マクスウェルの悪魔

発行者: 30.08.2020

シラードのエンジンの議論は、我々がその状態をわかっているメモリは、我々にとって 1 ビット あたり kT ln 2 のエネルギーを持つと考えることができることを意味する。 例えば、 3. もし a の観測過程にも、 c の記憶の消去にもエネルギーの消費が必要ないとすれば、このエンジンを永久に働かせることができ、これは熱から仕事を取り出す 永久機関 となってしまう。 ベネット以前は観測過程に最小限必要なエネルギーがあるのだと考えられていたが、実際にはエネルギーの消費を必要とせず観測を行うことは可能である。 逆に c の記憶の消去は R と L の状態を単一の 0 の状態にせねばならず、ランダウアーの原理によりどこかに余分な状態を熱として捨てなければならない。 このとき結局、得た仕事 W 以上のエネルギーを熱とすることになり、このエンジンは期待通りには働かない。.

行った実験の説明  実験では、2つのナノメートルスケールのシリコントランジスタを用いて形成した電子箱を利用しました。電子箱の入口側と出口側のトランジスタをオン・オフすることで、電子箱の入口側の扉(入口扉)と出口側の扉(出口扉)を別々に開閉することができます。電子箱中の電子数は、その近傍に作製された検出器の抵抗を測定することにより、リアルタイムで検出できます。  マクスウェルの悪魔の動作は以下の手順で実現しました( 図2 )。 入口扉を開けて、入口と電子箱の間における電子のランダムな熱運動を観測する。 電子が電子箱に入って来たときに、入口扉を閉めて、電子箱に電子を閉じ込める。 出口扉を開けて、電子箱と出口の間における電子のランダムな熱運動を観測する。 電子が電子箱から出て行ったときに、出口扉を閉めて、出口へ電子を追い出す。  この1—4を繰り返して電子を1個ずつ入口から出口に移動させることにより、電流を生成できます( 図2 )。通常、電流は電位差で決まる向きに流れますが、エネルギーの高い電子を選り分けることにより、電位差を登る向きに電流を流すことも可能です( 図3 )。 図1:デバイス構造 左図はデバイス構造の模式図、右図はデバイス構造をマクスウェルの悪魔の操作と対応させた模式図です。ナノメートルスケールのシリコントランジスタは電子の動きをオン・オフする扉として利用されます。電子は、平均として電位差で決まる向き(高い方から低い方)へ移動しますが、電子1個のレベルで見ると、電子は熱ノイズによってランダムに熱運動しています。この熱運動は、検出器用トランジスタの抵抗の変化を測定することで観測できます。.

NIKKEI STYLE NIKKEI プラス1. この1—4を繰り返して電子を1個ずつ入口から出口に移動させることにより、電流を生成できます( 図2 )。通常、電流は電位差で決まる向きに流れますが、エネルギーの高い電子を選り分けることにより、電位差を登る向きに電流を流すことも可能です( 図3 )。.

つまり、 マクスウェルの悪魔が存在すれば エネルギー を使わず ともひと りでに熱い 部屋 と冷たい 部屋 を作ることが出来る ことになり、これは 熱力学 第二 法則 に反している 。. ニュース解説:建築・住宅 都市封鎖で建設現場は止まったままなのか?各国の規制から分析.

… 2. Evernote. iPhone SE. 19 .

  • 経済 金融機関 コラム 金融コンフィデンシャル 底流 金融最前線 日銀ウオッチ 経済教室 やさしい経済学 霞が関エックス線. 最終更新 年10月15日 火 (日時は 個人設定 で未設定ならば UTC )。 テキストは クリエイティブ・コモンズ 表示-継承ライセンス の下で利用可能です。追加の条件が適用される場合があります。詳細は 利用規約 を参照してください。 プライバシー・ポリシー ウィキペディアについて 免責事項 開発者 統計 Cookieに関する声明 モバイルビュー.
  • 勿 論、 無 尽蔵に( 使用前 )を用意してもよい。「( 使用前 )という状態」(乱雑さが 無 い 情報 源 )は「 エネルギー 源 」と 同一視 できる、というのが結論である。. 図3:マクスウェルの悪魔による発電 左図はマクスウェルの悪魔による発電の模式図です。熱運動している電子の中からエネルギーの高い電子を選り分けて出口に送り出します。出口に送り出された電子の持っているエネルギーは外部に取り出して電力として利用できます。 右図は電位差に対する電流です。電位差の正負は入口に対する出口の高さを表しています。青破線はマクスウェルの悪魔が存在しない場合に予想される電流で、電位差が-のときにだけ電子が入口から出口に向かって流れます。対して、赤実線はマクスウェルの悪魔が存在する場合に予想される電流で、電位差の正負に関係なく、電子が入口から出口に向かって流れます。黒丸は実験結果で、マクスウェルの悪魔が存在する場合に予想される電流と類似する振る舞いを示しました。また、電位差が+のときには、通常とは逆方向(電位差を登る向き)に電流が流れているため、発電が起こっています。.

本題・マクスウェルの悪魔とは?

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  • 実際、 レオン・ブリユアン と デニス・ガボール は年、それぞれ独立に悪魔を光による観測に置き換えて物理的解析を行ない、その観測の過程で相応するエントロピーの増大が起こることを示した [2] [3] 。 これによって、観測には最低限必要なエネルギー散逸が伴うのだという主張が、長らくマクスウェルの悪魔に死を宣告するものだと考えられてきた。. マクスウェルの悪魔のおかげで 平 均的に 温度 差の 無 い 部屋 が 温度 差のある状態になった。.
  • ベネット博士は指摘する。 (詳細は日経サイエンス8月号の巻頭特集に掲載). 中国・台湾 北米 朝鮮半島 中南米 東南アジア Financial Times 南西ア・オセアニア The Economist ヨーロッパ アジアBiz 中東・アフリカ コラム 習政権ウオッチ Asia Analysis 朝鮮半島ファイル グローバルViews.

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特集:悪魔が開く新たな扉

新型コロナ、都道府県別の感染・検査状況が分かる 5. この問題は1世紀以上に渡って科学者を悩ませることとなった。 一見すれば、マクスウェルが言うように、この「悪魔」の振る舞いに エネルギー の 散逸 が必要となるようには思われないが、これを認めれば 永久機関 も容易に実現できることになってしまう。 この悪魔を葬るためには、悪魔の振る舞いがそもそも物理的にどのようなものであるかを解明することが必要であった。 実際、これは観察により情報を得るという 情報論 的な概念と、 統計力学 ひいては 熱力学 との関係を問う問題であり、 量子論 とは別の角度から物理学にとって観測とは何かという問題を提起するものであった。 この問題に格闘する過程で、現在の情報科学につながる重要な知見が生み出された。.

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  • 消毒液や除菌ティッシュ、便乗値上げ規制に「法の壁」 [有料会員限定] 6.
  • マクスウェルの悪魔 (マクスウェルのあくま、 Maxwell's demon )とは、年ごろ、 スコットランド の 物理学者 ジェームズ・クラーク・マクスウェル が提唱した 思考実験 、ないしその実験で想定される架空の、働く存在である。 マクスウェルの魔 、 マクスウェルの魔物 、 マクスウェルのデーモン などともいう。 分子の動きを観察できる架空の 悪魔 を想定することによって、 熱力学第二法則 で禁じられた エントロピー の減少が可能であるとした。 熱力学の根幹に突き付けられたこの難問は年代に入ってようやく一応の解決を見た。.
  • 図3:マクスウェルの悪魔による発電 左図はマクスウェルの悪魔による発電の模式図です。熱運動している電子の中からエネルギーの高い電子を選り分けて出口に送り出します。出口に送り出された電子の持っているエネルギーは外部に取り出して電力として利用できます。 右図は電位差に対する電流です。電位差の正負は入口に対する出口の高さを表しています。青破線はマクスウェルの悪魔が存在しない場合に予想される電流で、電位差が-のときにだけ電子が入口から出口に向かって流れます。対して、赤実線はマクスウェルの悪魔が存在する場合に予想される電流で、電位差の正負に関係なく、電子が入口から出口に向かって流れます。黒丸は実験結果で、マクスウェルの悪魔が存在する場合に予想される電流と類似する振る舞いを示しました。また、電位差が+のときには、通常とは逆方向(電位差を登る向き)に電流が流れているため、発電が起こっています。.
  • 実験では、2つのナノメートルスケールのシリコントランジスタを用いて形成した電子箱を利用しました。電子箱の入口側と出口側のトランジスタをオン・オフすることで、電子箱の入口側の扉(入口扉)と出口側の扉(出口扉)を別々に開閉することができます。電子箱中の電子数は、その近傍に作製された検出器の抵抗を測定することにより、リアルタイムで検出できます。  マクスウェルの悪魔の動作は以下の手順で実現しました( 図2 )。.

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そもそも思考実験って何?

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実験では、2つのナノメートルスケールのシリコントランジスタを用いて形成した電子箱を利用しました。電子箱の入口側と出口側のトランジスタをオン・オフすることで、電子箱の入口側の扉(入口扉)と出口側の扉(出口扉)を別々に開閉することができます。電子箱中の電子数は、その近傍に作製された検出器の抵抗を測定することにより、リアルタイムで検出できます。  マクスウェルの悪魔の動作は以下の手順で実現しました( 図2 )。.

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コメントとフィードバック:
Maiko 02.09.2020 12:18
マクスウェルの悪魔 (マクスウェルのあくま、 Maxwell's demon )とは、年ごろ、 スコットランド の 物理学者 ジェームズ・クラーク・マクスウェル が提唱した 思考実験 、ないしその実験で想定される架空の、働く存在である。 マクスウェルの魔 、 マクスウェルの魔物 、 マクスウェルのデーモン などともいう。 分子の動きを観察できる架空の 悪魔 を想定することによって、 熱力学第二法則 で禁じられた エントロピー の減少が可能であるとした。 熱力学の根幹に突き付けられたこの難問は年代に入ってようやく一応の解決を見た。.
Hiroshi 01.09.2020 16:26
ヘルスUP テレワークは血糖値に要注意 無理なく下げる5分運動. 図2:マクスウェルの悪魔の行う操作 マクスウェルの悪魔は、検出器を用いて熱ノイズによる電子のランダムな熱運動を観測し、その結果に応じて入口扉と出口扉を開け閉めします。.
Ran 05.09.2020 10:19
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