Για πρώτη φορά, επιστήμονες κατάφεραν να μετατρέψουν πληροφορίες σε καθαρή ενέργεια, επιβεβαιώνοντας την ιδέα για ένα πείραμα που είχε πρωτοδιατυπωθεί πριν από 150 χρόνια.

Η αρχική ιδέα ήταν του φυσικού James Clerk Maxwell, αλλά βρήκε πολλές διαφωνίες γιατί φαινόταν πως παρέβαινε το δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής. Σε πειραματικούς όρους, ο νόμος αυτός λέει πως όταν το ζεστό και το κρύο νερό αναμειχθούν, φτάνουν τελικά σε μία ισορροπημένη μέτρια θερμοκρασία.

Ο Maxwell υποστήριζε πως ένα υποθετικό ον (το οποίο μετέπειτα πήρε το όνομα δαίμονας του Maxwell) θα μπορούσε να διαχωρίσει το νερό σε δύο μέρη και να αντιστρέψει τη διαδικασία, απομονώνοντας τα ζεστά μόρια από τα κρύα, επιτρέποντας μόνο στα θερμότερα του μετρίου μόρια να περάσουν από μία «πόρτα-παγίδα» μεταξύ των δύο μερών.

Επειδή το χλιαρό νερό θεωρείται πιο ακατάστατο (π.χ. έχει μεγαλύτερη εντροπία) από το διαχωρισμένο νερό, ο δαίμονας μετέτρεψε ένα ακατάστατο σύστημα σε σύστημα τάξης, χρησιμοποιώντας μόνο πληροφορίες (τη γνώση ποια μόρια ήταν ζεστά και κρύα).

Το παραπάνω φαίνεται να παραβαίνει το νόμο, σύμφωνα επίσης με τον οποίο η εντροπία δεν θα πρέπει να μειώνεται σε ένα απομονωμένο σύστημα. Με άλλα λόγια, ο δαίμονας δεν θα έπρεπε να μπορεί να διαχωρίσει το ζεστό και το κρύο νερό χωρίς να καταναλώνει ενέργεια.

Ένας μεταγενέστερος Ούγγρος φυσικός, ο Leo Szilard, υποστήριζε πως η εν λόγω διαδικασία δεν παραβαίνει τους νόμους της φυσικής, γιατί στην πραγματικότητα ο δαίμονας θα έπρεπε να καταναλώσει ενέργεια για να εξακριβώσει ποια μόρια είναι ζεστά και ποια κρύα.

Παρόλο που οι επιστήμονες συνέχισαν να διαφωνούν για τη θεωρία, κανείς στο παρελθόν δεν δοκίμασε να υλοποιήσει το πείραμα. Προσφάτως, ο φυσικός Shoichi Toyabe από το Πανεπιστήμιο Chuo της Ιαπωνίας, και οι συνεργάτες του, αποφάσισαν να το δοκιμάσουν.

«Σήμερα έχουμε την τεχνολογία. Μπορούμε να παρατηρήσουμε μέχρι και μεμονωμένα μόρια και να ελέγξουμε γρήγορα πολύ μικρά στοιχεία, επομένως, σε γενικές γραμμές, δεν είναι δύσκολο να δημιουργήσεις έναν δαίμονα του Maxwell,» όπως υποστηρίζει ο ένας από τους συγγραφείς της μελέτης, ο Masaki Sano, από το Πανεπιστήμιο του Τόκιο.

Οι ερευνητές έφτιαξαν μία μινιατούρα ελικοειδούς σκάλας και έκαναν ένα μόριο να την ανέβει, χρησιμοποιώντας πληροφορίες.

energyΣτην πραγματικότητα, η σκάλα αποτελούνταν από δυναμική ενέργεια και δημιουργήθηκε χρησιμοποιώντας ηλεκτρικά πεδία. Το μόριο είχε κάποια θερμική ενέργεια -ζέστη- επομένως ταλαντευόταν, κινούμενο προς τυχαίες κατευθύνσεις.

Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μια κάμερα υψηλής ταχύτητας για να φωτογραφήσουν το μόριο. Όταν ξεκίνησε να ανεβαίνει τη σκάλα, το άφησαν να κινηθεί ελεύθερα, ενώ όταν άρχισε να κατεβαίνει οι ερευνητές εμπόδισαν την κίνησή του, τοποθετώντας έναν εικονικό τοίχο με τη βοήθεια ενός ηλεκτρικού πεδίου.


«Είναι σαν να κάνει το μόριο τυχαία βήματα πάνω ή κάτω, αλλά μόνο όταν ανεβαίνει τις σκάλες τοποθετούμε τοίχους, για να αποφύγουμε την πτώση,» αναφέρει ο Sano. «Είναι κάτι σαν το δαίμονα του Maxwell.»


Καθώς το μόριο ανέβαινε τις σκάλες, άρχισε να κερδίζει ενέργεια γιατί κινούνταν προς μία τοποθεσία υψηλότερη δυναμικής -σαν να ανεβαίνει ένα βουνό. Εντούτοις, οι ερευνητές δεν χρειάστηκε να σπρώξουν το μόριο προς το βουνό (δηλ. να καταβάλουν προσπάθεια ή να συμπληρώσουν ενέργεια). Το μόνο που έκαναν ήταν να χρησιμοποιήσουν την πληροφορία προς ποια κατεύθυνση κινούνταν ανά πάσα στιγμή, ώστε να καθοδηγήσουν την ανάβαση.

Οι ερευνητές όχι μόνο κατάφεραν να κάνουν το μόριο να ανέβει τη σκάλα, αλλά μπόρεσαν να μετρήσουν με ακρίβεια πόση ακριβώς ενέργεια μετατράπηκε από την πληροφορία.

Οι ερευνητές δημοσίευσαν τα αποτελέσματά τους στην ηλεκτρονική έκδοση του επιστημονικού περιοδικού Nature Physics.

Αν και το πείραμα από μόνο του δείχνει ότι είναι δυνατή η δημιουργία ενέργειας από πληροφορία, πρακτικά η τεχνική δεν προσφέρεται ως δυνατότητα επίλυσης της ενεργειακής κρίσης στο άμεσο μέλλον.

pathfinder

Δημοφιλή

Το μοναδικό συμπέρασμα
pasokΑς είμαστε ειλικρινείς. Τα αποτελέσματα των τελευταίων δημοσκοπήσεων που δίνουν
«Αθάνατο» φυτό ζει 40 χρόνια σε μπουκάλι χωρίς αέρα και νερό!
Πώς λειτουργεί αυτός ο παράξενος «κήπος» και το καταπράσινο φυτό συνεχίζει εδώ
Το διαζύγιο του χωροχρόνου
Είστε έτοιμοι για τη μαζική κρυφή πραγματικότητα που υπόσχεται η υπερσυμμετρία;
Δήλωση δωρητή σώματος
Για να φανεί σε κάτι χρήσιμο το κουφάρι μας...  
Χώσ'τα Τζιμάρα
Σωστός ο Τζιμάκος    
Everything is OK
Η ομάδα του Everything is OK σε ένα κολάζ από διάφορες περιπέτειες τους
Η Γερμανία παρακολουθεί τους πολίτες της με Trojan
Αναστάτωση έχει ξεσπάσει στη Γερμανία (λίγο καιρό, μάλιστα, μετά την απαγόρευση
Χέρια τεχνητής νοημοσύνης
Εχασε και τα δύο του χέρια σε ατύχημα το 2005. Τώρα, με αυτή
Τι έλεγε ο Γιωργάκης προεκλογικά
Οικονομική κρίση Είμαι εδώ για να σας πω ρεαλιστικά, πως μπορούμε να αλλάξουμε τα
Δήλωση του Ούγκο Τσάβες (Ιούλιος 2010)
Με ρωτάτε γιατί στείλαμε φυλακή όσα στελέχη μας κλέψανε; Γιατί κλέψανε!
Μαθήματα ζωής
Δεν μπορείς πάντα να ελέγξεις το τι συμβαίνει στη ζωή σου. Μπορείς όμως να
Μαριναλέντα
Όταν η ουτοπία γίνεται πραγματικότητα Η Μαριναλέντα, µια κοινότητα 2.645
Αντισταθείτε

Εξαθλίωση και Υποταγή.

Αυτό ήταν το Σχέδιο. Από την αρχή. Αυτό

Τελευταία Άρθρα

"Η μάχη των Αθηνών" - Μία έντιμη επανάσταση στο Tennessee
Μία πόλη που ιδρύθηκε το 1822 στο McMinn County,
Το σκουλήκι που αποκεφαλίζεται αλλά τα θυμάται όλα
Το σκουλήκι που αποκεφαλίζεται αλλά τα θυμάται όλα
Βοστόνη, Μασαχουσέτη H Μαρία Αντουανέτα, θύμα της
Οι Ρώσοι σχεδιάζουν αποικία στη Σελήνη
Οι Ρώσοι σχεδιάζουν αποικία στη Σελήνη
Την εκτόξευση δύο συσκευών καθόδου στη Σελήνη,
Πιο κοντά στους κβαντικούς υπολογιστές
Πιο κοντά στους κβαντικούς υπολογιστές
Το περσινό βραβείο Nobel Φυσικής (2012)
Γιατί δεν σέβομαι την θρησκεία σου και τους εκπροσώπους της
Γιατί δεν σέβομαι την θρησκεία σου και τους εκπροσώπους της
Έπινα ένα κόκκινο κρασί και άκουγα jazz με έντονο