Injan sy'n defnyddio tanwydd - gwybodaeth. Galw cythraul 150 mlynedd yn ôl

A all gwybodaeth ddod yn ffynhonnell egni? Mae ymchwilwyr ym Mhrifysgol Simon Fraser yng Nghanada wedi datblygu injan tra-gyflym y maen nhw'n honni "yn gweithredu ar wybodaeth." Yn eu barn nhw, mae hwn yn ddatblygiad arloesol wrth chwilio am fathau newydd o danwydd.

Mae canlyniadau ymchwil ar y pwnc hwn wedi'u cyhoeddi yn Nhrafodion Academi Genedlaethol y Gwyddorau (PNAS). Yn yr erthygl hon, byddwn yn dysgu sut mae gwyddonwyr wedi trosi symudiad moleciwlau yn egni wedi'i storioyna ei ddefnyddio i reoli'r ddyfais.

Cynigiwyd y syniad o system o'r fath, sydd ar yr olwg gyntaf fel pe bai'n torri cyfreithiau ffiseg, yn gyntaf gan wyddonydd o'r Alban ym 1867. Mae'r arbrawf meddwl a elwir yn "Maxwell's demon" yn beiriant damcaniaethol y mae rhai yn meddwl y gallai alluogi rhywbeth fel peiriant mudiant gwastadol, neu mewn geiriau eraill, dangos yr hyn y gellir ei dorri. ail gyfraith thermodynameg siarad am y cynnydd mewn entropi mewn natur.

a fydd yn rheoli agor a chau drws bach rhwng y ddwy siambr nwy. Nod y cythraul fydd anfon moleciwlau nwy sy'n symud yn gyflym i un siambr a rhai sy'n symud yn araf i mewn i un arall. Felly, bydd un siambr yn gynhesach (yn cynnwys gronynnau cyflymach) a'r llall yn oerach. Bydd y cythraul yn creu system gyda mwy o drefn ac egni cronedig na'r un y dechreuodd gyda hi heb wario unrhyw egni, h.y. mae'n debyg y bydd yn profi gostyngiad mewn entropi.

1. Cynllun y peiriant gwybodaeth

Fodd bynnag, mae gwaith y ffisegydd Hwngari Leo Sillard o 1929 hyd cythraul Maxwell dangos nad oedd yr arbrawf meddwl yn torri ail gyfraith thermodynameg. Mae'n rhaid i'r cythraul, dadleuodd Szilard, alw rhywfaint o egni er mwyn darganfod a yw'r moleciwlau'n boeth neu'n oer.

Nawr mae gwyddonwyr o brifysgol yng Nghanada wedi adeiladu system sy'n gweithio ar y syniad o arbrawf meddwl Maxwell, gan droi gwybodaeth yn "waith". Mae eu dyluniad yn cynnwys model o ronyn sy'n cael ei foddi mewn dŵr a'i gysylltu â sbring, sydd yn ei dro wedi'i gysylltu â'r llwyfan, y gellir ei symud i fyny.

Mae gwyddonwyr yn cymryd rôl cythraul Maxwell, gwyliwch y gronyn yn symud i fyny neu i lawr oherwydd symudiad thermol, ac yna symudwch yr olygfa i fyny os yw'r gronyn yn bownsio i fyny ar hap. Os bydd yn bownsio i lawr, maent yn aros. Fel yr eglura un o’r ymchwilwyr, Tushar Saha, yn y cyhoeddiad, “mae hyn yn y pen draw yn codi’r system gyfan (h.y., cynnydd mewn egni disgyrchiant - nodyn golygu) gan ddefnyddio gwybodaeth yn unig am leoliad y gronyn” (1).

2. peiriant gwybodaeth yn y labordy

Yn amlwg, mae'r gronyn elfennol yn rhy fach i gadw at y sbring, felly mae'r system go iawn (2) yn defnyddio offeryn a elwir yn fagl optegol - gyda laser i gymhwyso grym i'r gronyn sy'n efelychu'r grym sy'n gweithredu ar y sbring.

Trwy ailadrodd y broses heb lusgo'r gronyn yn uniongyrchol, cododd y gronyn i "uchder mwy", gan gronni llawer iawn o egni disgyrchiant. O leiaf, dyna mae awduron yr arbrawf yn ei ddweud. Mae faint o ynni a gynhyrchir gan y system hon yn "gymharol â'r peiriannau moleciwlaidd mewn celloedd byw" ac "yn debyg i facteria sy'n symud yn gyflym," eglura aelod arall o'r tîm. Yannick Erich.