[image]

Второй закон термодинамики отровергается практикой?

Охх, не решался задать этот вопрос, но всё же?
 
+
-
edit
 

Sandro
AXT

инженер вольнодумец
★☆
Как-то при разговоре со специалистом по квантовой механике поймал его на слове, и попросил уточнить, правда ли квантовый шум достигает измеримой величины, настолько, что этот шум можно выпрямить, и использовать, как источник энергии?
Спечиалист был сильно озадачен, но сказал, что да.

Татарин, Факир, это правда?
   52.952.9

tarasv

аксакал

Sandro> Спечиалист был сильно озадачен, но сказал, что да.

Я не специалист но ИМХО шум макроскопического объект в среднем будет не выше шума одной частицы, что делает затею не практичной.
   92.0.4515.13192.0.4515.131

Sandro
AXT

инженер вольнодумец
★☆
tarasv> Я не специалист но ИМХО шум макроскопического объект в среднем будет не выше шума одной частицы, что делает затею не практичной.

Так вот он сказал, что шум может достигать какой угодно величины. И я его спросил, это что — источник бесплатной энергии? Даром?
   52.952.9
LT Bredonosec #22.08.2021 23:12  @Sandro#22.08.2021 18:54
+
-
edit
 
Sandro> Так вот он сказал, что шум может достигать какой угодно величины. И я его спросил, это что — источник бесплатной энергии? Даром?
тут такое дело.. чтоб энергию использовать, нам надо иметь 2 различных уровня, а не энергию вообще.
И сосать эту разницу уровней до выравнивания

А чтоб создать разницу уровней, надо этот шум как-то разделить на сигналы. На гармоники. Теоретически цепочку фильтров можно было б поставить и на каждом резонировать некую частоту...
но практически - нужен демон максвелла, чтоб белый шум преобразовать во что-то упорядоченное..

Ну, или же тогда этот белый шум в виде излучения от какого-то обьекта - использовать просто как излучение, неким аналогом СБ или термопары или чего там в той части спектра.

а это уже не нарушает второй закон.
   88.088.0

tarasv

аксакал

Sandro> Так вот он сказал, что шум может достигать какой угодно величины. И я его спросил, это что — источник бесплатной энергии? Даром?

Я тут похоже что-то сильно недопонимаю. Фаза шума другой частицы может быть любой, а значит на макроуровне все сведется к белому шуму c амплитудой которая значима только устройств вроде LIGO.
   92.0.4515.13192.0.4515.131
EE Татарин #23.08.2021 02:29  @Sandro#22.08.2021 18:10
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
Sandro> Как-то при разговоре со специалистом по квантовой механике поймал его на слове, и попросил уточнить, правда ли квантовый шум достигает измеримой величины, настолько, что этот шум можно выпрямить, и использовать, как источник энергии?
Sandro> Спечиалист был сильно озадачен, но сказал, что да.
Sandro> Татарин, Факир, это правда?
Измеримой величины - да.
Использовать - нет, нельзя.
Более того, есть теорема такая. Сейчас это популярно - квантовая информатика, всё такое. В общих чертах, для "выпрямления" шума в любом виде нужно получить и потратить информацию, а информация есть свободная энергия, которая после использования энтропизируется и превратится в шум. Шум, который нужно куда-то девать. Получили математический вывод (не обоснование для общего случая) второго начала для частных случаев (которые, впрочем, покрывают всю человеческую технику на всё обозримое время с лихвой).

Более того, на практике проверяли даже для конкретного случая (конкретно для демона Максвелла). Красивая статья была, кто-то (может, и я) её сюда тоже притаскивал.

А так... вон, термодинамически равновесное излучение - тот же квантовый шум. При комнате - 400Вт/м2, вполне себе макроскопические величины. Что тут такого нового? Использовать можешь? :)
Нет.
   92.0.4515.15992.0.4515.159
RU Sandro #23.08.2021 22:04  @Татарин#23.08.2021 02:29
+
-
edit
 

Sandro
AXT

инженер вольнодумец
★☆
Так, вопрос я задл нескольку сумбурно — но, похоже был понят правильно.

Татарин> Измеримой величины - да.
Татарин> Использовать - нет, нельзя.
Татарин> Более того, есть теорема такая. Сейчас это популярно - квантовая информатика, всё такое. В общих чертах, для "выпрямления" шума в любом виде нужно получить и потратить информацию, а информация есть свободная энергия, которая после использования энтропизируется и превратится в шум. Шум, который нужно куда-то девать. Получили математический вывод (не обоснование для общего случая) второго начала для частных случаев (которые, впрочем, покрывают всю человеческую технику на всё обозримое время с лихвой).

Да, я читал про это. Но там есть один несколько сомнительный момент — негэнтропия, энергия и информация приравниваются друг к другу. Для классики это ещё относительно верно, но для квантового случая?
Вот когда электрон захватывается протоном, и выходит атом водорода — как он получает информацию, что этот протон есть тут рядом? Откуда он берёт энергию на сканирование пространства? И куда она потом девается?

Да, макроскопически энергия диссипирует. Есть разные теории, мне нравится та, что она диссипирует в том же направлении, куда направлена причинность. В этом хотя бы есть логика.

Но на квантовом уровне всё же обратимо? Диаграммы Фейнмана можно вертеть, как угодно?

Дискуссию ту я частично вспомнил уже, вспомню полностью — напишу. Там суть была про внутренний фотоэффект в полупроводниках. При некотором стечении обстоятельств возможно преобразование энергии теплового шума в электричество, что странно. Ну по крайней мере мне так было сказано.

Татарин> Более того, на практике проверяли даже для конкретного случая (конкретно для демона Максвелла). Красивая статья была, кто-то (может, и я) её сюда тоже притаскивал.

И это я тоже читал. Так вот, известны квантовые барьеры различных видов. Например, pn-переход. И он растаскивает носители заряда в разные стороны, пока возникшее электрическое поле не прекратит это. Чем не минидемон Максвелла, а? Да, я знаю, что энергию из этого не добудешь, но всё же ...

(Подумав), ну это если светом не посветить.

Татарин> А так... вон, термодинамически равновесное излучение - тот же квантовый шум. При комнате - 400Вт/м2, вполне себе макроскопические величины. Что тут такого нового? Использовать можешь? :)
Татарин> Нет.

Ну почему же? Мне от этого тепло :) Но да, это не про свободно доступную энергию.
   52.952.9
DE Fakir #23.08.2021 22:22  @Татарин#23.08.2021 02:29
+
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Татарин> Более того, есть теорема такая. Сейчас это популярно - квантовая информатика, всё такое. В общих чертах, для "выпрямления" шума в любом виде нужно получить и потратить информацию, а информация есть свободная энергия, которая после использования энтропизируется и превратится в шум.

"Не всё так однозначно..."
Информационный подход с времен Бриллюэна и принцип Ландауэра после Беннета казался универсальной отмычкой и экзорцистом, изгоняющим демона Максвелла и вообще любых таких - долго казался, года с 80-го - но потом оказалось, что всё не очень однозначно.
С одной стороны, году эдак в 2011 кто-то внимательный (ну вылитый Зоркий Глаз!) обратил внимание, что принцип Ландауэра сам опирается на Второе начало, а потому - "кольцевая". И сам Беннет признал что да, как-то не выходит... Т.е. мы опять, уже в третий раз, не знаем, почему не работает демон Максвелла (от Бриллюэновского подхода еще раньше пришлось отказаться).
С другой стороны, появилась концепция невозмущающих квантовых измерений.

Так и живём :ne_nau:
Вроде есть и еще какие-то квантовые и другие попытки, но походу пока общепринятого объяснения - общепринятого хотя бы на какой-то срок - не возникло.
   56.056.0
RU 16-й #25.08.2021 14:42  @Татарин#23.08.2021 02:29
+
-
edit
 

16-й

аксакал
★★
Татарин> Измеримой величины - да.
Татарин> Использовать - нет, нельзя.

А Казимиром его если?
   91.0.4472.11491.0.4472.114
EE Татарин #25.08.2021 15:17  @Sandro#23.08.2021 22:04
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
Sandro> Вот когда электрон захватывается протоном, и выходит атом водорода — как он получает информацию, что этот протон есть тут рядом? Откуда он берёт энергию на сканирование пространства? И куда она потом девается?
Ну, в общепринятой интерпретации это не энергия, а виртуальные фотоны - как появились так и исчезли при нулевом уровне поля, они нужны нам, чтобы представлять, а не природе. В транзакционной интерпретации КМ "сканирование" "делается" волнами, распространяющимися по и против времени. Существующие "события" и "частицы" - результат их интерференции.

Фишка в том, что диаграмма Феймана рассматривает уже свершившиеся события и ничего не говорит о вероятностях, это очень узкоспециализированная диаграмма, для представления одного класса вещей. И диаграмма, всё же. Схема.
Если ты имел в виду полный интеграл по путям того же Феймана, то да, там уже идут числа, вероятности и всё такое, но это вообще совершенно другая штука в реальном пространстве. И после коллапса ВФ в чистое состояние согласно вероятностям можно рисовать диграмму "как же всё это было".

...
Вообще, все рассуждения о Втором Начале во всех видах и применениях утыкаются в одно - наличие и истоки (при наличии) истинной случайности. Случайность реально существует, или это псевдослучайность? Вселенная детерминирована или нет? Нулевой уровень поля - истинно нулевой, или это метастабильное состояние?
НЯЗ, честного ответа на эти вопросы нет, есть только общепринятые положения, основанные на том, что "раз мы не знаем причин, считаем за случайность". И в рамках такого подхода Второе Начало работает всегда, а не только в определённых, достаточно сложных системах.
   92.0.4515.15992.0.4515.159
Это сообщение редактировалось 25.08.2021 в 15:29
EE Татарин #25.08.2021 15:28  @Fakir#23.08.2021 22:22
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
Fakir> что принцип Ландауэра сам опирается на Второе начало, а потому - ...
Нет, не совсем.
Он опирается на равенство информационной и физической энтропий. Что не доказано (лишь постулировано в одну сторону), но не Второе Начало как таковое. Это скользкое место, но его наличие не отменяет всех прочих рассуждений: при адиабатических обратимых вычислениях мы будем накапливать информационный мусор, для которого мы не знаем никакого процесса адиабатической же утилизации.

Fakir> . И сам Беннет признал что да, как-то не выходит... Т.е. мы опять, уже в третий раз, не знаем, почему не работает демон Максвелла (от Бриллюэновского подхода еще раньше пришлось отказаться).
Демон Максвелла не работает как минимум потому, что мы не можем его построить.
   92.0.4515.15992.0.4515.159
DE Fakir #25.08.2021 21:12  @Татарин#25.08.2021 15:28
+
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Татарин> Он опирается на равенство информационной и физической энтропий. Что не доказано (лишь постулировано в одну сторону),

Это само собой - ОЧЕНЬ сильное допущение.
Ну собственно где-то на этом основывался еще бриллюэновский подход, от которого пришлось отказаться в плане экзорцизма.

Татарин> но не Второе Начало как таковое.

"I attempt to refute some of the arguments against Landauer’s principle, while arguing that although in a sense it is indeed a straightforward consequence or restatement of the Second Law, it still has considerable pedagogic and explanatory power" © C. H. Bennett


Татарин> Демон Максвелла не работает как минимум потому, что мы не можем его построить.

"Верёвка есть вервие простое" :)
А что нам мешает его построить? Являются ли трудности фундаментальными или чисто техническими, т.е. в перспективе преодолимыми?
За историю у нас было минимум три общепринятых варианта доказательства, что трудности фундаментальны; от каждого из трёх пришлось с сожалением отказаться - они оказались небезупречны. Будет ли четвёртый??? Ждём-с! (я было попытался родить достаточно специфический квантовый контраргумент против классического демона Максвелла с дверцей, но не смог - пока? - довести до убедительного результата. )
   56.056.0
EE Татарин #26.08.2021 02:05  @Fakir#25.08.2021 21:12
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
Татарин>> Он опирается на равенство информационной и физической энтропий. Что не доказано (лишь постулировано в одну сторону),
Fakir> Это само собой - ОЧЕНЬ сильное допущение.
Да. Но "интуитивно понятное"©. :)

Татарин>> но не Второе Начало как таковое.
Fakir> "I attempt to refute some of the arguments against Landauer’s principle, while arguing that although in a sense it is indeed a straightforward consequence or restatement of the Second Law, it still has considerable pedagogic and explanatory power" © C. H. Bennett
Принцип Ландауэра следует из Второго Начала. Но он же, НЯП, следует и из менее сильных допущений, таких как выше.

Fakir> А что нам мешает его построить? Являются ли трудности фундаментальными или чисто техническими, т.е. в перспективе преодолимыми?
Не, я просто к тому, что построение демона Максвелла автоматически доказывает неработоспособность Второго Начала. Не построение демона Максвелла не доказывает ничего, кроме нашей неспособности его построить.
То есть, несуществование демона Максвелла - это не критичный (мысленный) эксперимент, который может служить основой и доказательством.

Fakir> За историю у нас было минимум три общепринятых варианта доказательства, что трудности фундаментальны; от каждого из трёх пришлось с сожалением отказаться - они оказались небезупречны. Будет ли четвёртый??? Ждём-с! (я было попытался родить достаточно специфический квантовый контраргумент против классического демона Максвелла с дверцей, но не смог - пока? - довести до убедительного результата. )
А надо ли? В смысле, нужно ли доказывать именно это именно в таком формате?
Что это даст?
   92.0.4515.15992.0.4515.159
DE Fakir #26.08.2021 11:49  @Татарин#26.08.2021 02:05
+
+1
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Fakir>> Это само собой - ОЧЕНЬ сильное допущение.
Татарин> Да. Но "интуитивно понятное"©. :)

Ну, фор хум хау. Мне это постулирование и вообще введение информации в качестве т.-д. параметра всегда казалось до предела натянутым и, вообще говоря, некорретным. И не только мне :) Помнится, между профессурой кафедры общей физики каждый раз ругня стояла - когда один в свой курс информацию включал, а другие на консультациях и экзаменах порой взрывались "Это не термодинамика!!!" :)

Татарин> Принцип Ландауэра следует из Второго Начала. Но он же, НЯП, следует и из менее сильных допущений, таких как выше.

Ну пусть даже следует (хотя я пока не уверен, не разобрался до конца).
Только почему ты считаешь, что это менее сильное допущение? Как по мне - как бы не более сильное.

Татарин> А надо ли? В смысле, нужно ли доказывать именно это именно в таком формате?
Татарин> Что это даст?

Ну как же ж. Пока у нас есть мысленный эксперимент, некая конструкция, принципиально работоспособная и нарушающая Второе начало - оно таки под угрозой. Да, технически демона пока нет. Но вдруг это сугубо временные технические трудности? Раз мы не видим принципиальных препятствий? До тех пор, пока мы таких не найдём - Второе начало как-то пошатывается и на душе неспокойно.
   56.056.0

mumr

втянувшийся

Fakir> Ну как же ж. Пока у нас есть мысленный эксперимент, некая конструкция, принципиально работоспособная и нарушающая Второе начало - оно таки под угрозой. Да, технически демона пока нет. Но вдруг это сугубо временные технические трудности? Раз мы не видим принципиальных препятствий? До тех пор, пока мы таких не найдём - Второе начало как-то пошатывается и на душе неспокойно.

Просто некоторые путают науку физику и философию, которая пронаука, и из которой, иногда, науки проклёвываются.
Второй закон термодинамики, по большому счёту, относится к МКТ, и в рамках МКТ - вполне работает... При соблюдении всех условий МКТ, местами вхаимоисключающих... Как-то идеальный газ, абсолютно упругие ударения, макрообъемы (чтобы за счёт статистики случайные комбинации исключать), изотропия пространства и объёмов и прочие.
Если от них уйти - уже надо отдельно рассматривать ситуацию. Например, броуновское движение, оно ведь задолго до квантовых уровней начинается, там даже не наноразмеры, а вполне себе микро... И современные МЭМС-ы уже вполне приближаются к этим уровням... Сделать генератор тока, который будет вырабатывать напряжение при движении туда-обратно достаточно маленького размера, чтоб его броуновским движением мотыляло - и алга. Чтоб напруга и ток были заметными - выращиваем этих генераторов на пластинах кремния миллионами и получаем классический вечный двигатель второго рода...
А философы начинают нудеть что для сохранения энтропии для создания этого генератора придётся потратить больше энергии чем он успеет сгенерировать прежде чем разрушится, потому что закон сохранения энтропии против... Я не против, но пусть сначала докажут... Желательно так, чтоб я понял...
   2121
+
-
edit
 
mumr> Сделать генератор тока, который будет вырабатывать напряжение при движении туда-обратно достаточно маленького размера, чтоб его броуновским движением мотыляло - и алга. Чтоб напруга и ток были заметными - выращиваем этих генераторов на пластинах кремния миллионами и получаем классический вечный двигатель второго рода...
А было б интересно, чтоб кто-нибудь сделал. Только боюсь, ничего не получится. Опять помешает какая-нибудь "мелочь", вечно мешающая вечным двигателям любого рода.
Или же это будет некий усложненный вариант, эксплуатирующий направленную передачу энергии типа потока, нагрева, излучения, чего угодно.
   68.068.0
+
+2
-
edit
 

tarasv

аксакал

mumr>Сделать генератор тока, который будет вырабатывать напряжение при движении туда-обратно достаточно маленького размера, чтоб его броуновским движением мотыляло - и алга.

Почитайте Brownian ratchet - Wikipedia Тот самый вечный двигатель второго рода на броуновском движении с нелинейным механическим элементом также известным как храповик ;)
   92.0.4515.15992.0.4515.159

mumr

втянувшийся

mumr>>Сделать генератор тока, который будет вырабатывать напряжение при движении туда-обратно достаточно маленького размера, чтоб его броуновским движением мотыляло - и алга.
tarasv> Почитайте Brownian ratchet - Wikipedia Тот самый вечный двигатель второго рода на броуновском движении с нелинейным механическим элементом также известным как храповик ;)

В принципе подход правильный, но генератор какой-то странный... Почему бы не взять генератор из катушки двигающейся в магнитном поле? Пара диодов, чтоб любое движение давало правильный ток, раз уж решили тупо макроустройство в микромир пихать... А так, на микро уровне многие решения не работают, правильнее с нуля разрабатывать.
   2121

tarasv

аксакал

mumr> В принципе подход правильный, но генератор какой-то странный... Почему бы не взять генератор из катушки двигающейся в магнитном поле? Пара диодов, чтоб любое движение давало правильный ток, раз уж решили тупо макроустройство в микромир пихать... А так, на микро уровне многие решения не работают, правильнее с нуля разрабатывать.

Похоже я зря не взял слова "вечный двигатель" в кавычки. Чтобы это работало нужно греть привод или охлаждать нелинейный элемент. Не важно какого он типа - храповик или диод. То-есть это не вечный двигатель, а необычная тепловая машина законы термодинамики не нарушающая.
По электронному варианту - невозможно выпрямить сигнал с шумовой температурой ниже чем шумовая температура выпрямителя. На выходе будет тепловой шум самого выпрямителя. Просто потому что действующее значение суммы двух белых шумов равно действующему значению наибольшего из них. И никакие трюки тут не помогут.
   92.0.4515.15992.0.4515.159
EE Татарин #27.08.2021 23:10  @mumr#27.08.2021 18:08
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
mumr> А философы начинают нудеть что для сохранения энтропии для создания этого генератора придётся потратить больше энергии чем он успеет сгенерировать прежде чем разрушится, потому что закон сохранения энтропии против... Я не против, но пусть сначала докажут... Желательно так, чтоб я понял...
Не знаю, что там нудят философы, но физики говорят, что такой двигатель будеттратить больше свободной энергии, чем генерировать.
С МЕМС всё просто: броуновкое движение действует не только на "приёмную" часть механизм, но на весь механизм, включая часть, которая "принимает решения" по выпрямлению.
В случае с храповиком - это зубчик храповика. В случае электрического выпрямителя - это шум в самом переходе. И т.д. и т.п.
   92.0.4515.15992.0.4515.159
EE Татарин #27.08.2021 23:13  @mumr#27.08.2021 20:03
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
mumr> В принципе подход правильный,
...для чего? :)

mumr> но генератор какой-то странный...
Все вечные двигатели как первого так и второго рода - странные. :)

mumr> Почему бы не взять генератор из катушки двигающейся в магнитном поле? Пара диодов, чтоб любое движение давало правильный ток, раз уж решили тупо макроустройство в микромир пихать... А так, на микро уровне многие решения не работают, правильнее с нуля разрабатывать.
Потому что обычный диод с такими напряжениями работать не будет. У необычных будут какие-то иные проблемы.

Ошибки в вечных двигателях можно искать долго и много, но итог всегда будет один. Она всегда есть.
   92.0.4515.15992.0.4515.159
RU mumr #27.08.2021 23:39  @Татарин#27.08.2021 23:10
+
-
edit
 

mumr

втянувшийся

Татарин> Не знаю, что там нудят философы, но физики говорят, что такой двигатель будеттратить больше свободной энергии, чем генерировать.
Татарин> С МЕМС всё просто: броуновкое движение действует не только на "приёмную" часть механизм, но на весь механизм, включая часть, которая "принимает решения" по выпрямлению.
На диод?
   2121

  • stas27 [27.08.2021 23:58]: Редактирование параметров темы
+
+3
-
edit
 

tarasv

аксакал

Татарин>> С МЕМС всё просто: броуновкое движение действует не только на "приёмную" часть механизм, но на весь механизм, включая часть, которая "принимает решения" по выпрямлению.
mumr> На диод?

Да, тепловой шум это электрический аналог броуновского движения. У катушки и диода есть сопротивление, а значит будет и тепловой шум. В принципе МЕМС с катушкой вообще не нужны. Обычный резистор прекрасно шумит. Этот шум можно измерить например электрометром. Нагружать такой источник напряжения надо сопротивлением большим чем его внутреннее, иначе основная часть энергии уйдет на нагрев самого источника. Отсюда получается что выпрямитель шумит никак не меньше чем источник. В результате на выходе выпрямителя будет не выпрямленное напряжение а его шум. Просто потому что диод может быть заперт собственными шумами в произвольный момент времени и напряжение приходящие с источника не сможет его открыть или наоборот будет открыт когда должен быть заперт входным сигналом.
   92.0.4515.15992.0.4515.159
Последние действия над темой

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru