 |
| Κρεμασμένη κουρτίνα διαλύεται στο φώς. Η τάξη χάνεται και η εντροπία αυξάνεται. By Cisum.ili.dilm - Own work, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=11424439 |
Ερευνητές στο Argonne National Laboratory πιστεύουν ότι έχουν βρει έναν τρόπο για να «παρακάμψουν τοπικά» τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής, ο οποίος αναφέρει ότι η εντροπία σε ένα απομονωμένο σύστημα πρέπει πάντα να αυξάνεται με την πάροδο του χρόνου. Ο δεύτερος νόμος καθιστά την κατασκευή των αεικινήτων (Μηχανές που μπορούν να συνεχίσουν να λειτουργούν για πάντα χωρίς πηγή ενέργειας) αδύνατη. Αν όμως, ο νόμος δεν είναι απαράβατος, κάτι τέτοιο μπορεί να αλλάξει.
«Παρά το γεγονός ότι η παραβίαση του δεύτερου νόμου είναι μόνο σε τοπική κλίμακα, οι συνέπειες πηγαίνουν πολύ μακριά. Αυτό μας παρέχει μια πλατφόρμα για την πρακτική υλοποίηση ενός κβαντικού δαίμονα του Maxwell , οι οποίες θα μπορούσαν να καταστήσει δυνατή μια τοπική κβαντική αέναη κίνηση.» υποστήριξε σε δήλωσή του ο ερευνητής Valerii Vinokur του Argonne.
Ο δαίμονας του Μάξγουελ ήταν μια θεωρητική οντότητα, ένα πείραμα σκέψης, που χρησιμοποιείται για να φανταστεί κανείς έναν τρόπο να παραβιάζει το δεύτερο νόμο. Ο δαίμονας κάθεται στη μέση των δύο δωματίων με αέρια και ελέγχει την πόρτα από το πρώτο δωμάτιο στο δεύτερο. Ανοίγει και κλείνει την πόρτα έτσι ώστε μόνο γρήγορα κινούμενα σωματίδια να μπορούν να γλιστρήσουν μέσα στο δεύτερο δωμάτιο. Τα σωματίδια που κινούνται πιο γρήγορα είναι θερμότερα, έτσι ώστε το δεύτερο δωμάτιο θερμαίνεται και το πρώτο δωμάτιο κρυώνει. Ο δαίμονας, ως εκ τούτου, καταφέρνει να σπάσει το δεύτερο νόμο: η εντροπία, σε αυτό το νοητικό πείραμα, μειώνεται .
Εάν όμως, αφήσει την πόρτα ανάμεσα στα δύο αυτά δωμάτια ανοιχτή , η θερμοκρασία σύντομα θα εξισωθεί. (Όπως όταν σας πέσουν κανα δυό παγάκια σε ένα ζεστό φλιτζάνι καφέ.) Αυτό είναι γνωστό ως το H-theorem που εισηγήθηκε ο Boltzmann το 1872. Αν και οι επιστήμονες γνώριζαν ότι το H-theorem ισχύει, οι φυσικοί δεν έχουν πραγματικά εξηγήσει το πώς ή γιατί ισχύει. Οι ερευνητές στο Argonne πήραν μια σύγχρονη εκδοχή του θεωρήματος, το συνέδεσαν με την κβαντική θεωρία πληροφοριών, και έτσι ήταν σε θέση να οραματιστούν καταστάσεις στις οποίες η εντροπία δεν θα αυξηθεί . Βρήκαν έναν τρόπο να «σχηματοποιήσουν το πως αυτές οι όμορφες αφηρημένες μαθηματικές θεωρίες θα μπορούσαν να συνδεθούν με την χονδροειδή μας πραγματικότητα», όπως εξηγεί ο Vinokur.
Έπειτα οι ερευνητές σχεδιάζουν να τρέξουν μερικά πραγματικά πειράματα, για να δούμε αν οι θεωρίες τους μπορούν να έχουν αποτελέσματα.
«Η έρευνα αυτή μας επέτρεψε να διατυπώσουμε το κβαντικό Η-theorem με τρόπο που να σχετίζεται με πράγματα που θα μπορούσαν να παρατηρηθούν. Έτσι δημιουργείται μια σύνδεση ανάμεσα σε καλά τεκμηριωμένες διαδικασίες της κβαντικής φυσικής και τα κβαντοθεωρητικά κανάλια που απαρτίζουν τη κβαντική θεωρία πληροφοριών» δήλωσε ένας άλλος ερευνητής .
Αυτοί οι ερευνητές του Argonne National Laboratory πιστεύουν ότι έχουν βρει έναν τρόπο να κάνουν έναν κβαντικό δαίμονα του Μάξγουελ. Για παράδειγμα ένα ψυγείο που να ψύχει σε μια περιοχή ενώ η απαιτούμενη ενέργεια να καταναλώνεται σε μια άλλη περιοχή.