Demon Maxwella

Z Wikipedii

Demon Maxwella hipotetyczna istota zaproponowana przez Jamesa Clerka Maxwella, jako rodzaj eksperymentu myślowego, mającego unaocznić sens fizyczny drugiej zasady termodynamiki, zabraniającej, między innymi powstania znacznej różnicy temperatur dwóch, odizolowanych od otoczenia ciał mających pierwotnie tę samą temperaturę i mogących swobodnie wymieniać między sobą ciepło lub masę. Precyzyjniej mówiąc, bez demona, żaden układ termodynamicznie izolowany nie może zmniejszać swojej entropii.

Oryginalna definicja demona została podana przez jego autora w 1867 r.:

"... jeśli wyobrazimy sobie istotę potrafiącą podążać za każdą molekułą z osobna to taka istota, mimo iż posiadałaby takie same atrybuty istnienia jak my, byłaby zdolna do czynów, które są dla nas niewykonalne. Jak dowiedliśmy, cząsteczki w naczyniu pełnym powietrza w stałej temperaturze poruszają się z najróżniejszymi prędkościami, jednakże średnia prędkość dowolnej dużej, losowo wybranej ich liczby jest zawsze niemal jednakowa. Wyobraźmy sobie, że naczynie to jest podzielone na dwie części A i B przegrodą w której znajduje się mały otwór i naszą istotę zdolną widzieć pojedyncze cząsteczki, która otwiera i zamyka ten otwór, tak aby przepuszczać tylko szybsze cząsteczki z A do B i tylko wolniejsze z B do A. Będzie ona zatem, bez wydatkowania pracy zwiększała temperaturę B i zmniejszała A, w sprzeczności z drugim prawem termodynamiki" [1]

Możliwość istnienia demona Maxwella stanowiła swoisty paradoks termodynamiki. W 1929 r. Leó Szilárd i niezależnie Léon Brillouin zasugerowali rozwiązanie tego paradoksu przy pomocy teorii pomiaru. Wg Szilárda demon Maxwella musiałby wydatkować energię na dokonywanie pomiaru prędkości cząsteczek i jednocześnie stanowiłby część układu termodynamicznego, w którym zaburzałby równowagę przez selekcjonowanie cząsteczek. Źródło energii wydatkowanej na pomiar przez demona musiałoby zatem również być częścią tego układu. Jakkolwiek demon zmniejszyłby entropię w zbiorniku powietrza to jednak odbyłoby się to kosztem wzrostu entropii jego źródła energii i bilans entropii całego układu nadal pozostawałby dodatni.

W 1960 r. Rolf Landauer stwierdził jednak, że teoretycznie możliwe jest jednak dokonanie pomiaru bez zwiększania entropii układu pod warunkiem, że pomiar odbywałby się w oparciu o dowolne zjawisko odwracalne termodynamicznie w skali czasu proporcjonalnej do szybkości procesu selekcji tych cząsteczek. W 1982 r. Charlesa H. Bennett obronił jednak koncepcję Szilarda stosując do niej teorię informacji. Zakładając nawet, że demon potrafi dokonywać pomiaru prędkości cząsteczek stosując do tego jakieś zjawisko odwracalne musi on gdzieś gromadzić informacje o tych prędkościach. Można przyjąć nawet, że potrafi on gromadzić informację stosując do tego celu zjawisko odwracalne termodynamicznie, a zatem gromadzenie informacji będzie również zmniejszać entropię całego układu. Zakładając jednak, że jego pamięć ma skończoną pojemność, będzie on musiał w końcu zacząć ją kasować. Kasowanie informacji jest zawsze procesem nieodwracalnym termodynamicznie, a zatem w końcu doprowadzi do wzrostu entropii całego układu składającego się z naczynia z powietrzem, demona i jego gigantycznej pamięci. Można więc powiedzieć, że demon może funkcjonować, ale nie bez końca i kiedyś musi się wreszcie "poddać". [2].

W istocie, w przyrodzie istnieje wiele zjawisk, które czasowo działają tak jak demon Maxwella, tzn. są zdolne do samoorganizacji, pozornie przeczącej II zasadzie termodynamiki. Najlepszym tego przykładem są wszystkie istoty żywe. Tego rodzaju zjawiska nie zachodzą jednak nigdy w układach izolowanych termodynamicznie i możliwość samoorganizacji czerpią zawsze ze wzrostu entropii otoczenia. Ponownie najlepszym przykładem tego są istoty żywe, które porządkują się wewnętrznie kosztem wzrostu entropii otoczenia w postaci np: przetwarzania żywności w odchody.

Gorące krzesło Urbańskiego

Sławomir Siwek z zarządu TVP ma największe szanse na zastąpienie prezesa telewizji Andrzeja Urbańskiego.

Lech nagradza złego króla

Król Arabii Saudyjskiej Abdullah bin Abdulaziz Al Saud otrzyma przyznawaną po raz pierwszy Nagrodę Lecha Wałęsy. Decyzja kapituły nagrody wywołuje kontrowersje.

SLD pomoże odsunąć PiS od mediów

- Drugiego weta do ustawy medialnej nie poprzemy - mówi „Gazecie” wicemarszałek Sejmu Jerzy Szmajdziński (SLD). - Bo mamy wolę, by jak najszybciej rozbić PiS-owski układ w mediach publicznych

Gej z orędzia chce się spotkać z Lechem Kaczyńskim

Brendan Fay, gej wykorzystany przez prezydenta w marcowym orędziu o ratyfikacji Traktatu Lizbońskiego, ubiega się o wizytę u Lecha Kaczyńskiego - pisze "Newsweek" na stronie internetowej.

''Fakty'' TVN bardziej popularne od ''Wiadomości'' TVP

Udział "Faktów" w grupie 4+ wyniósł w listopadzie br. 30,41 procent, jako jedyne w rankingu zanotowały wzrost udziału w rynku w stosunku do listopada 2007 roku. W tym samym miesiącu "Wiadomości" włączyło 30,17 proc. telewidzów.

Kownacki: Złożono zażalenie ws. nazwania prezydenta chamem

Szef Kancelarii Prezydenta Piotr Kownacki powiedział, że zostało już złożone zażalenie na umorzenie przez prokuraturę śledztwa dotyczącego wypowiedzi posła PO Janusza Palikota, który powiedział, że uważa prezydenta Lecha Kaczyńskiego "za chama".

Bierze stypendium z 14 (!) kierunków studiów

Olsztyńska uczelnia ma w swoich szeregach żaka, który studiuje na... czternastu kierunkach. Luka w prawie sprawia, że na każdym z nich może pobierać stypendium dla osób niepełnosprawnych. Dzięki temu od początku 2008 roku zdążył dostać już ponad 10 tys. zł.

Kraków: Obława na włamywaczy, którzy potrącili policjanta

W Krakowie trwa obława na włamywaczy, którzy uciekając potrącili samochodem policjanta, który doznał niegroźnych obrażeń.

Roman Polański ma szansę na oczyszczenie z zarzutów o gwałt?

Prawnicy Romana Polańskiego zwrócili się do do sądu w Los Angeles o oddalenie zarzutu stosunku seksualnego z 13- letnią dziewczynką. Profesor Piotr Kruszyński uważa, że naruszenie procedur przez amerykańskiego sędziego może być podstawą oczyszczenia Polańskiego z zarzutów sprzed 30 lat. Prawnik podkreśla jednak, że dowiedzenie tego może być trudne.

Burzliwa debata w Sejmie ws. odwołania marszałka Komorowskiego

Brak szacunku do głowy państwa, prorosyjskość, brak poczucia solidarności narodowej, związki z WSI, mentorsko-rezonerska tendencja - to tylko niektóre z cech, jakie Jarosław Kaczyński przypisał Bronisławowi Komorowskiemu przedstawiając w imieniu PiS-u wniosek o jego odwołanie. Komorowski odpowiada, że tego typu "insynuacje to potwarz i podłość". - Czy można mówić tak superpodle? - pytał Komorowski.