Estoy poseído. Sí, con el pensamiento de que, si no es en realidad un Demonio de Maxwell, entonces se abriría la insignificante ponderado de la puerta, que en última instancia por la segunda ley inválida. Pero realmente la segunda ley puede ser válida? Este no es mi pregunta. Es una ley universal. Así que, ¿cuál debería ser la lógica de que el Demonio iba a fallar?? Por favor, no digas que el trabajo debe hacerse para abrir la puerta. La puerta es tan ligera que insignificante se realiza el trabajo.
Respuestas
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La resolución de Maxwell demon paradoja se entiende mayoritariamente a través de Landauer del principio, y es una de las más complejas aplicaciones de la ciencia de la información a la física. Landauer del principio afirma que el borrado de la información de un sistema físico que siempre requieren de la realización de trabajo, y en particular requerirá, al menos, $$k_B T \ln(2)$$
de energía que se gasta y finalmente liberada en forma de calor. El concepto de "borrado de la información", es relativamente difícil, pero hay algunos muy sólidos fundamentos para pensar que este principio es correcto.
Para aplicar para el demonio, usted debe darse cuenta de que el demonio se compone de (al menos) dos partes: un sensor para detectar cuando las partículas están llegando, y un actuador para moverse de la puerta. Para el demonio para que funcione correctamente, el actuador debe actuar en la actual instrucción del sensor, en lugar de la anterior, por lo que debe olvidarse de instrucciones tan pronto como una nueva. Esto toma un poco de trabajo: hay algún tipo de sistema de codificación de un poco y va a tomar algún costo de la energía para mover de un tirón.
Ahora, hay algunas críticas de Landauer del principio, y no está completamente claro si es dependiente de la Segunda Ley de la Termodinámica o si se puede probar de forma independiente; véase un ejemplo en este documento (doi). Sin embargo, incluso si es una reafirmación de la Segunda Ley, que lleva un considerable poder explicativo, en el que aclara cómo la Segunda Ley prohíbe el demonio de la operación.
WetSavannaAnimal aka Rod Vance
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Cuatro adiciones a otras respuestas y sus preguntas:
Estoy de acuerdo con tus pensamientos acerca de la puerta. En principio, no puede ser arbitrariamente cerca de pérdidas.
La obra costo de no surgir en saber cuando abre la puerta, es decir, en la medición del estado de las partículas de los gases. Este fue en realidad lo que Leo Szilard pensamiento, como se discutió en 1929 en L Szilard, "Über die entropieverminderung en einem thermodynamischen sistema bei eingriffen intelligenter wesen (en la reducción de la entropía en un sistema termodinámico por la intervención de seres inteligentes)", Zeitschrift für Physik 53 (1929), pp840-856.
Un par de palabras para explicar Emilio Pisanty la Respuesta de más. Landauer principio puede ser considerado como viene en última instancia de la reversibilidad de los sistemas físicos. Se puede sustituir el Demonio con un sencillo de tres-estado de la máquina de estados finitos y de hecho esto ha sido hecho en el laboratorio, ver Shoichi Toyabe; Takahiro Sagawa; Masahito Ueda; Eiro Muneyuki; Masaki Sano, "Información de calor del motor: la conversión de la información a la energía mediante el control de retroalimentación", la Naturaleza Física 6(2010), no. 12, pp988-992.. Al concebir al Demonio de Maxwell de esta manera como un extremadamente simple y mecanicista de la máquina de estado, nos elegantemente decir Szilard del Intelligenter Wesen a hit the road Jack y desterrar de una vez por todas de hablar de la "inteligencia" y "conciencia" de estos debates. La información en los sistemas reales, tales como el estado de esta máquina de estados finitos, debe ser codificada como estados físicos del sistema. Ahora, si la memoria de la computadora se borra, o se sobrescribe, esto debe significar que los bits se codifican ha de viento de hasta codificado lugar en los estados de la ahora sutilmente cambiado asunto del Demonio de Maxwell - el equipo - si aceptamos la reversibilidad de las leyes de la física en el nivel microscópico: una simulación podría calcular cualquier estado anterior de un sistema físico a partir de una especificación completa de cualquiera de los anteriores o posteriores estado. Los sistemas físicos tienen un número finito de información de capacidad de almacenamiento - una de las maneras en que su información de impregnación de la capacidad puede ser aumentada es por el calentamiento de ellos (creo que de un oscilador cuántico - a medida que se calienta, se puede acceder a más y más estados y por lo tanto puede codificar más información). Así que, como el Demonio "olvidó" más y más bits, el material que necesitaría para llegar a ser más y más thermalised a ceder más espacio de almacenamiento para el "olvido" de la información. El Demonio iba a dejar de trabajar, o que sería necesario para hacer el trabajo a expulsar el exceso de entropía. Podemos resumir este proceso: el contenido de la información de que el gas ha sido la disminución de la acción del Demonio y de la puerta; esta información de manera efectiva "fluía" del gas, el equipo interno de los estados, a continuación, el equipo de la materia que lo rodea. Digo más sobre todo esto en mi respuesta a la pregunta "¿Cómo puede la microstates ser medido con cero gasto de energía?" aquí
Creo que James Clerk Maxwell en realidad, concebido por el Demonio para demostrar el carácter estadístico de la segunda ley: que, en principio, podría ser violado por una "inteligencia". COMO sabemos ahora, la segunda ley sigue en pie.
Una de las mejores referencias en torno a esta materia es el de Charles Bennett revisión del papel:
Count Iblis
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También se puede pensar en esto en términos de información, sin la invocación de la termodinámica desde el principio. Por lo tanto, sólo tiene un sistema, y no saber exactamente el estado físico en que se encuentra. Si podemos entonces considerar que el sistema, incluyendo todas las características necesarias para operar de Maxwell demon como un hecho totalmente aislado del sistema, de tal manera que incluso cuántica decoherencia es inhibida, a continuación, se va a evolucionar en el tiempo de acuerdo a la unitaria tiempo de evolución. Esto significa que hay un uno a un mapa de la final a estados iniciales, no es posible que dos físicamente diferentes estados iniciales para evolucionar al mismo estado final.
En particular, esto significa que usted no puede tener $N$ de tales sistemas, cada uno en un estado diferente y terminar con estos sistemas se en $M$ posibles estados finales si $M<N$. Para Maxwell demon para ser eficaz requiere, por tanto, para compensar el menor número de estados físicos, se puede almacenar información en su propia memoria o volcado en otro lugar. En estos casos, el número total de estados sigue siendo el mismo, es sólo que a parte de que el sistema es el gas que nos interesa, que termina en una de un menor número de posibles estados finales.
La única cosa que Maxwell demon puede hacer que sea imposible de acuerdo a los convencionales de la termodinámica es dejar que un sistema evolucione a su exacta de la mecánica cuántica el estado del suelo, es decir, es fresco (precisamente) el cero absoluto. Con sólo termodinámico convencional significa que usted no puede hacer esto, porque para enfriar algo, o hay algo más fresco para empezar o debe dejar que el sistema realice el trabajo. Obviamente, el primer caso no va a ayudar al intentar enfriar algo, precisamente, el cero absoluto y en el último caso, la entropía se mantiene constante en el mejor.
La razón por la que thermodyamics puede ser violado en este caso es debido a que en la termodinámica hacemos la suposición de que el enorme número de grados de libertad de un sistema, sólo tiene un par de parámetros externos disponibles para manipular el sistema. Maxwell demon es obvio que no se pegue a esta regla, sin embargo, que no se escape unitario tiempo de evolución y de alguna manera permitir dos diferentes estados iniciales para evolucionar al mismo estado final.
Lisa
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Los problemas de el Demonio viene de la aleatoriedad. La segunda ley de la termodinámica se acaba de decir, que el azar es la difusión a través de cualquier agujero y cualquier obstáculo. Porque de lo aleatoriedad.
Si usted pone muy complejo de bloqueo en el camino de la aleatoriedad, se encontró que la combinación más pronto o más tarde. Es solo cuestión de tiempo.
Por lo tanto, si el Demonio de la interacción con el mundo exterior, una aleatoriedad puede encontrar una manera de entrar en el Demonio, en sus entrañas. Una vez que va a estar en el interior, que se perturbe el trabajo de Demonio y en el momento, él estará en equilibrio térmico con el medio ambiente.
Este es el tema del Demonio anatomía, ¿qué tan estable es, en las circunstancias de la constante de atacar por la aleatoriedad.
La aleatoriedad puede causar molécula de golpear Demonio del cuerpo. Va a soportar? No se equivoque en la puerta de su casa en el momento de golpear? Qué buen Demonio será después de mil millones de visitas?
La aleatoriedad puede causar Demonio a error acerca de las moléculas. ¿Y si el Demonio se encontró una rápida molécula y abrió la puerta a pasar, pero al momento siguiente, una molécula fue golpeado por otra molécula y se volvió lento? El demonio va a pasar mal molécula. Una vez que el Demonio va a hacer millones de errores, no que él se enfada y comienza a trabajar en reversa?
La separación de las moléculas de un largo tiempo, al cerrar y abrir la puerta durante horas y horas, no el Demonio de turno cansado? Puede ser que se decida a jugar al tenis en algún momento? No que su cerebro se vuelve loca y al azar?
Usted ve, que nada real puede caber el trabajo.
Pero si tenemos "absoluta" Demonio, entonces, por supuesto, él puede hacer el trabajo.
Los siguientes son los requisitos para ser candidato para el Demonio del trabajo:
1) se debe tener peso y la fricción de la puerta
2) debería tener algunas de radar que detecta la molécula de la posición y la velocidad, pero nunca la afectan; en particular, el radar de rayos nunca emitida por error y nunca inserción de moléculas de
3) debe soportar los golpes de las moléculas de su cuerpo y a seguir trabajando
En términos de la termodinámica, tales Demonio sería sólo una fuente infinita de energía. Se proporcionará el fin de nuestro mundo y de resistir a cualquier caos para penetrar dentro de él y desde dentro de él.
