麥克斯韋的妖-資料下載頁
2025-08-16 00:38本頁面
【正文】 放出極少的熱量，該能量大小即為蘭道爾的閾值，與環(huán)境溫度成比例。 ? 魯茲解釋說，刪除信息將兩種可能狀態(tài)壓縮為一種狀態(tài)，正是這種信息壓縮導(dǎo)致熱量散發(fā)?，F(xiàn)在看來，他的研究證明了蘭道爾的理論確實(shí)是正確的。近半個(gè)世紀(jì)以來，蘭道爾的理論一直飽受那些理論家的詬病，但這篇論文為該理論首次提供了實(shí)驗(yàn)例證。 ? 為了檢驗(yàn)該理論，研究人員構(gòu)造了一個(gè)簡(jiǎn)單的包含兩個(gè)狀態(tài)的單比特：用顯微鏡觀測(cè)，激光束構(gòu)造“光陷阱”困住小硅球，該“陷阱”有兩個(gè)可容納小球的凹點(diǎn)，分別表示狀態(tài) 1和 0，中間有一道由能量做成的“山峰”將兩個(gè)凹處隔開。當(dāng)能量峰不太高時(shí)，硅球可以在這倆個(gè)狀態(tài)間跳躍切換。研究人員通過調(diào)節(jié)激光功率大小來控制能量峰的高度，輕微的移動(dòng)包含著小硅球的凹點(diǎn)，使其離開激光的焦點(diǎn)，傾斜其中一個(gè)凹點(diǎn)，使得硅球從一個(gè)凹點(diǎn)進(jìn)入另外的凹點(diǎn)，完成狀態(tài)切換。 ? 研究人員通過觀察硅球在一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換和重置比特位的周期里的位置和移動(dòng)速度，計(jì)算出散發(fā)能量具體的數(shù)值。蘭德爾的閾值只適用與比特重置進(jìn)行無限慢的情況，而魯茲和同事發(fā)現(xiàn)，當(dāng)他們用更長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換周期時(shí)，能量散發(fā)量會(huì)越小，并逐漸趨于穩(wěn)定，平衡等同于蘭德爾所預(yù)計(jì)的量值。 ? 蘭德爾的實(shí)驗(yàn)，為麥克斯韋妖不能實(shí)現(xiàn)首次給出了個(gè)令人信服的理由?！澳Ч怼毙枰脸ɑ蛘呖梢哉f“遺忘”）過去每次操作先要選擇哪個(gè)分子的信息，這樣的信息擦除會(huì)釋放出熱量，并增加了熵，熵的增量比惡魔為了平衡熵而失去的量還多。 ? 應(yīng)當(dāng)說，在日常生活中沒有人見過這現(xiàn)象，但是麥克斯韋小妖又似乎難以辯駁，直到二十世紀(jì) 50年代利用 信息熵概念 ，人們才弄清楚小妖并不能推翻熱力學(xué)第二定律，原因在于小妖要想識(shí)別分子運(yùn)動(dòng)的快慢，完成分子動(dòng)能的有效轉(zhuǎn)移，就需要消耗能量獲得分子的運(yùn)動(dòng)信息，而且從信息論的角度來看，小妖為此花費(fèi)的能量將多于它完成這種轉(zhuǎn)移后系統(tǒng)增加的能量，整個(gè)系統(tǒng)的熵還是增加的。其實(shí)，麥克斯韋妖只是開放系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，靠外界輸入能量或信息執(zhí)行某種任務(wù)，并不違背熱力學(xué)第二定律。熱力學(xué)第二定律仍未打破。 ? 純屬臆想的麥克斯韋妖已被證明是無能的，多年來它被作為子虛烏有的“從無序向有序轉(zhuǎn)變能力”的代名詞。麥克斯韋妖的不存在和自然界普遍的自發(fā)熵增觀念，成為人們心目中兩個(gè)相互等價(jià)的牢固觀念
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