Pages Navigation Menu

Что такое демон Максвелла?

Что такое демон Максвелла?

Второе начало термодинамики – тепло может переходить только лишь от более нагретых тел к менее нагретым. Однако уже более полутора сотен лет многие ученые ищут возможность передавать тепло от менее нагретых тел к более нагретым, то есть, наоборот. Невозможно? Парадокс?

А почему бы и нет?

За основу взят мысленный эксперимент британского физика Джеймса Клерка Максвелла, представленную в 1871 году. Демон Максвелла – некое бесконечно малое существо со сверхспособностями – следить за каждой молекулой и знать ее скорость. 

 2323Возьмем сосуд, разделенный перегородкой на две равные части. В перегородке есть дверца, и вот как раз возле нее-то и сидит этот самый маленький демон. В одну часть сосуда демон Максвелла пропускает только медленные молекулы, в другую – только быстрые. Таким образом, через некоторое время одна часть сосуда будет иметь большее давление, и более высокую температуру. Следовательно, без каких-либо трудозатрат, мы получаем неограниченный запас энергии. Говоря обобщенно, теоретически можно нагреть одну часть сосуда и охладить другую, не используя дополнительных трудозатрат.

Ученые всего мира по сей день спорят, есть ли научное обоснование у подобного эксперимента, и возможно ли провести его в реальной жизни. Таким образом, все физики делятся на два лагеря – поддерживающие демона Максвелла и отрицающие самую малую возможность его существования.

Противники говорят о том, что нереальность подобного эксперимента подтверждается тем, что так называемому демону Максвелла пришлось бы запоминать скорость движения всех молекул, что суть невозможно из-за конечности памяти любого существа. Следовательно, теоретически демон – существо со сверхспособностями. С развитием теории информации было установлено, что процесс измерения может и не приводить к увеличению энтропии при условии, что он является термодинамически обратимым.
Сторонники демона говорят, пишут, исследуют и доказывают ежегодно, что демон все-таки существует – в виде квантового генератора. Иными словами, это лазер, который отделяет возбужденные частицы от замедленных.

Однако в 2010 году физикам из Токийского университета удалось воплотить мысленный эксперимент Максвелла в реальную жизнь, доказав тем самым, что парадокс термодинамического закона возможен в реальной жизни.

Демон Максвелла часто встречается в классической фантастике, фигурирует в компьютерных играх, он стал нарицательным именем для парадоксальных явлений в области разделения частиц.