Бразильские и британские физики воспроизвели известный мысленный эксперимент с демоном Максвелла. Представленная ими реализация может контролировать производство энтропии в неравновесной квантово-механической системе. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, кратко о нем сообщает издание Physics.
Ученые рассмотрели двухуровневую систему на основе ядерного спина атома углерода. Помещая первоначально равновесную систему в магнитное поле, физики добились ее перехода в неравновесное состояние. В нем при помощи механизма управления с обратной связью, играющего роль демона Максвелла, ученые получили контроль за производством энтропии и ее уменьшением.
Физики полагают, что методы, использованные ими в исследовании, найдут применение в управлении и повышении производительности тепловых машин будущего.
Мысленный эксперимент с демоном предложил в 1867 году шотландский физик Джеймс Максвелл. Ученый таким образом хотел обратить внимание на кажущийся парадокс второго постулата термодинамики, согласно которому энтропия замкнутой системы не уменьшается.
В своем мысленном эксперименте Максвелл взял закрытый баллон с газом и разделил его на две части внутренней стенкой с небольшим люком. Открывая и закрывая его, демон Максвелла разделяет быстрые (горячие) и медленные (холодные) частицы.
Это приводит к тому, что в баллоне с газом создается разность температур, а тепло передается от более холодного газа к более горячему, что нарушает второй закон термодинамики. Парадокс был разрешен физиком Лео Силардом в 1929 году.