Bilim adamları, ilk kez 150 yıl önce önerilen bir deney deneyini deneysel olarak doğrulayarak, bilgiyi saf enerjiye dönüştürdüler.
Bu fikir başlangıçta fizikçi James Clerk Maxwell tarafından formüle edilmişti, ama tartışma konusu oldu çünkü termodinamiğin ikinci yasasını ihlal ettiği ortaya çıktı. Deneysel terimlerle ifade edilen bu yasa, sıcak ve soğuk su karıştığında, sonuçta denge orta ağırlık derecesine ulaşacaklarını belirtmektedir.
Maxwell, varsayımsal bir varlığın (daha sonra Maxwell'in iblisi olarak adlandırılan) suyu iki bölmeye ayırabildiğini ve süreci tersine çevirdiğini, sıcak molekülleri soğuktan, bölmeler arasındaki bir tuzak kapısından sadece ortalamadan daha sıcak bırakarak izole etmeyi önerdi.
Karışık su, ayrılmış suya göre daha fazla düzensiz (yani daha yüksek entropi) olarak kabul edildiğinden, şeytan, yalnızca bir bilgiyi (hangi moleküllerin sıcak ve soğuk olduğu bilgisini kullanarak) bir düzensizlik durumundan bir düzene dönüştürmüştür.
Bu, entropinin izole bir sistemde azalmaması gerektiğini de belirten yasayı ihlal ediyor gibi görünüyordu. Başka bir deyişle, şeytan, enerji harcamadan sıcak ve soğuk suyu ayıramazdı.
Daha sonra Macar fizikçi Leó Szilárd, sürecin fizik yasalarını ihlal etmediğini öne sürdü, çünkü iblis aslında hangi moleküllerin sıcak ve soğuk olduğunu belirlemek için biraz enerji harcamalıydı.
Harekete geçirmek
Bilim adamları teoriyi tartışmaya devam ederken, daha önce hiç kimseyi deneyi eyleme geçirmemişti.
Son zamanlarda, Japonya'daki Chuo Üniversitesi'nden fizikçi Shoichi Toyabe ve meslektaşları bunu yaptı.
"Günümüzde teknolojiye sahibiz, tek moleküller bile gözlemlenebilir ve çok küçük elementleri çok hızlı bir şekilde kontrol edebiliriz, bu nedenle prensipte bir çeşit Maxwell'in iblisini yapmak zor değil," diyor Tokyo Üniversitesi'nden masaki Sano.
Araştırmacılar spiral bir merdivenin çok minyatür bir versiyonunu kurdu ve bir molekülün bilgiyi kullanarak bu merdivenden yukarı tırmanmasına neden oldu.
Kurulumda, merdiven aslında potansiyel enerjiden yapılmış ve elektrik alanları kullanılarak oluşturulmuştur. Molekülün bazı termal enerjisi vardı - ısı - bu yüzden dalgalanıp, rastgele yönlerde hareket eder.
Bilim adamları, molekülü fotoğraflamak için yüksek hızlı bir kamera kullandılar. Merdivenleri hareket ettirdiğinde, serbestçe hareket etmelerine izin verdiler, ancak merdivenlerden aşağı doğru hareket ettiğinde, araştırmacılar elektrik alanını kullanarak sanal bir duvar yerleştirerek hareketlerini engellediler.
Sano WordsSideKick.com'a “Parçacık rasgele adımlar atıyor ya da aşağı çıkıyor, ama sadece parçacık merdivenlerden yukarı çıktığı zaman, parçacıkların düşmesini önlemek için merdivenlere biraz duvar koyduk” dedi. "Bu bir Maxwell'in iblisidir."
Parçacık merdiveni yükselttikçe, enerji elde etti, çünkü bir dağa tırmanmaya benzer - daha yüksek bir potansiyele taşındı. Yine de araştırmacılar, parçacığı dağa itmek zorunda kalmamışlardı (yani iş ya da enerji girdiler) - herhangi bir zamanda, tırmanışı yönlendirmek için hangi yöne doğru ilerlediğiyle ilgili bilgileri kullandılar.
Enerji artışı
Araştırmacılar sadece parçacığı merdivenlerden yukarı taşıyabildiler, aynı zamanda ne kadar enerjinin bilgiye dönüştürüldüğünü tam olarak ölçebildiler.
Araştırmacılar sonuçlarını Nature Nature dergisinin 14 Kasım tarihli çevrimiçi baskısında açıklıyorlar.
Derginin aynı sayısında yer alan bir makalesinde, Belçika'daki Hasselt Üniversitesi'nden fizikçi Christian Van den Broeck, yeni çalışmaya katılmamış ve “bilgi-enerjiye dönüşümün doğrudan doğrulanması” olarak adlandırdı.
Deney, bilgi dışında enerji üretmenin mümkün olduğunu gösterse de, pratikte, teknik, enerji krizini en kısa zamanda çözme potansiyeli sunmuyor.
Van den Broeck, "Bu bilgi-enerjiye dönüşüm deneyinin gerçek enerji maliyeti, büyük periferik aygıtlarında (deneyi yürüten doktora öğrencisi de dahil olmak üzere) gizli bir şekilde yatıyor." “Bu şekilde deney, nükleer füzyondan çok daha fazla enerji harcayan bir reaktörde küçük bir enerji çekimi olduğunu hatırlatıyor.”