«Մաքսվելի հրեշ»–ի խմբագրումների տարբերություն

Content deleted Content added
չ Ռոբոտ․ Տեքստի ավտոմատ փոխարինում (-http://books.google.com/ +https://books.google.am/)
չ clean up, փոխարինվեց: ) - → ), (2) oգտվելով ԱՎԲ
Տող 1.
'''Մաքսվելի հրեշ''', 1867 թվականի մտավոր փորձ և այդ փորձի գլխավոր հերոս՝ մանր չափսերի բանական, երևակայելի արարած, որը հորինել է բրիտանացի ֆիզիկոս [[Ջեյմս Մաքսվել|Ջեյմս Քլարք Մաքսվելը]], որպեսզի ցույց տա [[Ջերմադինամիկայիջերմադինամիկայի երկրորդ օրենք|ջերմադինամիկայի երկրորդ օրենքի]]ի թվացյալ պարադոքսը։
 
== Պարադոքսի էություն ==
[[Պատկեր:Maxwell's demon.svg|մինի|376x376փքս|Ամքսվելի հրեշի պատկերավոր նկարագրությունը]]
Մտավոր փորձը հետևյալն է․ ենթադրենք՝ [[Գազ|գազովգազ]]ով լի անոթը անանցանելի պատով բաժանված է երկու մասի՝ աջ և ձախ։ Պատը բացվող և փակվող անցք ունի (այսպես կոչված Մաքսվելի հրեշը), որը թույլ է տալիս գազի (տաք) արագ [[Մոլեկուլ|մոլեկուլներինմոլեկուլ]]ներին տեղափոխվել միայն ձախից աջ, իսկ դանդաղ (սառը) մոլեկուլներին՝ միայն աջից ձախ։ Եվ այսպես՝ երկար ժամանակ հետո «տաք» (արագ) մոլեկուլները կլինեն աջ մասում, իսկ «սառը» մոլեկուլները՝ ձախ։
 
Այդ կերպ՝ ստացվում է, որ Մաքսվելի հրեշը թույլ է տալիս տաքացնել անոթի աջ կողմը և սառեցնել ձախը՝ առանց համակարգին ավելորդ [[էներգիա]] տալու։ Ձախ և աջ մասերից կազմված անոթի սկզբնական վիճակի դեպքում համակարգի [[Էնտրոպիա (թերմոդինամիկա)|էնտրոպիան]] ավելին է, քան վերջնական վիճակի դեպքում, որը հակասում է փակ համակարգերում էնտրոպիայի չնվազելու [[Ջերմադինամիկական հավասարակշռություն|ջերմադինամիկական]] սկզբունքին։
Տող 9.
Պարադոքսը լուծելի է, եթե փակ համակարգը դիտարկենք այնպես, որ համակարգի մեջ մտնի նաև անոթը և Մաքսվելի հրեշը։ Մաքսվելի հրեշի գործելու համար հարակավոր է նրան էներգիա փոխանցել լրացուցիչ աղբյուրից։ Հենց այդ էներգիայի հաշվին է, որ տեղի է ունենում տաք և սառը մոլեկուլների առանձնացումը անոթում, այսինքն՝ անցումը ավելի քիչ էնտրոպիայով վիճակի։ Պարադոքսի մանրակրկիտ վերլուծությունը՝ նրա՝ մեխանիկական իրագործմամբ (արգելանիվ և շնիկ), ներկայացված է ֆիզիկայի մասին [[Ռիչարդ Ֆեյնման|Ֆեյնմայնան]] Դասախոսությունների 4-րդ մասում, նաև Ֆեյնմանի հայտնի «Ֆիզիկական օրենքների բնույթը» դասախոսություններում<ref>''Фейнман P.'', Характер физических законов. Библиотечка «КВАНТ», Выпуск 62. — М.: Наука, Изд. второе, исправленное, 1987; [http://vivovoco.astronet.ru/VV/Q_PROJECT/FEYNMAN/LECTURE5.HTM Лекция 5. Различие прошлого и будущего.]</ref>։
 
[[Ինֆորմացիայի տեսություն|Ինֆորմացիայի տեսության]] զարգացմանը զուգընթաց՝ պարզվեց, որ չափման գործընթացը կարող է և չհանգեցնել էնտրոպիայի աճին, պայմանով, որ այն լինի հակառակ ուղղությամբ։ Սակայն այդ դեպքում հրեշը պետք է հիշի արագությունների չափումների արդյունքները ([[Հիշողություն|հիշողությունիցհիշողություն]]ից ջնջելու դեպքում գործընթացը անդառանալի է դառնում)։ Քանի որ հիշողությունը անվեջ չէ, որոշակի պահին հրեշը ստիպված է լինելու ջնջել հին արդյունքները, որը և վերջիվերջո հանգեցնում է ամբողջ համակարգի էնտրոպիայի աճին<ref>Leff, Harvey S. and Andrew F. Rex. ''Maxwell’s Demon 2: Entropy, Classical and Quantum Information, Computing''. CRC Press, 2002, ISBN 0750307595,[https://books.google.am/books?id=VNKCsQt75_UC&printsec=frontcover&dq=Maxwell%27s+Demon+2:+Entropy,+Classical+and+Quantum+Information,+Computing Google books link page 370].</ref><ref>''[[Кадомцев, Борис Борисович|Б. Б. Кадомцев]]'' [http://ufn.ru/ru/articles/1994/5/a/ "Динамика и информация"], [[Успехи физических наук]], т. 164, 1994, № 5, с. 450—530</ref><ref>''Ч. Г. Беннет'' "Демоны, двигатели и второе начало термодинамики", [[В мире науки]], 53, 1988, № 1</ref>։
 
2010 թվականին մտավոր փորձը հաջողվեց իրականցնել Թյու ({{lang-ja|中央大学}}) համալսարանի և [[Տոկիոյի համալսարան|Տոկիոյի համալսարանի]]ի ֆիզիկոսներին<ref>{{cite web
| datepublished = 16.11.2010
| url = http://www.membrana.ru/lenta/?10887
Տող 20.
}}</ref><ref>[http://www.chuo-u.ac.jp/chuo-u/pressrelease_files/kouho_926d762ef5d729c7544d1276739468c5_1289788403.pdf プレスリリース | 中央大学<!-- Заголовок добавлен ботом -->]</ref>։
 
2015 թվականին Մաքսվելի ինքնավար հրեշը իրագործվել է [[Գերհաղորդականություն|գերհաղորդիչ]] [[Ալյումին|ալյումինեալյումին]]ե ելքերով մի [[Էլեկտրոն|էլեկտրոնանոցէլեկտրոն]]անոց [[Տրանզիստոր|տրանզիստորիտրանզիստոր]]ի տեսքով։ Այդ սարքը թույլ է տալիս մեծ քանակությամբ չափումներ կատարել՝ շատ փոքր ժամանակահատվածում<ref>[http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.115.260602 Phys. Rev. Lett. 115, 260602 (2015), - On-Chip Maxwell's Demon as an Information-Powered Refrigerator<!-- Заголовок добавлен ботом -->]</ref><ref>[http://lenta.ru/news/2016/01/13/demon/ Физики создали демона Максвелла: Наука: Наука и техника: Lenta.ru<!-- Заголовок добавлен ботом -->]</ref><ref>[http://lenta.ru/articles/2016/01/14/demon/ Зачем физики создали демона Максвелла: Наука: Наука и техника: Lenta.ru<!-- Заголовок добавлен ботом -->]</ref>։
 
== Մաքսվելի պարադոքսի բացատրություն ==
Տող 26.
Մաքսվելի պարադոքսը առաջին անգամ լուծել է Լեո Սիլարդը 1929 թվականին<ref>L. Scilard, Zs. Physik 58, 840 (1929)</ref>՝ հետևյալ անալիզի հիման վրա{{sfn|Наука и теория информации|с=217-240|1960}}։
 
Հրեշը պետք է ինչ որ չափիչ գործիքի օգնությանը դիմի՝ մոլեկուլների արագությունները գնահատելու համար, օրինակ՝ էլեկտարական լապտերի։ Այդ պատճառով հարկավոր է համակարգի [[Էնտրոպիա (թերմոդինամիկա)|էնտրոպիան]] դիտարկել գազից կազմված՝ հրեշի և լապտերի <math>T_{0},</math> մշտական ջերմաստիճանով, որը ներառում է լիցքավորված մարտկոցը և էլեկտրական լամպը։ Մարտկոցը պետք է լամպի թելիկը հասցնի բարձր ջերմաստիճանի <math>T_{1} > T_{0},</math> <math>\hbar \omega_{1} > T_{0}</math> էներգիայով լույսի [[Քվանտներ|քվանտներիքվանտներ]]ի ստացման համար, որպեսզի <math>T_{0}</math> ջերմաստիճանով ջերմային ճառագայթման մեջ լույսի քվանտները ճանաչվեն։
 
Հրեշի բացակայության դեպքում՝ <math>E</math> էներգիան, որը ճառագայթվում է լամպի կողմից <math>T_{1}</math> ջերմաստիճանում, գազում կլանվում է <math>T_{0}</math> ջերմաստիճանում, և, ընդհանուր առմամբ, էնտրոպիան աճում է <math>\Delta S = \frac{E}{T_{0}}-\frac{E}{T_{1}} > 0,</math> քանի որ <math>\frac{\hbar \omega_{1}}{T_{0}} > 1,</math> իսկ <math>\frac{p}{\Omega_{0}} \ll 1.</math>
Տող 34.
Դիտարկենք այդ գործընթացն ավելի մանրամասն։
 
Դիցուք՝ գազով լի անոթը բաժանված է երկու մասի՝ <math>A</math> և <math>B</math>, <math>T_{B} > T_{A},\quad T_{B}-T_{A} = \Delta T,\quad T_{B}=T_{0}+\frac{1}{2}\Delta T,\quad T_{A}=T_{0}-\frac{1}{2}\Delta T</math> ջերմաստիճաններով։ Ենթադրենք, որ հրեշը ընտրում է արագ շարժվող մոլեկուլը՝ <math>\frac{3}{2}T(1+\epsilon_{1})</math> կինետիկական էներգիայով, որը գտնվում է ցածր ջերմաստիճանով <math>A</math> գոտում, և ուղղում է այն <math>B</math> գոտի։ Դրանից հետո նա ընտրում է դանդաղ շարժվող մոլեկուլը՝ <math>\frac{3}{2}T(1-\epsilon_{2})</math> [[Կինետիկա|կինետիկականկինետիկա]]կան էներգիայով, որը գտնվում է բարձր ջերմաստիճանով <math>B</math> գոտում, և ուղղում է այն <math>A</math> գոտի։
 
Որպեսզի հրեշը նախապես ընտրի այդ մոլեկուլները, նրան անհրաժեշտ է նվազագույնը լույսի երկու քվանտ, որոնք նրա աչքին հասնելուց հետո կհանգեցնեն էնտրոպիայի ավելանալուն <math>\Delta S_{d}=2\frac{\hbar \omega_{1}}{T_{0}} > 2</math>։
Տող 90.
* Splasho (2008) - [http://splasho.com/blog/essays/maxwell-thermodynamics-meets-the-demon/ Historical development of Maxwell's demon]
* Weiss, Peter. [https://web.archive.org/web/20070621222301/http://www.sciencenews.org/articles/20001007/bob9.asp "Breaking the Law - Can quantum mechanics + thermodynamics = perpetual motion?"], ''Science News'', October 7, 2000
 
[[Կատեգորիա:Ֆիզիկական պարադոքսներ]]
[[Կատեգորիա:Թերմոդինամիկա]]