Il Demone Di Maxwell Converte Le Informazioni In Energia

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Per la prima volta, gli scienziati hanno convertito le informazioni in energia pura, verificando sperimentalmente un esperimento mentale proposto per la prima volta 150 anni fa.

Per la prima volta, gli scienziati hanno convertito le informazioni in energia pura, verificando sperimentalmente un esperimento mentale proposto per la prima volta 150 anni fa.

L'idea fu originariamente formulata dal fisico James Clerk Maxwell, ma ottenne polemiche perché sembrava violare la seconda legge della termodinamica. Messo in termini sperimentali, questa legge afferma che quando l'acqua calda e quella fredda vengono miscelate, alla fine raggiungono una temperatura media di equilibrio.

Maxwell propose che un essere ipotetico (in seguito soprannominato il demone di Maxwell) potesse separare l'acqua in due compartimenti e invertire il processo, isolando le molecole calde dal freddo lasciando solo il più caldo della media attraverso una botola tra i compartimenti.

Poiché l'acqua mista è considerata più disordinata (cioè di maggiore entropia) rispetto all'acqua separata, il demone ha convertito un sistema da uno stato di disturbo a uno stato di ordine, utilizzando solo le informazioni (la conoscenza di quali molecole erano calde e fredde).

Ciò sembrava violare la legge, che afferma anche che l'entropia non dovrebbe diminuire in un sistema isolato. In altre parole, il demone non avrebbe dovuto essere in grado di separare l'acqua calda e fredda senza spendere energia.

Successivamente il fisico ungherese Leó Szilárd propose che il processo non violasse le leggi della fisica, perché il demone avrebbe dovuto effettivamente spendere un po 'di energia per accertare quali molecole fossero calde e fredde.

Mettendolo in azione

Mentre gli scienziati hanno continuato a discutere la teoria, nessuno ha mai messo in pratica l'esperimento.
Recentemente, il fisico Shoichi Toyabe della Chuo University in Giappone e colleghi hanno fatto proprio questo.

"Oggigiorno abbiamo la tecnologia, anche le singole molecole possono essere osservate e possiamo controllare molto piccoli elementi molto rapidamente, quindi in linea di principio non è difficile fare una specie di demone di Maxwell", ha detto il coautore dello studio Masaki Sano dell'Università di Tokyo.

I ricercatori hanno allestito una versione molto in miniatura di una scala a chiocciola e hanno fatto sì che una molecola si arrampicasse su questa scala usando le informazioni.

Nella configurazione, la scala era in realtà costituita da energia potenziale e creata utilizzando campi elettrici. La molecola aveva una certa energia termica - calore - quindi fluttuava, muovendosi in direzioni casuali.

Gli scienziati hanno utilizzato una fotocamera ad alta velocità per fotografare la molecola. Quando è successo salendo le scale, hanno lasciato che si muovesse liberamente, ma quando è successo che si muoveva giù per le scale, i ricercatori hanno bloccato il suo movimento inserendo una parete virtuale usando un campo elettrico.

"È come se la particella stesse facendo passi casuali su o giù, ma solo quando la particella sale le scale, mettiamo un po 'di muro sulle scale per evitare che la particella cada", ha detto Sano a WordsSideKick.com. "Questo è un po 'il demone di Maxwell."

Mentre la particella si muoveva su per le scale, guadagnava energia perché si muoveva in un luogo con un potenziale più elevato, simile alla scalata di una montagna. Tuttavia i ricercatori non hanno mai dovuto spingere la particella su per la montagna (cioè lavorare o immettere energia) - semplicemente hanno usato le informazioni sulla direzione in cui si muovevano in un dato momento per guidare la salita.

Sferzata di energia

Non solo i ricercatori erano in grado di spostare la particella su per le scale, ma erano in grado di misurare con precisione quanta energia veniva convertita dalle informazioni.

I ricercatori descrivono i loro risultati nell'edizione online del 14 novembre della rivista Nature Physics.

In un saggio di accompagnamento nello stesso numero della rivista, il fisico Christian Van den Broeck dell'Università di Hasselt in Belgio, che non era coinvolto nel nuovo studio, lo definì "una verifica diretta della conversione da informazione ad energia".

Mentre l'esperimento stesso mostra che è possibile creare energia a partire dalle informazioni, in pratica, la tecnica non offre il potenziale per risolvere la crisi energetica in tempi brevi.

"Il vero costo energetico di questo esperimento di conversione da informazioni ad energia è piuttosto nascosto nel suo enorme apparato periferico (incluso lo studente di dottorato che sta conducendo l'esperimento)", ha scritto Van den Broeck. "In quanto tale, l'esperimento ricorda di produrre un piccolo colpo di energia dalla fusione nucleare in un reattore che consuma considerevolmente più energia."

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Il Demone Di Maxwell Converte Le Informazioni In Energia

FAQ - 💬

❓ Cosa dicono le 4 equazioni di Maxwell?

👉 In altri termini, le quattro equazioni mostrano come i campi elettrici dinamici, cioè variabili nel tempo, sono in grado di generare campi magnetici e viceversa, unificando così, a livello teorico e in maniera perfettamente simmetrica, l'elettricità con il magnetismo.

❓ Cosa dice la terza equazione di Maxwell?

👉 Il significato fisico della terza equazione di Maxwell nel caso statico è che il campo elettrostatico è un campo conservativo, ovvero il lavoro svolto dalle forze del campo non dipende dal cammino percorso ma soltanto dalla posizione iniziale e da quella finale ed in particolare se posizione iniziale e finale ...

❓ Cosa spiega l'equazione di Dirac?

👉 Quest' equazione descrive l' equivalenza tra massa ed energia E; dunque, significa che la radiazione o interazione (vale a dire l' energia) può trasformarsi in massa (in particelle) e, al contrario, le particelle (massa) possono distruggersi producendo energia.

❓ Cosa afferma la seconda equazione di Maxwell?

👉 Il significato fisico della seconda di equazione di Maxwell, cioè del teorema di Gauss per il campo magnetico è il seguente:le linee di campo magnetico sono sempre linee chiuse, si originano nel polo nord di un magnete e convergono verso il polo sud.

❓ A cosa serve la delta di Dirac?

👉 Viene utilizzata per rappresentare approssimativamente fenomeni come i picchi alti e stretti di alcune funzioni o le loro discontinuità: è lo stesso tipo di astrazione che si fa per la carica puntiforme, la massa puntiforme, l'elettrone puntiforme.

❓ Perché sono importanti le equazioni di Maxwell?

👉 Le equazioni di Maxwell sono di fondamentale importanza in quanto riassumono tutte le proprietà dei campi elettrico e magnetico e permettono di prevedere l'esistenza delle onde elettromagnetiche.


Supplemento Di Video: MA LA REALTA' ESISTE ? E SE FOSSIMO IN UN MATRIX QUANTICO?.




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