日中関係

面白い記事を見つけました。

http://www.yomiuri.co.jp/adv/chuo/research/20110113.htm




＜実際にすべての物質は温度に応じて揺らいでいて、その揺らぎは熱揺らぎと呼ばれます。例えば水中の水分子は１秒間に1013回も衝突しながら平均して秒速数百ｍで動いています。この水分子の衝突に突き動かされてマイクロメートル程度の大きさの粒子は水中でブラウン運動と呼ばれる不規則な動きを絶えず示します。このブラウン運動も熱揺らぎの一つです。

　 したがって気体の入った容器の右を熱く、左を冷たくして温度差を作るには、平均の速さより速く動く気体の分子を右に、遅く動く分子を左に集めればよいのです。

　 そこでマックスウェルは容器の左右を仕切る扉を開閉する一匹の悪魔を考えました。この悪魔は右の部屋から遅い気体分子がくると扉を素早く開閉して左の部屋に通し、左の部屋から速い気体分子がくるとまた扉を素早く開閉し右の部屋に通すとしました。これを繰り返せば容器の右には速い気体分子、左には遅い気体分子が集まるでしょう。つまり左右に温度差が出来ることになります。

　 気体分子は何にも触れずに扉を通過するのでエネルギーはもらいません。つまり、マックスウェルの悪魔がいると容器の中の気体分子はエネルギーをもらわないで、しかも容器の左右に温度差が出来るのです。これは前述のクラウジウスの原理を破るように見えます。そのため、このマックスウェルの悪魔は１８６７年の提案以来大論争を引き起こしてきました。しかしどこかにトリックがあるはずです。

　 そこでもう一度マックスウェルの悪魔がしていることを整理すると、

1. 気体粒子の速度を観測する。
2. 観測して得た情報を記憶する。
3. 扉を操作して気体分子を通過させる。
4. 先に得た記憶を消去して次の粒子の到来に備える。

このうち扉の操作では粒子のエネルギーが変化しないことは先に説明しました。すると熱力学第２法則に反さずに悪魔が働くには１、２、４のステップのどこかでエネルギーを使うはずです。しかしこれらのステップは本質的に情報が絡む話で、当時物理学の中に情報というものはありませんでした。

　 この問題にひとまずの解決が与えられたのは１９６１年に発見されたランダウアーの原理によってです。ランダウアーは４．の情報の消去のステップにエネルギーがいることを示しました。さらに２００９年に今回の研究の主役の一人である沙川さんが上田先生とともに取得と消去をあわせた情報のやりとりに必要なエネルギーには一定の制限があることを示し、これによってマックスウェルの悪魔は実はこっそりエネルギーを使っていたことが発覚したのです。したがって「マックスウェルの悪魔の実現」は、現在の理解では「エネルギーを使って情報を得、気体分子に直接働きかけることなくその動きを制御すること」になります＜＜


”マックスウェルの悪魔”と云う天使（ドラえもん）がいれば、この世にエネルギー問題は存在しません。


＜ 1. 気体粒子の速度を観測する。＞
えーと、観測する方法としてメジャーなのは、光子を当てて、その反射光を観測するとのつもりであれば、残念ながら光子を当て観測する行為そのものがエネルギーを喰います。
光より早く、質量もない、反射体に何も干渉しないタキオン粒子を用いれば可能かもしれませんが、そんな物自体そもそも観測出来ません。


＜ 2. 観測して得た情報を記憶する。＞

情報を記録する方法として、この世で可能な方法は、エントロピーの差をもって記録する方法です。エントロピーの差を生む事自体、エネルギーを使いますが。

＜3. 扉を操作して気体分子を通過させる。＞
早い粒子だけを通し、遅い粒子を遮断させるつー行為、エントロピーの差を生む事自体にエネルギーを使います。

＜4. 先に得た記憶を消去して次の粒子の到来に備える。＞
情報を消去すれば、エネルギーを得る事ができましょうが、次の粒子の到来に備えるつー、情報を記憶し時間を待つ事自体にエネルギーを使います。




そもそも、こんなアホな事が可能なのでしょうか？
錬金術みたいでつ。

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