Давно он говорил вам о стреле времени, которая дружила со статистикой и энтропией: в каждой изолированной системе, энтропия увеличивается. Давайте видеть, помещаем ли мы кубик льда в стакан воды и позволяем пройти время, мы увидим в конце концов, что вытекающая система - жидкая вода немного более холодная, чем инициал и кубик льда исчез. Никто не надеялся бы на то, что, стакана с водой, появляется самая теплая жидкость с кубиком льда. Это - это то, что препятствует нам Второму Началу Термодинамики. Тем не менее, в течение 100 лет была маленькая трещина в этом начале, и об этом я буду говорить вам в нашей сегодняшней истории.
Объяснив вам эти процессы, я не говорю о появлении или исчезновении тепла (я хочу сказать, появление или исчезновение энергии, что он нарушил бы Первое Начало Термодинамики), а о том, как он передается другому от одного места. Жидкая вода уступает тепло в кубик льда, который тает в то время как жидкая вода остывает (он уступил тепло в лед). Обратный процесс состоял бы в том, что он исходит из воды, уступил бы тепло в оставшуюся часть, уменьшая его температуру и замораживаясь. Я настаиваю: полная энергия - та же самая сначала и в конце концов, так что уважается хранение той же самой. Но просвет, все мы очень осознаем, что этот обратный процесс не будет встречаться. Так он читает Второе Начало Термодинамики и это действительно важно. Подумайте, что, если он не был из-за этого начала, никто не был бы должен удивляться, если бы Атлантический океан заморозил целое число в то время как Тихий океан увеличивал его температуру. Все же, помните, что это статистическая вероятность, как уже объяснил я в ранее снабженной ссылками статье.
Термин "энтропия" (которая происходит от Segundo Principio) приходит из греческого термина entropein и он был введен физиком Рудольф Клаусиус. У него есть значение "превращения" o “revertir”. Но entrpía - что-то больше, чем чувство в том, который продвигает тепло: также он определяет стрелу времени в процессах, в которые он не вмешивался бы. Например, если у нас есть стакан воды, и мы бросаем каплю чернил в нем, капля разбавит из-за всего воду. Никогда мы не надеялись бы, что, перемещенный время, мы находим каплю, совсем группируемую в некоем месте и остальная вода ни без одной молекулы чернил. Или же, что мы также имеем чувство продвижения во времени в случае смесей.
Ну вот, давайте видеть то, что огромный Джеймс Клерк Максвель был должен говорить об этой теме, и что объяснил в письме P.G. Tait в 1871:
Будьте В и B два резервуара, разделенных по диафрагме, которые содержат молекулы в состоянии волнения и которые сталкиваются одни с другими elásticamente. Число частиц в A и B он идентичен, но у тех, которые в A, есть большая энергия, чем в B (или же у которого A есть большая температура, что B). Если у диафрагмы будет маленькое отверстие, молекулы смогут происходить через него и переносить энергию с одного резервуара до другого.
Сейчас давайте думать о существе, которое знает положение и скорость всех молекул с простой инспекцией, но которое не может делать другую вещь больше, чем открывать и закрывать диафрагму, которую мы можем считать без массы. Задание этого существа состоит в открытии диафрагмы и позволении, что молекулы произошли B в A, если у них есть большая средняя скорость тех, которая есть в A, и A в B, если они имеют меньше, чем средняя скорость B. Это существо может руководить так молекулярным уравновешенным движением так что число частиц в A и B я не изменился.
Результат этих маневров состоит в том, что молекулы в A станут более энергетическими, что они это были оригинально и молекулы B менее энергетические, это, струя тепла, противоречащего ожидаемому, нарушая Второе Начало Термодинамики: теплый резервуар будет более теплым и самый холодный холод, не осуществив работы раньше в них, только используя ум наблюдателя.
Действительно, что, если бы мы смогли разрабатывать такое, тогда, существо, мы действительно могли бы нарушать Второе Начало Термодинамики. Вопрос: мы можем строить это? и будьте каковым будьте ответ: почему? Когда Tait объяснил Уильям Томсон (позже Лорд Kelvin) существо, которое Maxwell вообразил, Thomson сказал, что это был вид "демона", и так этот эксперимент стал известным в качестве Демона Maxwell, который, с другой стороны, был объектом бесчисленных публикаций и какими-то книгами.
Один не может прекращать думать о тех, которые пробуют атаковать теории говоря sinsentidos, как “это только теория”. Это да, мои друзья, это реальная атака в научную теорию: мыслительный эксперимент, разработанный человеком с необыкновенным блеском, и который он атакует прямо Второе Начало Термодинамики. Имейте в виду, что вышеупомянутое начало было (и он) так устойчиво, как сказал Джон Стурт (позже Лорд Rayleigh) в 1870, который считает тот же градус на самом деле утверждением, которого, если ты бросаешь стакан, полный воды в море, ты можешь вновь не брать тот же стакан [это, с теми же молекулами] снова. Если это заставляло качаться Второе Начало Термодинамики: что происходило со всей физикой, построенной начиная с него?
Вы думаете, что Maxwell спел победу и радовался в этом? Абсолютно. Как уже я сказал когда-нибудь, он был исключительным человеком и эта реакция - только другая очевидность этого. Уже он сам понимал, что должна была быть ошибка, хотя он не сумел находить это. Также многие из его современников, между которыми включаются Лорд Kelvin, Clausius и Planck, постарались видеться, где была неудача, и не смогли. В самом деле, не смог никто в течение декад, хотя они это оставили в стороне как любопытство.
До Лео Ссилард, первого человека, у которого была идея о ядерной реакции в цепи, напечатал текста с титулом “На уменьшении энтропии в термодинамической системе из-за вмешательства умных существ”. И этот человек помещал палец в язву утверждая, что тот демон не мог функционировать как устройство просто физически: он должен был быть, кроме того, умным; демон был должен принимать решения и выполнять их в зависимости от знаний, которые у него были.
Тех, которых вы изучите квантовая, вы сможете спрашивать у меня: как демон Maxwell может измерять скорости молекул, чтобы отличать быстрых от медленных? Для этого, мы нуждались бы, входа, в устройстве лучей X, что значит, что его фотоны принесли бы значительную энергию. Кроме того, поскольку фотоны также принесли бы количество движения (и помните, что, чтобы измерять что-то, мы должны интерприводить в действие с этим что-то, и что в этом масштабе мы загружаем эксперимент), мы изменили бы скорость частиц, которые мы хотим измерить. Или же, что получение информации в себе уже требует энергию; но, все же: правда в том, что вы не уходит идея головы? Мы должны прибегать действительно к квантовой физике действительно чтобы разрешать эту проблему?
Начало консистентного ответа началось в 1961 с Рольф Ландауер, физиком Ай-Би-Эма, который работал для НАСА и директор которого диссертации был ни больше, ни меньше, чем Львом Brillouin. Он старался проверять точную точку, в которой калькуляторы преобразовывали энергию в тепло, и не в концах чисто calculísticos. Он формулировал Начало Landauer. Оказывается, что точка, где производится тепло, - во время стертого места информации: стертое место значимой информации - необратимый процесс и эти процессы, они увеличивают энтропию системы. С этим оружие, он смог сталкиваться с демоном Maxwell. У демона должна быть информация о молекулах, которые бегут из-за резервуаров, или же, гигантской памяти и системы хранения, которое, конечно, было бы большим, чем сама система. Но, помимо считения охраняемой этой информации, как только была перемещена молекула взад и вперед, вышеупомянутый демон был бы должен удалять из его памяти информацию о том, что молекула находится в неправильном резервуаре. И с выражением ранее, уже мы видим, что здесь он оплатил бы то, что мы могли бы называть “ценой на забвение” в форме тепла. Вопрос: компенсирует это тепло энтропия, заработанная системой молекул?
В 1984 североамериканский физик Шарль Беннет, также Ай-Би-Эма, применил начало Landauer в память о демоне Maxwell и показал, что это изменение в информации, это стертое место, когда молекула изменила резервуар, компенсировало точно энтропию, потребованную Вторым Началом Термодинамики. Подлинно впечатляющий. Для специалистов или тех, кто хотят погрузиться в тему, я оставляю вам это соединение на английском работы Bennet на Начале Landauer и Демона Maxwell.
Термодинамика добилась снова духовного мира, которому Maxwell помешал. Как он говорил раньше, хоть бы все люди, которые атаковали какую-то какую-то научную теорию, делали это таким строгим, гениальным и чудесным способом, как это сделал Maxwell: правда?
Помимо гениального, наш герой был чарующим персонажем того, кто пригласил вас помнить уже вышедшие в свет статьи (1, 2 и 3). Обычно, люди знают его его знаменитые уравнения, которые объединяют электричество и магнетизм в единственном типе силы; и что, если бы его был мало, также объединяют электромагнетизм и свет (говорят, что Boltzmann пародировал Goethe восклицая “: Именно Бог наметил эти знаки?”). Уже меньше знакомый его состоит в том, что это был тот, кто сказал, что кольца Сатурна не могли быть твердыми, но они должны были быть сформированными многообразными лунами, которые вращались по орбите около планеты. И если в это мы добавляем его демон и несколько вещей больше, что я поддаюсь в чернильнице, просто, мы должны лишать себя шляпы и делать почтение.
Если бы существовала Нобелевская премия из-за тогда, нет сомнения в том, что он это унес. Наш персонаж умер от рака (как его мать) 5 ноября 1879 в полной производительности. Была похоронена простым способом, без чести, в маленьком кладбище Parton, Шотландия. Подобно ремонтированию этого отсутствия понимания отцу классической электродинамики, много физиков и другие ученые объединились в 1931, чтобы отмечать столетие его рождения. Между ними был Альберт Эйнштейн, который обобщил важность нового понятия физики, вытекающей из работы Maxwell, утвердив, что эти изменения были самыми глубокими и более плодотворными, что он испытал физику с эпохи Newton.
Если когда-нибудь преподаватель начинает давать курс Истории Физики и должен упоминать пять из самых знаменитых персонажей, безопасные, что Maxwell будет между ними. Feynman сказал, что это горе, которое были бы люди, что даже не услышал как назвали Maxwell; но еще больше: он сказал, что, когда пройдут 1.000 лет, если мужчины, которые живут в том моменте, были должны помнить, что единственная идея о XIX веке будет состоять в том, что Maxwell жил в нем. Я соглашаюсь полностью.
Источники:
“Кот Schrödinger в дереве Mandelbrot”, Эрнст Петер Фишер
“Great Physicists”, Уильям Кроппер
“То, что он остается открыть”, Джон Мадокс
http://www.profisica.cl/personajedelmes/biografias.php?id=18
No comments:
Post a Comment