Демон Максвелла способен разрушить один из законов термодинамику

Новые исследования показывают, что второй закон термодинамики может быть нарушен на квантовом уровне, но физика всё равно остаётся в балансе.

Демон Максвелла способен разрушить один из законов термодинамику

Группа учёных из Нагойского университета разработала математическую модель, которая ставит под вопрос один из фундаментальных законов природы. Согласно их расчётам, в квантовом мире второй закон термодинамики, утверждающий, что беспорядок (энтропия) в замкнутой системе всегда увеличивается, может быть нарушен. Однако даже в таких условиях можно спроектировать системы так, чтобы они всё равно подчинялись этому правилу.

В основе исследования лежит знаменитый парадокс «демона Максвелла» — мысленный эксперимент, предложенный физиком Джеймсом Максвеллом ещё в 1867 году. В нём воображаемый демон, контролируя движение молекул газа, якобы способен создавать разницу температур без затраты энергии, что напрямую противоречит второму закону. Долгое время этот парадокс считался интеллектуальной игрой, но новые квантовые исследования показывают, что он может иметь реальную физическую основу.

Ключевой момент — квантовая суперпозиция. В отличие от классических систем, в квантовом мире частицы могут существовать в нескольких состояниях одновременно, что позволяет, по сути, «обходить» некоторые ограничения термодинамики. Исследователи разработали трёхшаговую модель с участием «квантового демона», измеряющего систему, взаимодействующего с окружающей средой и извлекающего работу. Их расчёты показали, что при определённых условиях демону действительно удаётся получить больше энергии, чем он затратил, нарушая традиционные представления о термодинамике.

Однако, несмотря на этот неожиданный результат, учёные также обнаружили, что подобные процессы можно «уравновесить», добавляя в систему дополнительные элементы, восстанавливающие термодинамическое равновесие. Это означает, что квантовая физика и термодинамика хоть и кажутся конфликтующими, на самом деле не противоречат друг другу.

Читайте также

Физики РАН указали на ошибку в исследованиях гибридных сверхпроводников

Физики РАН указали на ошибку в исследованиях гибридных сверхпроводников

Китайские ученые создали сверхчувствительный магнитный датчик размером с клетку кожи

Китайские ученые создали сверхчувствительный магнитный датчик размером с клетку кожи

Ученые опровергли миф о том, что арбуз – это ягода

Ученые опровергли миф о том, что арбуз – это ягода

Физики установили новый рекорд в поисках «запрещенного» свойства мюона

Физики установили новый рекорд в поисках «запрещенного» свойства мюона

Ученые научились генерировать и синхронизировать магнитные волны для передачи информации

Ученые научились генерировать и синхронизировать магнитные волны для передачи информации

Физики МФТИ оценили вероятность квантового распада Вселенной

Физики МФТИ оценили вероятность квантового распада Вселенной

Интенсивный спорт подавляет иммунитет через гормоны стресса и воспаление

Интенсивный спорт подавляет иммунитет через гормоны стресса и воспаление

Ученые раскрыли, почему диабетикам и гипертоникам так сложно соблюдать диету

Ученые раскрыли, почему диабетикам и гипертоникам так сложно соблюдать диету

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

17 августа отмечается годовщина запуска миссии «Венера-7»

17 августа отмечается годовщина запуска миссии «Венера-7»

Цифровая модель показала места опасных нагрузок в авиационных турбинах

Цифровая модель показала места опасных нагрузок в авиационных турбинах

Российские ученые создали ИИ, заменяющий тесты лекарств на животных

Российские ученые создали ИИ, заменяющий тесты лекарств на животных

Тест на 10 000 часов показал, что современные OLED-телевизоры все еще подвержены выгоранию

Тест на 10 000 часов показал, что современные OLED-телевизоры все еще подвержены выгоранию