ساختارشکنانه‌ترین فناوری که در این سالها شنیدم
| مسعود زمانی
دانشمندان در حال توسعه موتوری مبتنی بر فناوری نانو هستند که از «اطلاعات - Information» بعنوان سوخت بهره می‌برد! و از آن عجیب‌تر یکجورایی قانون دوم ترمودینامیک را هم نقض میکند.
داستان از 150 سال پیش و شیطانک ماکسول شروع شده است که آقای ماکسول بزرگ با ذهن بی‌نظیرش مدل ذهنی‌ای برای ساختن موتوری که قانون دوم ترمودینامیک را حذف کند ارائه کرد که البته اسمش رویش است و یک ازمایش ذهنی بود و نه بیشتر... زیرا ساخت فضایی آنقدر کوچک و و کنترل دریچه‌ای آنقدر حساس خب تقریباً تا همین 10 سال قبل ناشدنی بود.
در این آزمایش ذهنی، یک شیطانک، در کوچکی را بین دو محفظه گازی کنترل می کند. شیطانک بر رد و بدل شدن تک تک ملکول‌ها نظارت می کند. به گونه‌ای که اگر مثلاً ملکولی با سرعت آهسته بخواهد به سمت چپ برود، یا ملکول سریعی از سمت چپ به سمت راست برود اجازه عبور می دهد، در غیر این صورت اجازه عبور نمی دهد. از آنجا که ملکول هایی با سرعت بالا دمای بالاتری دارند، به مرور زمان مخزن سمت راست گرم تر از مخزن سمت چپ می شود، لذا انتروپی کاهش کل سیستم کاهش یافته و قانون دوم ترمودینامیک نقض می‌گردد.
برای این که حس پیدا کنید جهت اجرایی شدن چنین ایده‌ای محفظه‌ها می بایست هرکدام حداکثر ده نانومتر عرض داشته و 50،000 بار در ثانیه می‌بایست بصورت کنترل شده باز و بسته شوند.
مقاله ویکی‌پدیا برای فهم بهتر شیطان ماکسول:
https://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%B4%DB%8C%D8%B7%D8%A7%D9%86%DA%A9_%D9%85%D8%A7%DA%A9%D8%B3%D9%88%D9%84
و این ویدیو بطور کامل این ماجرا و تناقض‌هایش توضیح داده شده است:
https://www.youtube.com/watch?v=KR23aMjIHIY
حالا در دانشگاه سایمون فریزر آقای پروفسور «جان بکهوفر - John Bechhoefer» مفهوم ماشینهای اطلاعاتی را که سالها فیزیکدانان درباره امکان‌پذیر بودنش بحث می‌کردند، را به شکلی بهینه و عملیاتی عرضه کرده‌اند. جالب این هست که هم در بدن موجودات زنده و در ابعاد سلولی و به نوعی در موتورهای زیستی مشابه این عمل وجود دارد ولی خب پیاده‌سازی آن همچنان نشدنی به نظر می‌رسید.
آقای بکهوفر و همکارانشان در میانه پاندمی و با تلاش زیاد ماشینی ساخته‌اند که تقریباً به اندازه ماشینهای مولکولی درون یک سلول زنده معمولی انرژی تولید میکند و مثلاً با سرعت شنای یک باکتری برابری میکند. البته واقعاً تا همین 5-6 سال پیش بدون دانش لیزر نوین (خود ایشان مشارکت‌هایی در نوبل فیزیک سال 2015 در حوزه لیزر داشته‌اند) و ماشینهای نانویی انجام اینکار تقریبا نشدنی بود.
مکانیزم هم خیلی ساده بخواهم بگم شبیه این هست که شما یک زنبور (همان ذره) دارید که نمی‌دانید قرار است پایین برود و یا بالا! به محض حرکت آن در اثر افزایش یا کاهش انرژی جنبشی شما یک فنری که به آن زنبور وصل است با کمک اطلاعاتی که از خودش دریافت کرده‌اید بالا و پایین می‌برید که اثرش را خنثی کند و آنتالپی کاهش یابد، انرژی لازم برای اینکار هم از جریان داده‌هایی حاصل میشود که حرکت ذره خودش ایجاد میکند... دقیقا عین جادوگری
البته دقت داشته باشید قانون دوم ترمودینامیک نقض نمی‌شود و همچنان انرژی خارج از سیستم باید برای حرکت دادن آن فنر فرض داشته باشیم ولی مقدار آن در نسخه‌های جدید کمتر و کمتر میشود، بطوریکه دستگاه جدید بیش از ده برابر سلف‌های خود بهره‌وری بالاتری دارد و البته که هنوز در مقیاس بشدت کوچک و آزمایشگاهی است و نباید انتظار داشته باشید 5 سال بعد ماشین شما با این فناوری حرکت کند، بلکه احتمالاً بیشترین کاربرد آن در پردازنده‌های زیستی و بعد ماشینهای بسیار کوچک در ابعاد مولکولی باشد، ولی صدسال بعد را مطمئن نیستم!
لینک مقاله اصلی:
https://www.pnas.org/content/118/20/e2023356118
پینوشت: این مطلب را 5-6 ماه پیش نگه داشته بودم برای رادیوبادیو که متاسفانه هنوز وقت نکردیم ضبطش کنیم... حیفم اومد بیات بشود.
✅ @karkhone
| مسعود زمانی
دانشمندان در حال توسعه موتوری مبتنی بر فناوری نانو هستند که از «اطلاعات - Information» بعنوان سوخت بهره می‌برد! و از آن عجیب‌تر یکجورایی قانون دوم ترمودینامیک را هم نقض میکند.
داستان از 150 سال پیش و شیطانک ماکسول شروع شده است که آقای ماکسول بزرگ با ذهن بی‌نظیرش مدل ذهنی‌ای برای ساختن موتوری که قانون دوم ترمودینامیک را حذف کند ارائه کرد که البته اسمش رویش است و یک ازمایش ذهنی بود و نه بیشتر... زیرا ساخت فضایی آنقدر کوچک و و کنترل دریچه‌ای آنقدر حساس خب تقریباً تا همین 10 سال قبل ناشدنی بود.
در این آزمایش ذهنی، یک شیطانک، در کوچکی را بین دو محفظه گازی کنترل می کند. شیطانک بر رد و بدل شدن تک تک ملکول‌ها نظارت می کند. به گونه‌ای که اگر مثلاً ملکولی با سرعت آهسته بخواهد به سمت چپ برود، یا ملکول سریعی از سمت چپ به سمت راست برود اجازه عبور می دهد، در غیر این صورت اجازه عبور نمی دهد. از آنجا که ملکول هایی با سرعت بالا دمای بالاتری دارند، به مرور زمان مخزن سمت راست گرم تر از مخزن سمت چپ می شود، لذا انتروپی کاهش کل سیستم کاهش یافته و قانون دوم ترمودینامیک نقض می‌گردد.
برای این که حس پیدا کنید جهت اجرایی شدن چنین ایده‌ای محفظه‌ها می بایست هرکدام حداکثر ده نانومتر عرض داشته و 50،000 بار در ثانیه می‌بایست بصورت کنترل شده باز و بسته شوند.
مقاله ویکی‌پدیا برای فهم بهتر شیطان ماکسول:
https://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%B4%DB%8C%D8%B7%D8%A7%D9%86%DA%A9_%D9%85%D8%A7%DA%A9%D8%B3%D9%88%D9%84
و این ویدیو بطور کامل این ماجرا و تناقض‌هایش توضیح داده شده است:
https://www.youtube.com/watch?v=KR23aMjIHIY
حالا در دانشگاه سایمون فریزر آقای پروفسور «جان بکهوفر - John Bechhoefer» مفهوم ماشینهای اطلاعاتی را که سالها فیزیکدانان درباره امکان‌پذیر بودنش بحث می‌کردند، را به شکلی بهینه و عملیاتی عرضه کرده‌اند. جالب این هست که هم در بدن موجودات زنده و در ابعاد سلولی و به نوعی در موتورهای زیستی مشابه این عمل وجود دارد ولی خب پیاده‌سازی آن همچنان نشدنی به نظر می‌رسید.
آقای بکهوفر و همکارانشان در میانه پاندمی و با تلاش زیاد ماشینی ساخته‌اند که تقریباً به اندازه ماشینهای مولکولی درون یک سلول زنده معمولی انرژی تولید میکند و مثلاً با سرعت شنای یک باکتری برابری میکند. البته واقعاً تا همین 5-6 سال پیش بدون دانش لیزر نوین (خود ایشان مشارکت‌هایی در نوبل فیزیک سال 2015 در حوزه لیزر داشته‌اند) و ماشینهای نانویی انجام اینکار تقریبا نشدنی بود.
مکانیزم هم خیلی ساده بخواهم بگم شبیه این هست که شما یک زنبور (همان ذره) دارید که نمی‌دانید قرار است پایین برود و یا بالا! به محض حرکت آن در اثر افزایش یا کاهش انرژی جنبشی شما یک فنری که به آن زنبور وصل است با کمک اطلاعاتی که از خودش دریافت کرده‌اید بالا و پایین می‌برید که اثرش را خنثی کند و آنتالپی کاهش یابد، انرژی لازم برای اینکار هم از جریان داده‌هایی حاصل میشود که حرکت ذره خودش ایجاد میکند... دقیقا عین جادوگری
البته دقت داشته باشید قانون دوم ترمودینامیک نقض نمی‌شود و همچنان انرژی خارج از سیستم باید برای حرکت دادن آن فنر فرض داشته باشیم ولی مقدار آن در نسخه‌های جدید کمتر و کمتر میشود، بطوریکه دستگاه جدید بیش از ده برابر سلف‌های خود بهره‌وری بالاتری دارد و البته که هنوز در مقیاس بشدت کوچک و آزمایشگاهی است و نباید انتظار داشته باشید 5 سال بعد ماشین شما با این فناوری حرکت کند، بلکه احتمالاً بیشترین کاربرد آن در پردازنده‌های زیستی و بعد ماشینهای بسیار کوچک در ابعاد مولکولی باشد، ولی صدسال بعد را مطمئن نیستم!
لینک مقاله اصلی:
https://www.pnas.org/content/118/20/e2023356118
پینوشت: این مطلب را 5-6 ماه پیش نگه داشته بودم برای رادیوبادیو که متاسفانه هنوز وقت نکردیم ضبطش کنیم... حیفم اومد بیات بشود.
✅ @karkhone
Comments
Be the first to add a comment
Log in to comment