض أنها يمكن أن تسمح بشيء مثل آلة الحركة الدائمة، أو بمعنى آخر، إظهار ما يمكن كسره القانون الثاني للديناميكا الحرارية الحديث عن زيادة في الانتروبيا في الطبيعة.
والذي سيتحكم في فتح وإغلاق باب صغير بين غرفتي الغاز. سيكون هدف الشيطان هو إرسال جزيئات الغاز سريعة الحركة إلى حجرة واحدة وجزيئات الغاز البطيئة الحركة إلى حجرة أخرى. وبالتالي، ستكون إحدى الغرفتين أكثر دفئًا (تحتوي على جزيئات أسرع) وستكون الأخرى أكثر برودة. سينشئ الشيطان نظامًا به نظام وطاقة متراكمة أكثر من ذلك الذي بدأ به، دون إنفاق أي طاقة، أي أنه من المفترض أن يشهد انخفاضًا في الإنتروبيا.
1. مخطط محرك المعلومات
ومع ذلك، فإن عمل الفيزيائي المجري ليو زيلاردا من عام 1929 إلى شيطان ماكسويل أظهر أن التجربة الفكرية لا تنتهك القانون الثاني للديناميكا الحرارية. يرى زيلارد أن الشيطان يجب أن يستجمع قدرًا معينًا من الطاقة لمعرفة ما إذا كانت الجزيئات ساخنة أم باردة.
والآن قام علماء من إحدى الجامعات الكندية ببناء نظام يعمل على فكرة تجربة ماكسويل الفكرية، وتحويل المعلومات إلى "عمل". يتضمن تصميمهم نموذجًا جسيميًا مغمورًا في الماء ومثبتًا بنابض، والذي بدوره متصل بمرحلة يمكن تحريكها للأعلى.
العلماء يأخذون هذا الدور شيطان ماكسويل، شاهد الجسيم يتحرك لأعلى أو لأسفل بسبب الحركة الحرارية، ثم حرك المشهد لأعلى إذا ارتد الجسيم للأعلى بشكل عشوائي. إذا ارتد إلى أسفل، فإنهم ينتظرون. وكما يوضح أحد الباحثين، توشار ساها، في المنشور، "ينتهي هذا الأمر برفع النظام بأكمله (أي زيادة طاقة الجاذبية - ملاحظة المحرر) باستخدام معلومات حول موضع الجسيم فقط" (1).
2. آلة المعلومات في المختبر
من الواضح أن الجسيم أصغر من أن يلتصق بزنبرك، لذا فإن النظام الفعلي (2) يستخدم أداة تُعرف باسم المصيدة الضوئية - باستخدام الليزر لتطبيق قوة على الجسيم، ومحاكاة القوة المؤثرة على الزنبرك.
ومن خلال تكرار العملية دون سحب الجسيم مباشرة، ارتفع الجسيم إلى "ارتفاع كبير"، مما أدى إلى تراكم كمية كبيرة من طاقة الجاذبية. على الأقل هذا ما يقوله مؤلفو التجربة. ويوضح عضو آخر في الفريق أن كمية الطاقة التي ينتجها هذا النظام "قابلة للمقارنة بالآلات الجزيئية في الخلايا الحية" و"قابلة للمقارنة بالبكتيريا سريعة الحركة". يانيك إريك.
