的热力学第二定律说明一个系统的熵不能在不做功的情况下减少。然而,我们很容易想象出一个会违反这一原则的恶魔。
一个气体分子处于平衡状态的容器被一堵绝缘的墙分成两部分,还有一扇门,可以打开和关闭“麦克斯韦妖”。恶魔打开门,只允许比平均速度快的分子流到有利的一侧,只允许比平均速度慢的分子流到另一侧,导致有利的一侧逐渐升温,而另一侧冷却,从而减少熵。
为什么这样的系统不能有效地违反第二定律?
当然,打开门需要做一些功,但这与第二定律的预测相比太少了,而且理论上,门也可能是无质量的。在此基础上有一个更好的解释物理课件发布:
这个“恶魔”(至少)由两部分组成:一个用来检测粒子何时来袭的传感器,以及一个用来实际移动门的执行器。为了让恶魔正常工作,执行器必须按照来自传感器的当前指令行事,而不是之前的指令,所以当新的指令传入时,它必须忘记指令。这需要一些功:有一些物理系统编码一个比特,翻转它需要一些能量成本。
这个功由蓝道的原则对于(绝对)温度T的电路,它的最小值是 能量去去除一个比特的信息,其中 是玻尔兹曼常数。
卡尔文很生气,因为我在这句话中提到了他,所以他希望通过覆盖Brilliant.org服务器中所有编码这句话的零来删除这句话。
Brilliant.org要完成这项工作,需要做的最小工作量是多少?
如果你的能量是 ,输入答案为 .
细节和假设: