ເຄື່ອງຈັກທີ່ໃຊ້ນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟ - ຂໍ້ມູນ. ເອີ້ນຜີມານຮ້າຍມາແຕ່ 150 ປີກ່ອນ
ຂໍ້ມູນສາມາດກາຍເປັນແຫຼ່ງພະລັງງານບໍ? ນັກຄົ້ນຄວ້າທີ່ມະຫາວິທະຍາໄລ Simon Fraser ໃນປະເທດການາດາໄດ້ພັດທະນາເຄື່ອງຈັກທີ່ໄວທີ່ສຸດທີ່ພວກເຂົາອ້າງວ່າ "ປະຕິບັດຂໍ້ມູນ." ໃນຄວາມຄິດເຫັນຂອງພວກເຂົາ, ນີ້ແມ່ນຄວາມກ້າວຫນ້າໃນການຄົ້ນຫາປະເພດໃຫມ່ຂອງນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟ.
ຜົນໄດ້ຮັບການຄົ້ນຄວ້າກ່ຽວກັບຫົວຂໍ້ນີ້ໄດ້ຖືກຈັດພີມມາຢູ່ໃນ Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). ໃນບົດຄວາມນີ້, ພວກເຮົາຈະຮຽນຮູ້ວິທີການ ນັກວິທະຍາສາດໄດ້ປ່ຽນການເຄື່ອນໄຫວຂອງໂມເລກຸນເປັນພະລັງງານເກັບຮັກສາໄວ້ຈາກນັ້ນໃຊ້ເພື່ອຄວບຄຸມອຸປະກອນ.
ແນວຄວາມຄິດຂອງລະບົບດັ່ງກ່າວ, ເຊິ່ງຢູ່ glance ທໍາອິດເບິ່ງຄືວ່າຈະລະເມີດກົດຫມາຍຂອງຟີຊິກ, ໄດ້ຖືກສະເຫນີຄັ້ງທໍາອິດໂດຍນັກວິທະຍາສາດ Scottish ໃນປີ 1867. ການທົດລອງທາງຈິດທີ່ເອີ້ນວ່າ "Maxwell's demon" ແມ່ນເຄື່ອງສົມມຸດຕິຖານທີ່ບາງຄົນຄິດວ່າສາມາດເຮັດໃຫ້ບາງສິ່ງບາງຢ່າງເຊັ່ນເຄື່ອງຈັກເຄື່ອນໄຫວຕະຫຼອດໄປ, ຫຼືໃນຄໍາສັບຕ່າງໆອື່ນໆ, ສະແດງໃຫ້ເຫັນສິ່ງທີ່ສາມາດແຕກຫັກໄດ້. ກົດຫມາຍທີສອງຂອງ thermodynamics ເວົ້າກ່ຽວກັບການເພີ່ມຂື້ນຂອງ entropy ໃນທໍາມະຊາດ.
ເຊິ່ງຈະຄວບຄຸມການເປີດແລະປິດຂອງປະຕູຂະຫນາດນ້ອຍລະຫວ່າງສອງຫ້ອງອາຍແກັສ. ເປົ້າໝາຍຂອງຜີປີສາດແມ່ນຈະສົ່ງໂມເລກຸນແກັສທີ່ເຄື່ອນທີ່ໄວເຂົ້າໄປໃນຫ້ອງດຽວ ແລະເຄື່ອນທີ່ຊ້າໆເຂົ້າໄປໃນຫ້ອງອື່ນ. ດັ່ງນັ້ນ, ຫ້ອງຫນຶ່ງຈະອົບອຸ່ນກວ່າ (ປະກອບດ້ວຍອະນຸພາກໄວ) ແລະອີກຫ້ອງຫນຶ່ງຈະເຢັນກວ່າ. ຜີປີສາດຈະສ້າງລະບົບທີ່ມີຄໍາສັ່ງແລະພະລັງງານທີ່ສະສົມຫຼາຍກວ່າລະບົບທີ່ມັນເລີ່ມຕົ້ນໂດຍບໍ່ໄດ້ໃຊ້ພະລັງງານໃດໆ, ເຊັ່ນວ່າມັນຈະປະສົບກັບການຫຼຸດລົງຂອງ entropy.
1. ຮູບແບບຂອງເຄື່ອງຈັກຂໍ້ມູນຂ່າວສານ
ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ການເຮັດວຽກຂອງນັກຟີຊິກຮັງກາຣີ Leo Sillard ຈາກ 1929 ຫາ ມານ Maxwell ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການທົດລອງຄວາມຄິດບໍ່ໄດ້ລະເມີດກົດຫມາຍທີສອງຂອງ thermodynamics. ຜີປີສາດ, Szilard ໄດ້ໂຕ້ຖຽງວ່າ, ຕ້ອງໄດ້ເອີ້ນພະລັງງານຈໍານວນທີ່ແນ່ນອນເພື່ອຄິດໄລ່ວ່າໂມເລກຸນແມ່ນຮ້ອນຫຼືເຢັນ.
ໃນປັດຈຸບັນນັກວິທະຍາສາດຈາກມະຫາວິທະຍາໄລການາດາໄດ້ສ້າງລະບົບທີ່ເຮັດວຽກກ່ຽວກັບຄວາມຄິດຂອງການທົດລອງຄວາມຄິດຂອງ Maxwell, ປ່ຽນຂໍ້ມູນເຂົ້າໄປໃນ "ການເຮັດວຽກ". ການອອກແບບຂອງພວກເຂົາປະກອບມີຮູບແບບຂອງອະນຸພາກທີ່ຈົມຢູ່ໃນນ້ໍາແລະຕິດກັບພາກຮຽນ spring, ເຊິ່ງໃນທາງກັບກັນແມ່ນເຊື່ອມຕໍ່ກັບເວທີ, ເຊິ່ງສາມາດເຄື່ອນຍ້າຍໄດ້.
ນັກວິທະຍາສາດມີບົດບາດ ມານ Maxwell, ເບິ່ງອະນຸພາກເຄື່ອນຂຶ້ນ ຫຼື ລົງເນື່ອງຈາກການເຄື່ອນໄຫວຂອງຄວາມຮ້ອນ, ແລະຈາກນັ້ນຍ້າຍສາກຂຶ້ນ ຖ້າອະນຸພາກກະໂດດຂຶ້ນແບບສຸ່ມ. ຖ້າຫາກວ່າມັນ bounces ລົງ, ພວກເຂົາເຈົ້າກໍາລັງລໍຖ້າ. ໃນຖານະເປັນຫນຶ່ງໃນນັກຄົ້ນຄວ້າ, Tushar Saha, ອະທິບາຍໃນການພິມເຜີຍແຜ່, "ນີ້ສິ້ນສຸດລົງເຖິງການຍົກລະບົບທັງຫມົດ (i. e. , ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງພະລັງງານ gravitational - ຫມາຍເຫດ) ການນໍາໃຊ້ພຽງແຕ່ຂໍ້ມູນກ່ຽວກັບຕໍາແຫນ່ງຂອງອະນຸພາກ" (1).
2. ເຄື່ອງຂໍ້ມູນຂ່າວສານໃນຫ້ອງທົດລອງ
ແນ່ນອນ, ອະນຸພາກປະຖົມມີຂະຫນາດນ້ອຍເກີນໄປທີ່ຈະຕິດກັບພາກຮຽນ spring, ດັ່ງນັ້ນລະບົບທີ່ແທ້ຈິງ (2) ໃຊ້ເຄື່ອງມືທີ່ເອີ້ນວ່າ optical trap - ມີເລເຊີເພື່ອນໍາໃຊ້ຜົນບັງຄັບໃຊ້ກັບອະນຸພາກທີ່ simulates ຜົນບັງຄັບໃຊ້ໃນພາກຮຽນ spring ໄດ້.
ໂດຍການເຮັດຊ້ໍາຂະບວນການໂດຍບໍ່ມີການລາກອະນຸພາກໂດຍກົງ, ອະນຸພາກໄດ້ເພີ່ມຂຶ້ນເປັນ "ຄວາມສູງຫຼາຍ", ສະສົມຈໍານວນຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງພະລັງງານ gravitational. ຢ່າງຫນ້ອຍ, ນັ້ນແມ່ນສິ່ງທີ່ຜູ້ຂຽນຂອງການທົດລອງເວົ້າ. ຈໍານວນພະລັງງານທີ່ຜະລິດໂດຍລະບົບນີ້ແມ່ນ "ປຽບທຽບກັບເຄື່ອງຈັກໂມເລກຸນໃນຈຸລັງທີ່ມີຊີວິດ" ແລະ "ປຽບທຽບກັບເຊື້ອແບັກທີເຣັຍທີ່ເຄື່ອນທີ່ໄວ," ສະມາຊິກທີມອື່ນອະທິບາຍ. Yannick Erich.
