|  | 17 февраля 2016 | Новости науки и техники

Ученые-физики создали первый фотонный вариант "демона Максвелла"

Фотонный демон Максвелла


Демон Максвелла представляет собой гипотетическое явление, которое нарушает второй закон термодинамики и при помощи которого в теории можно получить некоторое количество энергии из системы, находящейся в термодинамическом равновесии. Эта теория была предложена в 1867 году Джеймсом Клерком Максвеллом (James Clerk Maxwell) и с того момента она была достаточно хорошо изучена учеными-физиками. Однако, большинство из исследований демона Максвелла были теоретическими изысканиями, ученым удалось провести лишь малое количество экспериментов, касающихся данного явления на практике.

Недавно группа физиков из Оксфордского университета объявила о том, что им удалось воссоздать первое фотонное воплощение демона Максвелла. Измерения, произведенные при помощи двух лучей света, позволяют создать энергетический дисбаланс, который является источником энергии, за счет которой может быть выполнена некая работа. И самым интересным является то, что этой работой в данном случае может являться процесс зарядки аккумуляторных батарей.

В оригинальной теории демон Максвелла находится между двумя емкостями, заполненными газом. Средняя тепловая энергия (скорость движения молекул) газа в двух емкостях равна. Но демон "приоткрывает дверь" между емкостями, позволяя частицам с более высокой энергией проникать из одной емкости в другую естественным образом. А в обратном направлении гипотетическая мембрана демона пропускает лишь частицы с низкой энергией. Через некоторое время высокоэнергетические частицы скапливаются в одной емкости, а низкоэнергетические - в другой, возникает энергетический дисбаланс, который в газовой системе проявляется в виде разницы давления, которую можно использовать для извлечения энергии. В результате получается, что можно извлечь энергию и произвести работу за счет системы, которая изначально находилась в термодинамическом равновесии, что является прямым нарушением второго закона термодинамики.

В фотонной версии демона Максвелла физики заменили емкости с газом двумя импульсами света. В качестве демона Максвелла выступает система фотодатчиков и специальных оптических компонентов, которая отклоняет более высокоэнергетический луч в одном направлении и менее энергетический - в другом. Эти два луча попадают на раздельные фотодиоды, вырабатывающие электрический ток, который течет в электрический конденсатор в противоположном направлении от каждого фотодиода. Если количество энергии в каждом луче равно, то токи взаимно компенсировали бы друг друга, но в случае наличия энергетического дисбаланса между двумя лучами этот дисбаланс превращается в электрический ток, заряжающий конденсатор.

В своих экспериментах ученые не стремились добиться получения максимального количества энергии от данного явления, однако, у такого фотонного варианта демона Максвелла имеется практическое применение в разработке новых высокоэффективных технологий превращения энергии солнечного света в электрическую энергию. Кроме этого данная теория может оказать влияние и на некоторые другие, не связанные на первый взгляд с термодинамикой, области. "Сейчас мы начали думать об использования в будущих экспериментах некоторых явлений, таких, как квантовая запутанность" - пишут исследователи, - "Это позволит нам выявить взаимосвязь между явлениями квантового мира и термодинамикой, и эти взаимосвязи позже можно будет использовать в различных квантовых информационных технологиях".




Ключевые слова:
Демон, Максвелла, Явление, Система, Термодинамика, Равновесие, Энергия, Работа, Луч, Свет

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Ученые выдвинули новую теорию - весь пространственно-временной континуум по ...
  • Ученые обнаружили, что поведение наночастиц в некоторых условиях нарушает в ...
  • Ученые собираются заставить демонов Максвелла работать на пользу науки и те ...
  • Ученым удалось охладить атомы вещества до температуры ниже абсолютного нуля
  • Расширяя теорию Эйнштейна исследователи демонстрируют новый вид квантовой з ...




  • 17 февраля 2016 09:49
    #1 Написал: Strilec

    Публикаций: 0
    Комментариев: 128
    система фотодатчиков и специальных оптических компонентов, которая отклоняет


    Цікаво, а та система для своєї роботи чого хоче - святого духа, чи все ж електрики? Ну а якщо все ж електрики, то як там дебет/кредит зведуться?
        
    17 февраля 2016 11:15
    #2 Написал: Bond013

    Публикаций: 0
    Комментариев: 232
    Цитата: Strilec
    Цікаво, а та система для своєї роботи чого хоче - святого духа, чи все ж електрики? Ну а якщо все ж електрики, то як там дебет/кредит зведуться?


    Ну чё ж так сразу меркантильно... Как по мне предпосылки весьма и весьма...
        
    17 февраля 2016 12:35
    #3 Написал: bundzmm

    Публикаций: 0
    Комментариев: 472
    Bond013,
    надеетесь на вечный двигатель?)
        
    17 февраля 2016 12:40
    #4 Написал: radio

    Публикаций: 0
    Комментариев: 175
    Настоящий Демон Максвелла должен пользоваться своей собственной демонической энергией, а не чьими то лазерами.
        
    17 февраля 2016 13:10
    #5 Написал: interim

    Публикаций: 0
    Комментариев: 168
    "получается, что можно извлечь энергию и произвести работу за счет системы, которая изначально находилась в термодинамическом равновесии, что является прямым нарушением второго закона термодинамики."

    никакого нарушения второго закона термодинамики для открытой системы нет и быть не может))(а в данной статье рассматривается именно открытая система - Демон Максвелла вмешивается в работу замкнутой системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия, извне!) но, поскольку ДМ, для свой работы должен также использовать энергию, то при детальном анализе системы, когда ДМ является частью (!) замкнутой системы, никакого парадокса не получается. что и было строго показано в замечательной пионерской работе 1929 Лео Сцилларда, заложившей основы теории информации.


    --------------------
        
    17 февраля 2016 13:40
    #6 Написал: zlat

    Публикаций: 0
    Комментариев: 481
    А что значит более высокоэнергетический луч лазера, с пометкой далее "Если количество энергии в каждом луче равно"? Так лучи-то изначально были одинаковыми, или же какой-то из них был "более высокоэнергетическим"?
        
    17 февраля 2016 16:00
    #7 Написал: Bond013

    Публикаций: 0
    Комментариев: 232
    Цитата: bundzmm
    Bond013,
    надеетесь на вечный двигатель?)


    В вечный движок и машину времени не верю. А вот в идею перенаправления "мимопроходящей впустую" дармовой энергии в полезное русло - верю. А am пусть курят в сторонке request
        
    18 февраля 2016 08:36
    #8 Написал: bundzmm

    Публикаций: 0
    Комментариев: 472
    Bond013,ну да... представил себе огровный гребной винт из неизвестного материала, абсолютно непроницаемый, вражающийся в космосе от набегающего потока нейтрино и "солнечного ветра") или "буйки" преобразовывающие колебания гравитации в полезную энергию)
        
    18 февраля 2016 11:17
    #9 Написал: Bond013

    Публикаций: 0
    Комментариев: 232
    Цитата: bundzmm
    себе огровный гребной винт


    wink

    Цитата: bundzmm
    вражающийся в космосе......


    wink

    А на кой ему вращаться? Толку то ))) В космосе-то.. Пустом... Чё винт отталкивать будет? Вакуум? А не, придумал, давайте он будет отражать в нужном нам направлении набегающие нейтино и всю другую дребедень и тем самым создавать рективную тягу! Хорошая идея. Bundzmm давайте на пару запатентуем идею? Мне самому денег не хватит. request
        
    18 февраля 2016 13:31
    #10 Написал: radio

    Публикаций: 0
    Комментариев: 175
    Есть реликтовое микроволновое излучение, но его нельзя использовать без внешнего подвода мощности.
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.