השד של מקסוול

DyingToLiVe

New member
השד של מקסוול

הקדמה: לפני מספר ימים ראיתי תוכנית בערוץ שמונה על מסע בזמן, זה גם היה שמה, מאוד עיניין אותי כל הנושא. אז יומיים למחרת, קפצתי לסטימצקי, והתחלתי לעיין במדף המדע, ושם מצאתי ספר שמתאים בדיוק לרמה האפסית שלי בפיזיקה, ובדיוק עונה על צרכיי הבסיסיים, בקיצור, מקום טוב להתחיל ממנו. שמו של הספר "זמן ואקראיות" נכתב ע"י עמית הגר. עכשיו לעיקרו של דבר, הגעתי לפרק בספר שמסביר על תופעות בלתי הפיכות, ובתוכו "השד של מקסוול", בו עמית הגר מסביר על הפיתרון של מקסוול ואיך הוא כיביכול הפך את החוק השני של התרמודינמיקה לכלל סטטיסטי, ובאותו הסבר עמית הגר כותב את המשפט הבא:"התוצאה הסופית היא שפעילותו הזדונית היא שהחוק השני של התרמודינמיקה מופר: חום "זורם" מגוף קר לגוף חם, ולא להפך, וזאת מבלי שהשקענו אנרגייה או ביצענו פעולה כלשהי". אני חושש שזאת רק הקטנוניות שלי, אבל אני חייב לדעת, פעולתו של השד, לא נחשבת כשהשקעת אנרגיה?
 

אמִיר

New member
לא ממש

השדון יכול להיות מספיק יעיל כדי להשקיע אנרגיה אפסית. הדבר היחיד שהוא צריך לעשות זה לפתוח ולסגור את המחסום. אם החיכוך של השער הוא אפסי, והמסה של השער נמוכה, אז אין בעיה- צריך מעט מאוד (מאוד) אנרגיה בשביל לפתוח ולסגור את השער. לא קשה לחשוב על מערכת מכנית שתדרוש אנרגיה אפסית בשביל לפתוח/לסגור שער. מצד שני- אכן, הפיתרון של הפרדוקס אכן נמצא בפעולה של השדון. ממה שאני יודע, הפיתרון דווקא מדבר על האינפורמציה שהשדון צריך לקבל (לדעת איזה חלקיק להעביר, ואיזה לא), ומה שצורך אנרגיה היא דווקא *מחיקת* האינפורמציה הזו, כדי לאפשר לאינפורמציה חדשה להישמר. כלומר כן, הפעולה של השד צריכה אנרגיה, אבל לא הפעולה עצמה שהוא מבצע, אלא אופן ההחלטה. זה בכל מקרה החסם התחתון ביותר על האנרגיה שהשדון צריך להשקיע, באופן מעשי, אם רוצים לבנות שדון אמיתי כזה, הוא יצטרך להשקיע יותר אנרגיה, כדי לשמור על החוק השני של התרמודינמיקה. אבל אם מסתכלים על השאלה בתור שאלה "פילוסופית" קצת, בתנאים אידיאליים, אז גם שם החוק נשמר, מסיבות אחרות.
 

DyingToLiVe

New member
תודה על התשובה המפורטת

אבל המטרה של המערכת הזאת היא להפוך את החוק השני של תרמודינמיקה לכלל סטטי, ואתה כתבת "לשמור"
 

אמִיר

New member
החוק השני בכל מקרה נשמר

למיטב ידיעתי, אין אפשרות להפר את החוק השני של התרמודינמיקה, גם לא בעזרת מערכת כזו- ולכן מערכת כזו אינה יכולה להתקיים. אגב, אתה יכול לקרוא על זה עוד בויקיפדיה.
 

DyingToLiVe

New member
זה בדיוק מה שהשד של מקסוול עשה

הוא הוכיח שאפשר להפר את החוק השני של התרמודינמיקה, אבל בני האדם עדיין לא יכולים לעשות זאת.
 

אמִיר

New member
נכון

זה בדיוק מה השד של מקסוול עושה, ולכן הוא לא יכול להיות אמיתי! זה לא רק שבני האדם *עדיין* לא יכולים לעשות זאת, יש הוכחה תיאורטית ש*בלתי אפשרי* לעשות את זה.
 

אמִיר

New member
לא,

אבל הבנתי שכן יש הוכחה תיאורטית שהשדון של מקסוול לא יכול להפר את החוק השני של התרמודינמיקה. לא יצא לי לראות את ההוכחה, כך שאולי לא הבנתי נכון את המרצה שסיפר עליה, ועם DyingToLiVe הסליחה. לא טענתי אגב, שיש הוכחה תיאורטית לחוק השני- למרות שזה יכל להתפרש ככה ממה שכתבתי (כשכתבתי "הוכחה" דיברתי על השדון). על כל פנים, לא שמעתי עדיין על סתירה לחוק השני- אם שמעת משהו אחר, אני אשמח לשמוע
 

volkanian

New member
ניסוי שסותר את החוק השני

ניקח גז שמורכב מ 2 מולקולות נייטרליות. לפי החוק השני המולקולות צריכות להתרחק. אבל הם יתקרבו ויחוגו אחד מסביב לשני (אם לא יתנגשו). החוק השני של התרמודינאמיקה פועל כאשר מדובר בקירוב סטטיסטי של מערכות מורכבות.
 

אמִיר

New member
לא הבנתי את הניסוי

למה הם יחוגו אחד מסביב לשני? ואיך זה סותר את החוק השני של התרמודינמיקה?
 

volkanian

New member
הם ימשכו ויסתובבו

בגלל הכבידה. ואילו החוק השני אומר שהם צריכים להתרחק כי סטטיסטית יש להם יותר סיכוי להתרחק מאשר להתקרב .
 

אמִיר

New member
אי אפשר להתעלם מהכבידה

בלי קשר לגבול התרמודינמי או לא, תמיד צריך לקחת בחשבון גם את אנרגית הקשר- כך שאני עדיין לא מבין את הדוגמא.
 

volkanian

New member
אם מתייחסים לאנרגית הקשר

החוק השני לא מתקיים , במקומו מקבלים חוק שימור אחר שלא אומר שהאנטרופיה שואפת לגבול המקסימלי , אני לא זוכר בידיוק את המשוואה אבל בעקרון החוק השני נכנע לחוק הפעולה המינימלית.
 

prefect

New member
מה?

איך אתה מגדיר אנטרופיה לשתי מולקולות? לפי ההגדרות הרגילות, יש טעם לדבר על אנטרופיה כאשר יש מספר מקרוסקופי של דרגות חופש לא ידועות. מערכת של שתי מולקולות לא סותרת את החוק השני של תרמודינמיקה, הוא פשוט לא חל עליה.
 

volkanian

New member
זו בערך הנקודה שלי

מה שרציתי להגיד הוא שכדי שהחוק השני יפעל צריך להניח שהמערכת היא עם מספר גדול של גופים וראנדומלית. לכן זהו אננו חוק טבע וניתן לשבור אותו.
 

prefect

New member
טוב, לא הייתי אומר שניתן לשבור אותו

החוק הוא סטטיסטי, אבל זה לא אומר שאפשר לבנות ניסוי שבו החוק לא יתקיים בצורה קונסיסטנטית, למרות שהוא אמור לפעול.כן, ניתן לראות הבדל מסוים בינו לבין חוקים יותר "ייסודיים" שפועלים על חלקיקים בודדים, כמו שימור אנרגיה או שימור מטען, אבל אני לא יודע עד כמה ההבדל באמת עקרוני.
 

maverick 42

New member
אבל זה כמו להגיד

שכח הכבידה אינו חוק טבע, מכיוון שאם קיים רק גוף אחד אז שום דבר אינו נמשך אליו!
 

volkanian

New member
אבל עדיין המשואות של הכבידה נותנות

פתרונות (השוות לאפס).
 
למעלה