Jak léčit onemocnění u mořských želv. Nemoci želv, jejich prevence a léčba

Tento paradox je již dávno vyřešen. V roce 1929 Leo Szilard, soukromý odborný asistent na univerzitě v Berlíně (později jeden z nejvýznamnějších účastníků projektu Manhattan), ukázal, že i ideálně fungující démon zvyšuje svou vlastní entropii pokaždé, když obdrží informaci o pohybu nějakého molekula. Entropie celého systému zůstává nezměněna, protože démon a plyn tvoří jeden celek. Osud někdy cestuje zvláštními způsoby. V pozdějších letech měl Leo Szilard možnost být léčen u amerického kardiologa Alvina Reisena. Měl malého syna Marka, který se, když vyrostl, stal fyzikem a profesorem Texaská univerzita v Austinu. V minulé roky on a jeho kolegové vyvinuli nová metoda ultrahluboké chlazení plynů, které využívá laserové zařízení... podobné svým jednáním jako Maxwellův démon.

Reisenova metoda

Po celá desetiletí fyzici přiváděli plyn na mikrokelvinové teploty pomocí dopplerovské absorpce laserového záření. Profesor Reisen však pro Popular Mechanics vysvětlil, proč mu tato metoda nevyhovuje: „Je dobrá, ale příliš vybíravá. Takto můžete chladit pouze jednotlivé látky, hlavně páry alkalických kovů. Naše metoda je mnohem univerzálnější. Je použitelný pro jakýkoli plyn, jehož atomy nebo molekuly mohou existovat ve dvou metastabilních kvantových stavech s dlouhou životností. Existuje mnoho látek, které tento požadavek splňují.“

Klasický démon hlídající dveře v přepážce plavidla (vlevo) a schéma tříúrovňového systému v Reisenově experimentu (vpravo). Atomy v magneticko-gravitační pasti pomocí optického čerpání laserem dovnitř v tomto případě toto je démon) jsou přeneseny ze stavu B do stavu A prostřednictvím přechodného stavu).

Metoda vyvinutá Reisenovou skupinou zahrnuje nejprve ochlazení plynu na několik milikelvinů pomocí jednoho ze spolehlivých tradiční způsoby a uzamčen v magnetické pasti, na kterou jsou nasměrovány dva lasery. Paprsek jednoho laseru protíná dutinu pasti uprostřed a druhý osvětluje pouze jednu polovinu - například pravou.

"Pro jistotu budeme předpokládat, že plyn je atomový," říká profesor Reisen. - Jeden z možných stavů jeho atomů nazvěme modrý, druhý - červený. Upravme centrální laser tak, aby jeho záření odpuzovalo atomy, které jsou v červeném stavu. Druhý laser převádí atomy z modrého do červeného stavu. Předpokládejme, že zpočátku jsou všechny atomy modré. Naplňte jimi past a zapněte centrální laser. Vzhledem k tomu, že neexistují žádné červené atomy, záření a plyn spolu nijak neinteragují. Nyní přivedeme proud do bočního laseru. Každý atom, který se setká s fotonem, který emituje, přejde z modrého stavu do červeného. Pokud se takto „přebarvený“ atom přiblíží k centrální rovině pasti, bude paprskem prvního laseru vržen zpět. V důsledku toho se červené atomy budou hromadit v pravé zóně a levá bude prázdná. Naše dvojice laserů tedy funguje podobně jako Maxwellův démon. Teplota plynu se přitom nemění, ale přirozeně se zvyšuje jeho tlak.“

Atomy mají svou vibrační frekvenci a pokud se dostanete do rezonance, tedy ozáříte ji fotony odpovídající frekvence, atom ji pohltí. Pokud je frekvence fotonů o něco nižší, budou je pohlcovat pouze atomy pohybující se směrem k nim (kvůli posunu rezonanční frekvence vlivem Dopplerova jevu). Při pohlcení přenese foton hybnost atomu, sníží jeho rychlost a tím jej „ochlazuje“ (atom emituje fotony, ale směr záření je spontánní, takže obecně hybnost atomu neovlivňuje). Tímto způsobem lze atomy ochladit na teploty v řádu desítek milikelvinů. Další zdokonalování této metody, za jejíž vývoj byli oceněni fyzici Steven Chu, William Phillips a Claude Cohen-Tannoudji Nobelova cena, zajišťuje chlazení několika laserovými paprsky v nerovnoměrném magnetickém poli, což umožňuje dosažení teplot stovek mikrokelvinů. Nejpokročilejší verze této techniky, která umožňuje dosáhnout desítek i dokonce jednotek mikrokelvinů – tzv. Sisyfovské ochlazování atomů v laserových paprscích, které díky polarizaci vytvářejí řadu stojatých vln, jimiž atomy ztrácejí energii, jako by šplhaly „do kopce“ (odtud název).

Studený plyn, horké záření

Kde je však chladicí efekt? „Nyní,“ pokračuje profesor Reisen ve svém vysvětlení, „budeme manipulovat s centrálním laserem tak, aby plyn pomalu vyplnil celou dutinu pasti. Při této expanzi se plyn ochlazuje. To je vlastně vše – cíle bylo dosaženo. Tato teorie již byla experimentálně testována před třemi lety. Pak jsme provedli první experiment – ​​páry rubidia jsme tisíckrát zchladili (z milikelvinů na mikrokelviny). Tuto techniku ​​nazýváme jednofotonové chlazení, protože atom potřebuje k přechodu mezi stavy rozptýlit pouze jeden foton. Ale Dopplerova metoda ochlazuje plyn zastavením atomů, což vyžaduje mnoho fotonů.

A co entropie? "Je v pořádku," ujistil nás profesor Reisen. - Když se plyn shromažďuje ve správné zóně, jeho entropie přirozeně klesá. Mějme však na paměti, že kvanta laserového záření jsou při setkání s atomy chaoticky rozptýlena do všech směrů. Současně se zvyšuje entropie záření a toto zvýšení zcela kompenzuje pokles entropie plynu. Laserový démon tedy funguje plně v souladu se Szilardovou teorií. Sám Maxwell a několik generací fyziků samozřejmě nevěřili ve skutečnou proveditelnost takové jemné manipulace s částicemi plynu. Ještě před dvaceti lety bych to považoval za čistou fantazii. Ale věda často dosahuje zdánlivě nemožných cílů — a to je právě takový případ. Myslím, že Maxwell by náš vývoj uvítal.“

Encyklopedický YouTube

1 / 5

✪ Maxwellův démon

✪ Maxwellův démon

✪ Vědecká show. Vydání č. 58. Dva démoni teoretické fyziky

✪ Vědecká show. Vydání 50. Vizualizace ve fyzice

✪ Vědecká show. Vydání č. 63. Pokroky v teorii velkého třesku

titulky

Podle druhého termodynamického zákona se entropie vesmíru neustále zvyšuje. Když tedy ve Vesmíru proběhne jakýkoli proces, entropie bude vždy větší nebo rovna 0. A v předchozím videu jsme zjistili, že to může mít mnoho různých důsledků. Bez ohledu na to, jak chápete entropii - vynásobenou konstantním číslem přirozený logaritmus počet stavů, které může váš systém nabýt, nebo kolik tepla je v systému vyděleno teplotou, při které je přidáno – oba tyto popisy v kombinaci s druhým zákonem termodynamiky nám říkají: když je další horké těleso do studeného - řekni... Pojďme kreslit. Toto je T1 a toto je T2 - pak se teplo přenese z horkého tělesa na studené. To jsme si ukázali v minulém videu pomocí matematických výpočtů. Teplo se bude přenášet tímto směrem. Jeden z lidí, kteří komentovali předchozí video, napsal: "Mohl byste mi říct o Maxwellově démonovi?" Řeknu ti to! Protože se jedná o velmi zajímavý myšlenkový experiment, který jakoby vyvracel dotyčný princip a druhý termodynamický zákon. A jeho jméno je velmi zajímavé - „Maxwellův démon“. Zjevně to však nebyl Maxwell, kdo ho nazval „démonem“, ale Kelvin. No, víš, tyhle lidi zajímalo všechno. Takže Maxwellův démon. Jde o stejného Maxwella, po kterém je pojmenována slavná rovnice, takže ho zajímalo opravdu hodně věcí. Mimo jiné byl prvním člověkem, který vytvořil barevný obraz. A v polovině 19. stol. Takže tady máme velmi bystrého vědce. Ale co je Maxwellův démon? Když říkáme, že některé těleso má vyšší teplotu než jiné, co tím myslíme? Máme na mysli, že průměrná kinetická energie molekul tohoto tělesa, které se zde srazí... že průměrná kinetická energie těchto molekul... je vyšší než průměrná kinetická energie molekul zde. Všimněte si prosím, že jsem řekl průměrnou kinetickou energii. A mluvili jsme o tom více než jednou. Teplota je makrostav. Víme, že na mikroúrovni mají všechny tyto molekuly různé rychlosti. Narážejí do sebe, přenášejí setrvačnost pohybu na sebe. Ten se může tímto směrem pohybovat velmi rychle. Ale tohle se může pohybovat docela pomalu. Tento se může takto pohybovat velmi rychle. Ale tohle se může pohybovat docela pomalu. Je to celé dost matoucí. Ale můžeme nakreslit distribuční graf. Pokud znáte mikrostavy všeho, můžete si nakreslit malý histogram. Pro T1 můžeme říci... Řekněme, že použijeme Kelvinovu stupnici. Podívejte, tady je moje průměrná teplota, ale mám také obecný graf distribuce částic. To znamená, že toto je počet částic. A nebudu zde stavět žádné měřítko. Získáte základní představu. Takže mám spoustu částic, které tvoří T1, ale mám také určité částice, které se mohou velmi blížit absolutní nule. Samozřejmě jich bude málo, ale i tak. To znamená, že máte soubor, který je pravděpodobně T1, a soubor částic, které by mohly mít kinetickou energii vyšší než T1. Vyšší než průměrná kinetická energie. Možná mluvíme o tomhle. Možná je to ta částice, která nemá prakticky žádnou kinetickou energii. To znamená, že máme částici, která je téměř zcela nehybná, která stojí na jednom místě. Zde máme obecný graf distribuce částic. Podobně v tomto systému T2 mají molekuly v průměru nižší kinetickou energii. Ale klidně může existovat jedna částice, která má velmi vysokou kinetickou energii. Většina z nich má ale v průměru nižší energii. Pokud tedy vyneseme rozložení pro T2, naše průměrná kinetická energie bude nižší, ale graf bude pravděpodobně vypadat nějak takto. Ne, fakt ne. Asi to bude vypadat takto. Nebo možná takhle. Zkusme to trochu jinak. Přenesme čáru sem. Náš graf může vypadat nějak takto. Všimněte si tedy - v T1 jsou některé molekuly, které mají nižší energii, než je průměrná kinetická energie T2. Tady jsou, tyto molekuly. To jsou ti pomalí kluci. A všimněte si - v T2 jsou některé molekuly, které mají vyšší energii, než je průměrná kinetická energie T1. Zde jsou. Takže v T2 jsou rychlí kluci, i když T2 je, řekněme, „chladnější“ a má nižší průměrnou kinetickou energii. Pokud se podíváme na mikrostav, vidíme jednotlivé molekuly, které se pohybují poměrně rychle, a jednotlivé molekuly, které se pohybují docela pomalu. Takže Maxwell řekl: "Hele, co kdybych měl," samozřejmě nepoužil slovo "démon", ale použijeme ho, protože vypadá velmi zajímavě a tajemně, ale ve skutečnosti to není ono. kdybych měl někoho, - říkejme mu démon, - s malou skulinkou? Dovolte mi udělat přesnější kresbu. Takže mezi těmito dvěma systémy... Řekněme, že jsou izolované. Řekněme, že jsou od sebe odděleni. Zde je T1 s mnoha částicemi, které mají různé kinetické energie. A tady je T2. Dělám je odděleně a možná jsou spojeny jen tady. T2. Tihle kluci mají pomalejší kinetickou energii. A Maxwell při provádění svého malého myšlenkového experimentu řekl: „Představte si, že mám někoho, kdo má na starosti jednu mezeru – řekněme tuto – a on ji ovládá.“ A vždy, když se opravdu rychlá částice z T2, jedna z nich, přiblíží ke střílně - letí k ní - řekněme, tady je... A tato částice se pohybuje velmi rychle. Má velmi vysokou kinetickou energii a je ideální pro naši střílnu. A pak démon říká: „Hej, vidím tu věc. Míří k mé díře." Démon se chystá otevřít svůj poklop a umožnit této částici vstoupit do T1. A když démon otevře svůj poklop, tato částice bude pokračovat ve svém pohybu a skončí v T1. Démon opět zavře poklop: chce, aby se rychlé částice přesunuly z T2 do T1. Když vidí pomalou částici, která se k němu blíží, jednu z nich, znovu otevře svůj otvor a umožní částici dostat se dovnitř. Jde to nějak takhle. A pokud to bude pokračovat, jak to všechno skončí? No, nakonec dojde k rozchodu - a může to nějakou dobu trvat. Ale separace ovlivní všechny pomalé částice... Nech mě to nakreslit. Naše hranice bude hnědá, protože teď není úplně jasné, kde co je... paráda... O tom si povíme trochu víc. Takže tady je hranice. Ale je v tom mezera. Co se nakonec stane? Všechny rychlé částice... některé z nich už byly v T1, že? Některé rychlé částice, které byly původně v T1, budou stále na této straně bariéry. Nakreslíme to: hlavní věcí je nic nezaměňovat. Nyní zde tedy uvíznou také všechny rychlé částice z T2. Protože nakonec se všichni dostanou blíže k naší skulince, pokud budeme čekat dostatečně dlouho. I zde se tedy nahromadí mnoho částic, které byly původně v T2. Takže zde budeme mít spoustu rychlých částic. Stejně tak všechny pomalé částice T2 zůstanou na druhé straně. Tady jsou, tyto pomalé částice. A démon pustí dovnitř všechny pomalé částice T1 – už jim nebudu ani říkat částice T1. Budu jim říkat částice 1. Takže démon sem vpustí částice 1. Pomalé částice 1. Takže, co se tady stalo? Tohle bylo horké tělo, ale tohle je studené. Podle druhého termodynamického zákona se teplo musí přesunout odtud sem. V tomto případě by měla být teplota přibližně stejná. To znamená, že horké tělo by se mělo ochladit a studené tělo by se mělo zahřát. Teplota bude průměrná. Ale co udělal náš malý démon? Rozžhavil horké tělo ještě víc, že? Nyní je zde průměrná kinetická energie ještě vyšší. Démon sem přesunul všechny tyto částice s vysokou kinetickou energií, takže teď bude tento graf vypadat... Něco jako, jak by to vypadalo, kdybyste sem přesunuli všechny tyto částice... Graf rozložení teď bude vypadat nějak takto. Zkusíme... Pro T1 to bude vypadat takto. Co se týče T2... démon si odsud vzal všechny horké a z T1 ty studené. V souladu s tím tito lidé zmizí. Už tady nebudou. A přidal je do T2. Takže distribuční graf pro T2 bude vypadat takto, toto samozřejmě vymažeme. Démon vzal tyhle lidi z T2. Pojďme to všechno vymazat. Toto byla stará distribuční tabulka pro T1. Takže distribuční graf pro T2 nyní vypadá asi takto. A nový průměr pro T2 bude asi něco takového. To je moje nový systém T2. A můj nový systém T1 se posune trochu doprava. Průměrný bude vyšší. Takže náš démon zjevně porušil druhý zákon termodynamiky. Pojďme to všechno zabalit. Moje malé grafy se navzájem překrývají. Tento příklad ukazuje, že horké těleso se ještě více zahřálo a studené těleso se ještě více ochladilo. Zdá se tedy, že nám Maxwell říká: "Ano, porušili jsme druhý zákon termodynamiky." A vědci si s tím lámou hlavu už mnoho let. Dokonce i ve dvacátém století někteří nepřestávali přemýšlet, co je špatně. Ale tady je to, co je špatně... A já vám to dokážu pomocí matematických výpočtů... To je skoro stejné jako příklad s lednicí. Máme nějakého démona, který otevře malou skulinku, když se to hodí. Tady to je, tohle je démon. Když se odtud pohybují rychlé částice nebo odtud pomalé částice... Aby to udělal správně, musí sledovat, kde budou všechny částice. Bude muset sledovat všechny částice. A to nejsou nějaké makročástice. Jsou to mikromolekuly nebo atomy. Démon bude muset vzít v úvahu elektrony, které lze vidět pouze pomocí speciálního mikroskopu. A zároveň bude muset sledovat tento nesčetný počet částic. Přemýšlej o tom! Pokud nemá superschopnosti, musí mít ten nejlepší počítač. To musí být počítač s neuvěřitelnou silou. Ale každý počítač generuje hodně tepla. Takže vezmeme-li v úvahu různé molekuly pro měření rychlosti jejich pohybu, bude také generovat teplo. Bude to velmi těžká práce. Koneckonců, musíte měřit všechno! Démon bude muset tvrdě pracovat. Takže odpověď zní... A není to tak snadné matematicky dokázat... Co kdybyste opravdu chtěli vytvořit takového démona - a v moderní svět pravděpodobně byste k tomu použili nějaký počítač s různými senzory a někteří lidé se o to skutečně pokoušeli na určité úrovni... Takže tento počítač a celý jeho systém vytvoří spoustu entropie - tento delta S. Vytvoří více entropie než entropie, která se ztratí ochlazením studené strany a zahřátím horké strany. Takže Maxwellův démon a já jsme neudělali nic konkrétního. Matematicky jsem to neprokázal. Ale Maxwellův démon je velmi zajímavý myšlenkový experiment, protože vám dává trochu širší pohled na rozdíl mezi makro a mikrostavy. A také o tom, co se děje na molekulární úrovni, pokud jde o teplotu, a jak můžete udělat studené tělo ještě chladnějším a horké tělo ještě teplejším. Naše odpověď ale není vůbec paradoxní. Když přemýšlíte o entropii celý systém, musíte do jeho kompozice zahrnout samotného démona. A pokud do systému zahrnete samotného démona, pak zvýší entropii pokaždé, když otevře svou skulinku – k otevření dveří je potřeba určité množství energie. Ale přitom démon vytvoří více entropie, než je entropie, která by mohla být ztracena, řekněme, když jedna z těchto pomalých částic přejde na druhou stranu bariéry. Každopádně jsem vám o tom chtěl říct, protože je to opravdu zajímavý myšlenkový experiment. Až do dalšího videa!

Podstata paradoxu

V roce 2010 se fyzikům z Chuo University (japonští) podařilo realizovat myšlenkový experiment v realitě. 中央大学 ) a Tokijská univerzita

V roce 2015 byl implementován autonomní umělý Maxwellův démon v podobě jednoelektronového tranzistoru se supravodivými hliníkovými vývody. Takové zařízení umožňuje provádět velké množství měřicích operací v krátkém čase.

Vysvětlení Maxwellova paradoxu

Maxwellův paradox poprvé vyřešil Leo Szilard v roce 1929 na základě následující analýzy.

Démon musí pomocí nějakého měřícího zařízení odhadnout rychlosti molekul, jako je například baterka. Proto je nutné uvažovat entropii systému sestávajícího z plynu at stálá teplota T 0 , (\displaystyle T_(0),) démona a baterku včetně nabité baterie a žárovky. Baterie musí zahřát vlákno žárovky svítilny na vysokou teplotu T 1 > T 0 , (\displaystyle T_(1)>T_(0),) za účelem získání světelných kvant s energií ℏ ω 1 > T 0 (\displaystyle \hbar \omega _(1)>T_(0)) aby byla světelná kvanta rozpoznána na pozadí tepelného záření s teplotou

V nepřítomnosti démona, energie E (\displaystyle E), vyzařovaný žárovkou při teplotě T 1 (\displaystyle T_(1)) absorbován v plynu při teplotě T 0 (\displaystyle T_(0)) a celková entropie se zvyšuje: Δ S = E T 0 − E T 1 > 0 , (\displaystyle \Delta S=(\frac (E)(T_(0)))-(\frac (E)(T_(1)))>0,) protože ℏ ω 1 T 0 > 1 , (\displaystyle (\frac (\hbar \omega _(1))(T_(0)))>1,) A p Ω 0 ≪ 1. (\displaystyle (\frac (p)(\Omega _(0)))\ll 1.)

V přítomnosti démona je změna entropie: Δ S = ℏ ω 1 T 0 − p Ω 0 > 0. (\displaystyle \Delta S=(\frac (\hbar \omega _(1))(T_(0)))-(\frac (p)( \Omega _(0)))>0.) Zde první termín znamená zvýšení entropie, když kvantum světla emitovaného baterkou zasáhne oko démona, a druhý termín znamená snížení entropie v důsledku snížení statistické váhy systému. Ω 0 (\displaystyle \Omega _(0)) podle částky p , (\displaystyle p,) což vede ke snížení entropie o množství Δ S s = S 1 − S 0 = ln ⁡ (Ω 0 − p − ln ⁡ Ω 0 ≈ − p Ω 0. (\displaystyle \Delta S_(s)=S_(1)-S_(0)=\ln (\Omega _(0)-p-\ln \Omega _(0)\přibližně -(\frac (p)(\Omega _(0))).)

Pojďme se na tento proces podívat blíže. Nádobu obsahující plyn rozdělíme na dvě části A (\displaystyle A) A B (\displaystyle B) s teplotami T B > T A , T B − T A = Δ T , T B = T 0 + 1 2 Δ T , TA = T 0 − 1 2 Δ T . (\displaystyle T_(B)>T_(A),\quad T_(B)-T_(A)=\Delta T,\quad T_(B)=T_(0)+(\frac (1)(2) )\Delta T,\quad T_(A)=T_(0)-(\frac (1)(2))\Delta T.) Předpokládejme, že démon vybere rychle se pohybující molekulu s kinetickou energií 3 2 T (1 + ϵ 1) (\displaystyle (\frac (3)(2))T(1+\epsilon _(1))) v oblasti s nízkou teplotou A (\displaystyle A) a nasměruje ho do oblasti B. (\displaystyle B.) Poté vybere pomalu se pohybující molekulu s kinetickou energií 3 2 T (1 − ϵ 2) (\displaystyle (\frac (3)(2))T(1-\epsilon _(2))) v oblasti s vysoká teplota B (\displaystyle B) a nasměruje ho do oblasti A. (\displaystyle A.)

Aby démon mohl předem vybrat tyto dvě molekuly, potřebuje alespoň dvě světelná kvanta, což povede ke zvýšení entropie při vstupu do jeho oka. Δ S d = 2 ℏ ω 1 T 0 > 2. (\displaystyle \Delta S_(d)=2(\frac (\hbar \omega _(1))(T_(0)))>2.)

Výměna molekul povede ke snížení celkové entropie Δ S m = Δ Q (1 T B − 1 T A) ≈ − Δ Q Δ T T 2 = − 3 2 (ϵ 1 + ϵ 2) Δ T T . (\displaystyle \Delta S_(m)=\Delta Q\left((\frac (1)(T_(B)))-(\frac (1)(T_(A)))\vpravo)\přibližně -\ Delta Q(\frac (\Delta T)(T^(2)))=-(\frac (3)(2))\left(\epsilon (1)+\epsilon _(2)\right)(\ frac (\Delta T)(T)).) Množství ϵ 1 (\displaystyle \epsilon (1)) A ϵ 2 , (\displaystyle \epsilon (2),) s největší pravděpodobností malý Δ T ≪ T (\displaystyle \Delta T\ll T) a proto Δ S m = − 3 2 ν , ν ≪ 1. (\displaystyle \Delta S_(m)=-(\frac (3)(2))\nu ,\quad \nu \ll 1.)

Dojde tedy k celkové změně entropie Δ S = Δ S d + Δ S m = 2 ℏ ω 1 T 0 − 3 2 ν > 0. (\displaystyle \Delta S=\Delta S_(d)+\Delta S_(m)=2(\frac ( \hbar \omega _(1))(T_(0)))-(\frac (3)(2))\nu >0.)

Teplota démona může být mnohem nižší než teplota plynu Td ≪ To. (\displaystyle T_(d)\ll T_(0).) Zároveň dokáže přijímat světelná kvanta s energií ℏ ω (\displaystyle \hbar \omega ), emitované molekulami plynu při teplotě T0. (\displaystyle T_(0).) Poté lze výše uvedenou úvahu zopakovat s nahrazením podmínek T 1 > T 0 , ℏ ω 1 > T 0 (\displaystyle T_(1)>T_(0),\quad \hbar \omega _(1)>T_(0)) o podmínkách T 2< T 0 , ℏ ω 1 >T2. (\displaystyle T_(2) T_(2).)

V populární kultuře

V beletrii

• V příběhu „Pondělí začíná v sobotu“ od bratrů Strugatských jsou Maxwellovi démoni upraveni administrativou tak, aby otevírali a zavírali vstupní dveřeÚstav.
• V příběhu Sergeje Snegova „Právo na hledání“ se jedna z postav jmenovala „Maxwellův Pán démonů“ „...proč nosím zvláštní přezdívku Pán démonů? Přirozeně jsem opravil: ne Pán démonů obecně, ale Maxwellův Pán démonů... podařilo se mi skutečně implementovat výborný nápad Maxwell."
• V Kyberiádě od Stanisława Lema je Maxwellův démon označován jako „démon prvního druhu“. Postavy v knize vytvářejí „démona druhého druhu“, schopného extrahovat smysluplné informace z pohybu molekul vzduchu.

Myšlenkový experiment je následující: předpokládejme, že nádoba s plynem je rozdělena neprostupnou přepážkou na dvě části: pravou a levou. V přepážce je otvor se zařízením (tzv. Maxwellův démon), který umožňuje rychlým (horkým) molekulám plynu létat pouze z levé strany nádoby na pravou a pomalým (studeným) molekulám pouze z prostoru. z pravé strany plavidla doleva. Potom po dlouhé době „horké“ (rychlé) molekuly skončí v pravé nádobě a „studené“ „zůstanou“ v levé.

Tak se ukazuje, že Maxwellův démon umožňuje topení pravá strana nádobu a ochlaďte levou bez dodatečného přívodu energie do systému. Entropie pro systém skládající se z pravé a levé části nádoby, v výchozí stav větší než ve finále, což odporuje termodynamickému principu neklesající entropie v uzavřených systémech (viz druhý termodynamický zákon)

Paradox je vyřešen, vezmeme-li v úvahu uzavřený systém, který zahrnuje Maxwellova démona a plavidlo. Aby Maxwellův démon fungoval, musí do něj být přenesena energie ze zdroje třetí strany. Vlivem této energie dochází v nádobě k oddělení horkých a studených molekul, tedy k přechodu do stavu s nižší entropií. Podrobný rozbor paradoxu pro mechanickou implementaci démona (ráčna a západka) je uveden ve Feynmanových přednáškách o fyzice, sv. 4, stejně jako v populárních Feynmanových přednáškách „Povaha fyzikálních zákonů“.

S rozvojem teorie informace bylo zjištěno, že proces měření nemusí vést ke zvýšení entropie za předpokladu, že je termodynamicky reverzibilní. V tomto případě si však démon musí zapamatovat výsledky měření rychlostí (vymazáním z démonovy paměti je proces nevratný). Protože paměť je konečná, v určitém okamžiku je démon nucen vymazat staré výsledky, což nakonec vede ke zvýšení entropie celého systému jako celku.

Úspěch japonských fyziků

Japonští fyzici byli poprvé schopni experimentálně dosáhnout zvýšení v vnitřní energie systém, využívající pouze informace o jeho stavu a bez přenášení další energie do něj.
Generování energie z informace poprvé teoreticky popsal britský fyzik James Maxwell ve svém myšlenkovém experimentu. V něm hlídala u dveří mezi dvěma místnostmi bytost, později nazývaná „Maxwellův démon“. Démon, který zná energii molekuly přibližující se ke dveřím, otevírá průchod pouze pro „rychlé“ molekuly a zavírá dveře před „pomalými“. Výsledkem je, že všechny „rychlé“ molekuly budou v jedné místnosti a všechny pomalé ve druhé a výsledný teplotní rozdíl lze využít pro praktické účely.
Realizace takové „démonické“ elektrárny vyžaduje mnohem větší náklady na energii, než je možné vydolovat z výsledného teplotního rozdílu, takže skutečnými motory pracujícími na tomto principu se vědci nikdy vážně nezabývali. Zájem o takové systémy se však znovu objevil Nedávno s rozvojem nanotechnologií.
Autoři studie, japonští fyzici vedení Masaki Sano z Tokijské univerzity, uvedli do praxe myšlenkový experiment zahrnující „Maxwellova démona“.
Vědci použili polymerový objekt o velikosti asi 300 nanometrů, připomínající kuličku. Jeho tvar je zvolen tak, aby pro něj bylo otáčení ve směru hodinových ručiček energeticky výhodnější, protože je doprovázeno uvolňováním mechanické energie. Rotace proti směru hodinových ručiček naopak vede k „kroucení“ korálku a zvýšení mechanické energie v něm uložené.
Kulička byla umístěna do speciálního roztoku a díky své malé velikosti se začala podílet na Brownově pohybu a rotovat - ve směru i proti směru hodinových ručiček.
Vědci pomocí speciálního zařízení sledovali každé otočení korálku a při jeho otáčení proti směru hodinových ručiček přivedli elektrické napětí na nádobu, ve které se nacházela. Tato operace nepřenesla do systému dodatečnou energii, ale zároveň neumožnila kuličku „odvinout“ se zpět. Vědci tedy s použitím pouze informace o tom, kam se kulička otočila, dokázali zvýšit její přísun mechanické energie pouze díky energii Brownova pohybu molekul.
Zákon zachování energie není porušen. Podle Sanových výpočtů byla účinnost přeměny informace na energii v jejich experimentu 28 %, což je v souladu s teoretickými výpočty.
Takový mechanismus by mohl být použit k ovládání nanostrojů nebo molekulárních mechanismů, říká Vlatko Vedral, fyzik z Oxfordské univerzity, který se Sanova experimentu nezúčastnil, jehož názor cituje internetová publikace Nature News.
„Bylo by velmi zajímavé objevit využití tohoto principu přenosu energie v živých systémech,“ dodal vědec.

Moderátor odpovídá Výzkumník Laboratoř kvantové teorie informace MIPT a Ústav teoretické fyziky pojmenovaný po L.D. Landau RAS Gordey Lesovik:

— Podle jedné z formulací druhého termodynamického zákona přechází teplo z horkého tělesa na studené. To je běžný a pochopitelný jev. Ale pokud spustíte Maxwell's Demon do uzavřeného systému (věří se, že zvyšuje míru pořádku v systému), pak je schopen narušit přirozený řád věcí a odstranit nepořádek, chcete-li. Bude odrážet vysokoenergetické atomy nebo molekuly, měnit toky a tím spouštět úplně jiné procesy v systému. Podobný proces lze provést pomocí našeho kvantového zařízení.

Schematické znázornění Maxwellova démona. Foto: Commons.wikimedia.org

Ukázali jsme, že ačkoli kvantová mechanika obecně přesně toto poskytuje klasické právo termodynamiku a zajišťuje přirozený řád věcí, ale uměle je možné vytvořit podmínky, za kterých lze tento proces narušit. Tedy nyní Maxwellův kvantový démon – jinými slovy umělý atom (obvykle se mu říká qubit, tedy kvantový bit) je schopen zajistit, aby se teplo předávalo z chladného předmětu na horký, a ne naopak. . To je hlavní novinka v naší práci.

V blízké budoucnosti plánujeme vytvořit kvantovou lednici, ve které budeme experimentálně obracet přirozené tepelné toky. Naše superchladnička přitom nebude schopna vynakládat energii na transformace sama, ale (v jistém smyslu) ji extrahovat ze zdroje, který se může nacházet pár metrů od ní. Z tohoto pohledu bude naše kvantová lednice (lokálně) absolutně energeticky účinná. Aby nedocházelo k nedorozuměním, je důležité zdůraznit, že při zohlednění vzdáleného zdroje energie se obnoví platnost druhého termodynamického zákona a světový řád jako celek nebude narušen.

Pokud jde o rozsah aplikace Maxwell's Quantum Demon, tzn. naše zařízení, pak je to v první řadě samozřejmě oblast kvantové mechaniky. No, například běžný počítač se během provozu často zahřívá, totéž se děje s kvantovými zařízeními, jen tam jsou tyto procesy pro normální provoz ještě kritičtější. Budeme moci chladit je nebo některé jednotlivé mikročipy. Nyní se to učíme dělat s téměř 100% účinností.

A samozřejmě takové experimenty umožní v budoucnu mluvit o stvoření stroj na věčný pohyb druhý typ. Nebudou potřeba žádné baterie, motor bude moci čerpat energii z nejbližšího tepelného rezervoáru a využít ji k pohybu některých nanozařízení.

Perpetum mobile druhého druhu je stroj, který by při uvedení do pohybu přeměnil na práci veškeré teplo odebrané z okolních těles. Podle zákonů termodynamiky je to stále považováno za neuskutečnitelný nápad.

Maxwellův démon, kvantový démon

Bludný nápad Jamese Maxwella, když v roce 1867 přišel s mocí schopnou zvrátit čas, popsal vědomí „démona“, který by mohl zrušit zákon entropie sledováním nejmenších pohybů molekul plynu. Tímto způsobem byl démon schopen, alespoň v Maxwellově fantazii, zvrátit nárůst nepořádku v uzavřených systémech.

Více o Demon Awareness

Maxwellův imaginární démon byl v uzavřené krabici a obrátil tok molekul, čímž znovu vytvořil ponižující řád. Dole vidíte usměvavou tvář, která představuje tohoto démona.

(Titulek pod obrázkem: Démon v krabici s molekulami)

Démon, prototyp vědomí ve hmotě, si všímá toho, co se děje, a ovládá to, činí zvláštní rozhodnutí. Udržuje horký materiál na jedné straně krabice a chladnější materiál na druhé, aby nedošlo k degradaci původního "pořádku" (teplého a studeného). Démon vše zařídí tak, aby v uzavřeném systému nebyla energie hůře dostupná, případně nedocházelo ke ztrátě informací. Pomocí vědomí k otevření a zavření přepážky oddělující dva objemy plynu v nádobě démon obrací druhý zákon termodynamiky. Zatím se nikomu nepodařilo takového démona najít nebo vytvořit v obecně uznávané realitě.

A přesto může být Maxwellova fantazie pravdivější, než si sám uvědomoval. Zdá se mi, že by mohl promítat naši schopnost uvědomění, naši schopnost zaznamenat „nanoskopické“ události nebo pokroky. Toto téměř neměřitelné kvantové uvědomění je schopností uvědomění, které může činit rozhodnutí v říši snů.

Maxwellův démon je ve skutečnosti potenciálním hrdinou psychoterapie, protože je to ta naše část, která obnovuje řád tím, že vidíme vzorce, kde se předchozí vzorce ztratily (zapomenuté, potlačované, ignorované, marginalizované atd.). Podle mého názoru je druhý termodynamický zákon projekcí typického životního stylu v mainstreamové realitě, který využívá minimum povědomí. Maxwell's Demon je reprezentací našeho jasného vědomí fungujícího na neměřitelných subatomárních úrovních nano-událostí a může přinejmenším zmírnit pocit stárnutí.

Psychologický princip promítnutý do Maxwellova démona je:

Vidět řád skrytý v chaosu mainstreamové reality vytváří více dostupné energie.

Ignorování nebo dokonce potlačování jemných symptomů je depresivní a vyčerpávající. Rozpoznání příznaků jako probuzení vyžaduje pozornost vám umožní vytvořit pořádek z nepořádku a obecně vám dodá více energie do práce. Díky marginalizaci se budete cítit jako v rozkládajícím se vesmíru.

Maxwellova démona nazývám jakýmsi „kvantovým démonem vědomí“, jasným paprskem vědomí, který sleduje pohyby atomů a molekul i subatomární události. Během Maxwellova života ještě nebyla vynalezena kvantová mechanika. O vlnových funkcích ještě nevěděl; měly se objevit o padesát let později. Ale kdyby byl dnes naživu, určitě by se zajímal o druh uvědomění, které si dokáže všimnout a sledovat jemné trendy, kvantové vlny říše snů a vedení, které nám poskytují. Představuji si, že by řekl, že ignorování všech jemných pocitů, které se míhají v našem vědomí, přispívá k prázdnotě a způsobuje, že se cítíme starší, než ve skutečnosti jsme.

Následující cvičení vám dává šanci objevit a zažít démonovu schopnost zvýšit množství fyzické energie, kterou máte k dispozici. Zaměříme se zejména na „uzavřené“ oblasti vašeho života.

Cvičení v povědomí o negentropii

1. Pohodlně se posaďte a přemýšlejte o tom, jak vnímáte stárnutí. Co se ti na tom líbí? Co se ti nelíbí?

Mnoho lidí má například rádo možnost realizovat svůj potenciál, ale nelíbí se jim ztráta energie a to, čemu říkají „atraktivita“. Někteří lidé mají představu, že život se chýlí ke konci.

2. Až budete připraveni, rozhlédněte se po něčem, co můžete zvednout nebo zatlačit. Pokud stojíte v místnosti, zvedněte židli nebo odstrčte jednu ze stěn a podívejte se, kolik energie máte k dispozici. Při zvedání nebo tlačení se zeptejte sami sebe: „Kolik mé energie mám nyní k dispozici? Zaznamenejte toto množství energie. Kolik to je - 85 %, 50 % nebo 15 %? Jak starý se cítíte?

Když jsem například dnes zvedl židli, přišlo mi těžší, než by mělo být. Řekl bych, že mám k dispozici asi 50 % energie.

3. Množství dostupné nebo izometrické energie, kterou máte, velmi závisí na vašem smyslu pro pořádek ve vás samých. Nyní se tedy zamyslete nad jednou oblastí svého života, která se vám zdá „dezorganizovaná“. Pokud je to možné, volte raději novou oblast než vztahy nebo tělesné příznaky, protože jsme na nich již dříve pracovali.

Můžete se například cítit neorganizovaně ohledně své práce, financí nebo, řekněme, nepořádku na vašem stole nebo způsobu, jakým využíváte svůj čas. Možná, že to, co je „nepořádné“, je váš postoj ke kritice.

Neztrácejte zrak ignoroval oblasti vašeho života, které potřebují řád. Je-li takových oblastí mnoho, vyberte prozatím pouze jednu – postačí jakákoli. Jak se této oblasti vyhýbáte? V jakém smyslu je tato oblast „uzavřená“? Vyhýbáte se nebo „zapomínáte“ na problémy související s touto oblastí? Jak zapomenete na tyto otázky? Snažíte se více spát, nebo si na ně jen stěžujete? Vyháníte je z hlavy? Díváte se na televizi nebo chodíte do kina, místo abyste v tomto prostoru uklízeli?

4. Nyní přemýšlejte o této neuspořádané oblasti a představte si, v jakém „prostoru“ se nachází. Jaké barvy a pohyby se odehrávají v tomto prostoru? Popište vlastními slovy charakteristiky prostoru, který obsahuje tuto neuspořádanou oblast života.

Vypadá například šedě nebo zataženo? Odstřeďování a míchání?

Dokážete identifikovat nějaké místo mimo své tělo, kde by mohla být tato „neuspořádaná oblast“, kde by se tento prostor nacházel? (např. před vámi, za vámi atd.). Nakreslete tuto neuspořádanou oblast vedle těla.

(Nápisy na obrázku odshora dolů: Finance jsou v naprostém chaosu, velké bouřkové mraky, ach moje ubohá hlava! Neuspořádaná oblast ovlivňuje hlavu)

Na obrázku neuspořádaná oblast souvisí s financemi a zdá se, že je nad hlavou.

Jak se cítí část vašeho těla, která je tomuto prostoru nejblíže? Máte tělesné příznaky v blízkosti této oblasti? Vyberte si tělesný příznak nebo jeden z příznaků, na kterém chcete pracovat, řekněte ten, kterému jste věnovali nejmenší pozornost. Souvisí tento příznak s vaším pocitem stárnutí?

5. Zaměřte se na symptom v dané oblasti těla a identifikujte dva jeho aspekty. Podívejte se například, zda si dokážete vytvořit obraz energie, o které se domníváte nebo si představujete, že způsobuje tento symptom, a pak udělejte totéž pro příjemce této energie nebo akce. Jinými slovy, představte si, abych tak řekl, „tvůrce příznaků“ a „příjemce příznaků“.

Jedním ze způsobů, jak si tyto dvě postavy představit, je udělat je co nejsilnější cítit se v příznak, nebo si představte, že to cítíte. Poté ten pocit přehánějte zvýšením jeho intenzity. Pomocí své pozornosti zůstaňte s tímto pocitem, dokud nevyvstane postava, která by mohla ztělesňovat tuto intenzitu.

Například pokud jste měli klepání bolest hlavy, můžete zdůrazňovat pocit toho klepání, dokud nebudete mít vzteklou postavu, která klepe na stůl, a citlivou postavu (řekněme stůl samotný), kterou klepání zraní.

Pokuste se zjistit poselství, které každá postava vyjadřuje.

Rozzlobená postava může například říkat: „Musím se probojovat skrz věci“, zatímco druhá říká: „Prosím, nedělejte to, je to příliš hrubé a bolí mě to!“

6. Představte si tyto dvě postavy, jedna trpí a druhá vytváří symptom. Dokonce je nakreslete. Pak dovolte své představivosti, aby spontánně vytvořila bytost, jejíž uvědomění vstoupí do obrazu a vyřeší konflikt mezi těmito dvěma energiemi. Představte si například zručného prostředníka, džina, ducha, kreslenou postavičku – někoho schopného vypořádat se s oběma energiemi. Popište to. Nakresli to.

Například jedna z mých čtenářek měla konflikt mezi její světskou ambicí a tou její částí, která byla touto ambicí zatížena. Ke svému překvapení uviděla kněze, který jí pomohl vyřešit konflikt mezi těmito dvěma energiemi. Níže jsem se pokusil nakreslit všechny tři postavy.

Kněz požehnal obě její části a ony změkly.

(Titulky pod obrázky, zleva doprava: Část, která byla tíživá; Pomocný duch; ambiciózní část)

V určitém okamžiku se můžete pokusit stát se svým duchovním pomocníkem, vaším démonem kvantového vědomí. Vstupte do psychologicky uzavřeného systému svého snového těla a zakročte; usnadnit řešení konfliktu mezi dvěma částmi v této oblasti příznaků.

Představte si výsledný příběh. Nechte kvantového démona magicky zasáhnout a najít řešení.

Čtenář, jehož symptomy postrádaly Boha, kterého kněz představoval. Čtenářka se nejprve styděla ztotožnit se s knězem, dokud si neuvědomila, že v jistém smyslu již zasvětila svůj život „božstvu“.

7. Použijte svůj dech, abyste se soustředili na pocit vyřešení konfliktu, a pokud je to možné, pociťte pocit úlevy v oblasti symptomů.

8. Představte si, jak byste toto řešení mohli použít v neuspořádané oblasti svého života, kde jste toto cvičení začali. Vzpomeňte si na původní nepořádek – jeho prostor, barvy a pohyby – a všimněte si (nebo ještě lépe nakreslete), jak se tato oblast proměnila. "Nepracujte" na tom, nechte to vnitřně probíhat, dokud se věci nezmění k lepšímu.

9. Nakonec se vraťte ke stěně nebo židli a znovu se pečlivě podívejte, jaký vliv mohla mít tato práce na váš smysl pro energii, kterou máte k dispozici, abyste mohli v životě dělat to, co potřebujete. Jaké změny pozorujete ve své dostupné energii?

Z knihy Hyperborejské učení autor Tatishchev B Yu

3.3. Démon DEGENERACE. Jaké jsou tyto „mechanismy degenerace“? Pro odpověď se nejprve podívejme na talentovanou a upřímnou knihu bývalý vůdce Politické hnutí č. 2 „západního“ sionismu, student profesora psychiatra Cesare Lombroso, Dr. Max

Z knihy Chrámové učení. Pokyny učitele Bílého bratrstva. Část 2 autor Samokhin N.

Démon chamtivosti Tulák s velkou duší se zastavil na své cestě pouští pomíjivého života, když uviděl klečící ženu, s rukama sepjatýma v modlitbě na hrudi, s pohledem upřeným na něj, z jejíchž rtů byly prosby za odpuštění a odpuštění hříchu. Naslouchání

Z knihy Já a můj velký prostor autor Klimkevič Světlana Titovna

Quantum Leap 589 = Člověk v sobě nese tvořivou energii Boha – Láska = 592 = Velké duchovní probuzení – Znamení kosmických cyklů = „Číselné kódy“. Kniha 2. Kryonova hierarchie 27 01/2012 „Prostor času - Čas prostoru...“ - slova po probuzení Jsem, který jsem

Z knihy Kvantová magie autor Doronin Sergej Ivanovič

4.1. Kvantový procesor

od Gardinera Philipa

Kvantový svět Inspiruje mě myšlenka, že ve Vesmíru (od mikroúrovně po makroúroveň, od kosmického pohybu planet po interakci elektronů, od mikroskopického oxidu křemičitého po umělou egyptskou pyramidu) existuje univerzální model, Ne

Z knihy Brány do jiných světů od Gardinera Philipa

Kvantový Bůh Při práci na této knize jsem si dopřál jeden den odpočinku kvantová fyzika a šel do Lichfield, Staffordshire. Měl jsem skvělý čas v krásném, esoterickém pocitu katedrály Lichfield, při pohledu na její úžasnou fasádu

Z knihy XX století. Kronika nevysvětlitelného. Fenomén za fenoménem autor Priyma Alexey

DÉMON VYSKOČIL Z ÚST Nyní přejděme k dalšímu ohromujícímu příběhu. Stalo se to s jasnovidkou Taťánou Makhotinou. Taťánu znám dlouho, je to velmi čestný člověk, a proto ručím za autentičnost jejího příběhu.V červenci 1995 Makhotina Z knihy Geopsychologie v šamanismu, fyzice a taoismu autor Mindell Arnold

Z knihy Síla ticha autor Mindell Arnold

Příloha III. MYSL: Kvantová mysl Na následujících stránkách shrnuji některé z mnoha významů, které spojuji s pojmem „kvantová mysl.“ Technický – přesto populárně uváděný – popis kvantové mysli lze nalézt v knihách Nicka Herberta

Z knihy Konec světa nenastal a nenastane autor Gusev Anatolij Ivanovič

Bony démon V roce 1999 pracovala skupina anglických paleontologů v oblasti města Uulakh v mongolské poušti Gobi. Jejich cílem bylo prozkoumat dinosauří hřbitov v odlehlé horské soutěsce. Z mistní obyvatelé vědci slyšeli legendu o někom žijícím v rokli

autor autor neznámý

Zajímavý příběh o tom, jak se démon jménem Rush přišel najmout do kláštera v jedné zámořské zemi. Stál na kraji velkého lesa, aby svatí bratři nebyli odvedeni od služby Všemohoucímu a aby se k Němu dnem i nocí modlili za zakladatele a

Z knihy Příběh bratra Rushe autor autor neznámý

O tom, jak démon jménem Rush přišel do domu vznešené dámy a tajně ji přivedl ke svému pánovi - Ahoj, krásná, laskavá paní, nejkrásnější ze všech žijících. Můj pán vám posílá pozdravy a žádá vás, abyste si s ním přišli promluvit

Z knihy Tajemství mozku. Proč všemu věříme od Shermera Michaela