Космический двигатель без реактивной массы. Двигатель без
Как работает двигатель без ГРМ? . Чёрт побери
Именитый изобретатель Кристиан фон Кёнигсегг решил доказать всему автомобильному миру,что газораспределительный механизм, основа основ двигателя внутреннего сгорания, — не более чем лишняя дорогая деталь.
Кристиан Фон Кёнигсегг изобретатель Будучи простым шведским мальчишкой, Кёнигсегг разбирал бытовые приборы, надеясь найти способ улучшить их. Говорят, что он первым придумал аудиоплееры с памятью на микросхемах, но в мире, увлеченном компакт-дисками, к нему никто не прислушался. Ему же приписывают идею защелкивающегося замка для напольного ламината. И вновь спустя несколько лет изобретение запатентовал кто-то другой. Правда это или нет, судить не возьмемся. Но сегодня к Кристиану прислушиваются очень внимательно, да и патентное право он выучил назубок. В 2005 году автомобиль, названный именем Кристиана фон Кёнигсегга, официально стал самым быстрым серийным авто на планете: эксперты Книги рекордов Гиннеcса зафиксировали скорость 388,87 км/ч. Koenigsegg CCXR стал лучшим в мире спорткаром по соотношению массы и мощности. Koenigsegg One:1 лидирует в номинации «лучший разгон», достигая скорости 300 км/ч всего за 11,92 с. Пока самые эффективные на свете спорткары бьют рекорд за рекордом, их создатель разъезжает на стареньком Saab 9−5, хитро улыбаясь. Под капотом у «старичка» единственный в мире двигатель, у которого нет ни распределительного вала, ни кулачков, ни толкателей клапанов, ни пресловутого ремня ГРМ. И, в отличие от бешеных Koenigsegg, предназначающихся лишь богатым и знаменитым, моторы с индивидуальными приводами клапанов обещают стать первым по‑настоящему массовым творением шведского изобретателя. Меж двух стихийВ головке блока цилиндров испытательного «Сааба», как и положено, трудятся 16 клапанов. Каждый из них приводится отдельным актуатором, и каждый получает команду на открытие или закрытие от компьютера управления двигателем независимо от других.Актуатор — главное ноу-хау Freevalve, дочерней компании Koenigsegg. Снабдить каждый клапан индивидуальным приводом и управлять ими независимо друг от друга пробовали многие разработчики, среди которых немало автопроизводителей с мировым именем. Наиболее очевидное решение в виде линейных электродвигателей (соленоидов) не приводит к желаемому результату: небольшим моторам не хватает мощности, чтобы разогнать клапаны до нужных скоростей (20 000 открытий и закрытий в минуту), возникают проблемы с охлаждением и надежностью. Кристиан фон Кёнигсегг не вдается в детали принципа работы своего привода, но с удовольствием объясняет общую концепцию «пневмогидравлоэлектрического актуатора». Открывает клапаны пневматика, а закрывает — гидравлика. И пневматическая, и гидравлическая системы постоянно находятся под давлением и готовы сообщить клапану максимум энергии. Задача электрического привода — лишь вовремя подавать к клапану воздух или масло. Проблема охлаждения и смазки при этом решается сама собой: наиболее нагруженные детали привода обслуживаются соответствующими системами самого ДВС. Прелесть актуатора Freevalve в том, что он подходит практически для любого автомобильного или мотоциклетного двигателя. Будь то высокооборотный мотор гоночного мотоцикла, раскручивающийся до 16 000 об/мин, или грузовой дизель, тарахтящий на 3500 об/мин, один и тот же привод будет полностью соответствовать их нуждам. Клапан гоночного мотоцикла сделан из легкого сплава, поэтому энергия актуатора с легкостью разгоняет его до больших скоростей. Клапан грузовика крупный и тяжелый, однако и высокие скорости ему не нужны. Дышать во все клапаныСамое очевидное: для разных режимов работы двигателя (прежде всего скорости вращения коленвала) существует свой оптимальный состав топливовоздушной смеси, свои правильные моменты открытия и закрытия клапанов. Традиционно эта проблема решается с помощью механизма изменения фаз газораспределения (например, VTEC): весь распределительный вал слегка поворачивается относительно шестерни привода газораспределительного механизма (ГРМ), и все моменты открытия и закрытия клапанов смещаются вперед или назад.Проблема VTEC заключается в ограниченном количестве режимов, в то время как индивидуально управляемые клапаны позволяют пересматривать оптимальный набор параметров при любом, даже самом малом изменении оборотов. Но главное то, что Freevalve позволяет изменять не только момент, но и продолжительность открытия клапанов.А что, если нам захочется гибко управлять мощностью двигателя, отключая часть цилиндров? В современных двигателях задача решается с помощью весьма сложного механизма: для каждого клапана предусматривается два кулачка, которые сменяют друг друга, сдвигаясь вдоль распредвала. Один кулачок обеспечивает штатную работу клапана, второй отвечает за работу цилиндра в «режиме ожидания». Клапаны Freevalve позволяют в любой момент включать любую программу для любого цилиндра без каких-либо механических ухищрений.И все же главная проблема традиционного ГРМ кроется в эллиптической форме кулачка, благодаря которой клапан практически никогда не бывает открыт или закрыт полностью. Вместо этого он всегда или плавно открывается, или плавно закрывается, что снижает его пропускную способность. Мало того, эта особенность приводит к тому, что в определенные моменты впускные и выпускные клапаны оказываются открытыми одновременно, и это отрицательно сказывается на экологических характеристиках двигателя.Кристиан фон Кёнигсегг демонстрирует кривую открытия клапанов на мониторе специального прибора. Она напоминает прямоугольник: клапан резко открывается, удерживается в открытом состоянии, а затем резко закрывается. Это вам не вечный грустный эллипс традиционного клапана. Особенно интересно, что кривая сохраняет свою угловатость даже на высоких оборотах (до 10 000 об/мин) — актуатору хватает мощности, чтобы открывать и закрывать клапан действительно быстро.Пожалуй, именно последнее свойство в наибольшей степени поспособствовало тому, что тестовый двигатель со свободными клапанами показал впечатляющие результаты на испытаниях: он выдает на 30% больше крутящего момента, потребляет на 30% меньше топлива и дает 50%-ное сокращение вредных выбросов. Три цилиндра, восемнадцать клапанов
Долой каноны!Freevalve — это больше, чем кажется. Во‑первых, система может в значительной мере изменить облик автомобиля. Распределительный вал и толкатели клапанов занимают много места в головке блока цилиндров, да и весят немало. Четырехцилиндровый двигатель с Freevalve размерами и весом напоминает трехцилиндровый. Если же учесть, что независимые клапаны дают значительный прирост крутящего момента, то можно и вовсе обойтись двумя цилиндрами. И тогда крохотный моторчик можно будет спрятать хоть под сиденьем.
Система позволяет в любой момент перевести двигатель на экзотический цикл работы, хоть Миллера, как на Mazda, хоть Аткинсона, как на Prius. Чего уж скромничать: при желании мотор может в мгновение ока стать двухтактным, почти двукратно нарастив мощность! Фон Кёнигсегг мечтает об автомобилях с двумя топливными баками и системами питания: для бензина и дизеля. Для перехода на биотопливо гибкость настроек также актуальна.Но самая интересная фантазия изобретателя — это пневматический гибрид. Используя специальную конфигурацию клапанов, можно превратить ДВС в компрессор, который при торможении будет закачивать воздух в баллон, аккумулируя давление. Затем сжатый воздух можно нагнетать в цилиндры, разгоняя автомобиль, или использовать в качестве мощного аналога турбонаддува, кратковременно увеличивая мощность двигателя.Пожалуй, самое неожиданное свойство двигателя с независимыми клапанами — надежность. Каждый водитель боится обрыва ремня ГРМ: если поршень «догонит» клапаны, то же самое произойдет и во всех остальных цилиндрах. Дорогостоящая головка блока цилиндров, а вместе с ней и поршни, и, возможно, шатуны с коленчатым валом окажутся серьезно повреждены.А с Freevalve все просто: нет ГРМ — нет и проблем! Если же один цилиндр вдруг «стуканет» — все остальные останутся целы и невредимы.Волк в овечьей шкуре
Двигатель без клапанных пружин. Реальная революция в моторостроении | Блог SkyLine
Ребят сегодня небольшая но очень интересная статья, она не рекламная, как наверное многие подумают! Нет, ребята, просто я увидел один из интересных роликов на Youtube и подумал а почему бы нет! Ведь все что сделали наши с вами земляки, реально может работать. Дело тут в тюнинге головки блока, они вообще убрали клапанные пружины из нее, что добавляет мощности и экономичности двигателю. В общем, у меня для вас просьба ребята — максимальный репост и лайки, также расскажите про эту статью на форумах! Нужно народу помочь … Знаете, не перевелись еще умные головы на нашей земле, а они изобретают новые и простые решения для наших с вами автомобилей, которые гипотетически (если ВАЗ) прислушается, могут сделать просто революцию, увеличить КПД двигателя внутреннего сгорания на 7 – 10 %, что очень немало! А с учетом других доработок, могут добиться 10 – 12% увеличения. Таким образом, бензиновый двигатель приблизится по эффективности к дизельному!
Ладно, не буду петь долгие дифирамбы, сами все увидите внизу в видео. А сейчас принцип работы обычного распредвала.
Обычный распредвал, основанный на пружинах
Если вы хоть чуть-чуть разбираетесь в строении ГРМ (газораспределительного механизма) двигателя, вы знаете, что у каждого клапана есть специальная пружина, которая возвращает его обратно, когда коленвал его продавит вниз. Без такого строения работа будет невозможной!
Эти пружины оттягивают на себя достаточно большую часть энергии распредвала, то есть двигателю нужно продавить эту пружину, после чего она вернет клапан на место!
Чтобы продавить этот упругий механизм, двигателю нужно потратить примерно от 30 до 100 кг на сжатие, это очень большая энергия. А теперь представьте что таких пружин 16, по наличию клапанов.
И каждый раз, когда мотор работает, он отдает часть своей энергии на преодоление этого усилия.
Модернизированный механизм, основанный на магнитах
Теперь разберем работу, основанную на магнитах, что предложили наши умельцы. Вместо обычного коленвала, имеется специальный, который имеет магнитные эксцентрики, сделанные из магнитов (либо имеющие магниты в своем строении). Они притягивают конструкцию клапана, и находятся с ней в постоянном зацеплении. То есть клапан всегда как бы намагничен к этой части вала. В нужное время он закрывается, в другое открывается.
Что нам это дает? Все просто – рапредвалы не испытывают давления пружин, не тратят энергию на преодоление сжатия, а поэтому экономится реально куча энергии! Это реально прорыв.
Как заверяют сами производители, экономия топлива достигает 3 – 4 литров на 100 километров, а таким образом, если ваша ПРИОРА (на механике) расходует 8 -9 литров в городском режиме, то после переделки будет всего 5 – 6 литров! Просто супер! Прибавляется и мощность, по заверению изобретателей около 20 – 30 л.с.
Сейчас ребята, видео этих народных умельцев, больше контактов я не нашел. Можно посмотреть их канал на YOUTUBE.
Сомнения и размышления
Конечно даже самая идеальная система – неидеальная, многие скажут, что клапан «оторвется» от высоких оборотов и машина будет работать не эффективно! НО и здесь «Кулибины» представляют видео, оказывается — что клапан может держать 400 грамм веса, что более чем предостаточно для нормальной работы, смотрим.
Другие могут сказать, что магниты это мягкий металл и при высоких температурах его просто раскрошит. Но подумайте — зачем делать голое зацепление с магнитом? Ведь его можно закрыть в тонкий, но прочный металлический корпус, который будет противостоять нагрузкам, то есть магнит будет как бы в скорлупе!
Третьи могут возразить – что магнит со временем потеряет свое притяжение, это конечно справедливо, но реально пройдет несколько лет, можно будет поменять на новые магнитные валы. Ведь обычные, также выходят из строя через определенный пробег.
Так что изобретение вполне живучее, причем ребята получили патент. Хочется, чтобы оно не «похерилось» как обычно у нас это бывает, а получило свое развитие.
Дополнительные проценты энергии
Так как у нас на валу крутятся, по сути мощные магниты, то к ним можно примастерить катушки индукции, с 16 клапанов можно будет снимать дополнительное напряжение которые может заменить собой генератор, таким образом мы убираем еще одно звено которое съедает драгоценные проценты КПД.
http://avto-blogger.ru/texchas...
×cont.ws
Космический двигатель без реактивной массы « Попаданцев.нет
Тема этой статьи — чистый оффтоп.Она относится к теме сайта, как садовая калитка к Ньютону, который через нее ходил.
Однако, новость такова, что я просто не мог пройти мимо.
Суть в чем — построен двигатель для космических аппаратов, который не выбрасывает массу, то есть — он не реактивный. Он невозможный. Ближе всего к его принципу работы историю Мюнгхаузена, который за волосы вытащил себя из болота. И заметьте — вместе с лошадью!
Здесь главное отличие от Мюнгхаузена в том, что двигатель работает на квантовых эффектах.Имеем магнетрон как в микроволновке, который излучает в замкнутом объеме. Но этот объем имеет неправильную форму — он конусовидный и один торец больше другого. Так вот, при поглощении энергии медными стенками происходит квантовый эффект, что позволяет иметь тягу в сторону бОльшей стенки.
Собственно, попытки изобрести подобное встречаются постоянно. Вот даже на российском спутнике «Юбилейный» был установлен инерциоид (протолкнули лоббисты «торсионных полей»). Результата, естественно, не было.
Но этот случай иной — этот случай был протестирован NASA с ошеломительным результатом — гравицапа работает!…
Тестирование дало тягу в районе 50-70 микро-ньютонов. Это где-то в районе 6 грамм. Это много меньше даже таких слабосильных движков, как ионные. И, понятно, жрать электричества сия девайса будет немеряно.Однако главное отличие от ионных движков — ему не нужна реактивная масса. Что сразу фактически наполовину снижает массу самого аппарата, а срок его работы продлевает куда-то в бесконечность, была бы энергия.
Конечно, возникает еще куча вопросов.С одной стороны, китайцы посчитали, и сказали что теория жизнеспособна (еще в 2010). И сделали движок с тягой 720 микроньютон.С другой стороны — та же NASA проводила испытания пусть и в вакуумной камере, но без вакуума, так что варианты для сомнения остаются.
Но я пишу это не для того, чтобы пересказать известные данные. Я хочу ударится в футурологию.Давайте допустим, что ни NASA, ни китайцы не ошиблись и движок реально работает…
Итак, мы имеем двигатель, явно работающий на квантовом эффекте.Напоминаю — квантовая теория это наиболее точно проверенная практикой теория за всю историю человечества. И, вероятно, самая используемая. Во всех электронных приблудах используется квантовая теория, а в тех же мобилках в антенне стоит если не диод Ганна, то туннельный диод, в них квантовые эффекты в чистом виде.
И очень скоро с этой гравицапой разберутся и сделают ее полупроводниковый аналог. Который будет отличатся от этого лабораторного образца как паровая турбина от машины Ньюкомена. И уж поверьте — разработают такое очень быстро, просто потому, что в электронике оно все очень быстро.
И вот тогда все и начнется!Конечно, в первую очередь такие двигатели получат автоматические межпланетные аппараты. Сейчас они большую часть пути проходят по инерции, не зря им приходится делать разгон в гравитационном поле планеты (вспоминаем «Вояджер-1» который освоил его в гравитационной яме Юпитера). Но гравицапа сможет поддерживать пусть маленькое, но постоянное ускорение. Как результат — путь к окраинным планетам сократится с лет на месяцы.Потом двигатель разовьется, повысится КПД, уменьшится потребление — и будут их ставить на пилотируемые корабли к Марсу. На чартерные рейсы.
Дальше-больше — цена падает, цена не космическая и применения пойдут не космические. Сначала, конечно, авиация. Маленькому самолету нужно не так много тяги, а аэродинамику гравицапа не портит.Но тут есть одна интересная особенность.Уже видно, что тяга будет зависеть от площади поверхности. А этот мир трехмерен и при уменьшении размеров площадь поверхности растет быстрее объема. Именно поэтому чайник остывает быстрее ванной, а руду размалывают в порошок, чтобы максимизировать эту самую площадь поверхности.
Отсюда следует — маленькие самолеты будет строить практичнее, чем большие.Это в случае с реактивными движками на химическом топливе масштабирование дает эффект, а здесь все наоборот.Сейчас летающий автомобиль (даже с закрытыми винтами) невозможно посадить в колодец улиц между домами. Просто потому, что при посадке образуется воздушная подушка, которая может очень быстро и непредсказуемо как образоваться, так и исчезнуть. И никакая электроника не спасет от резкой потери высоты с потенциальными жертвами. Тут же гравицапа дает абсолютно ровный подъем, никаких воздушных потоков. Современные квадрокоптеры — это проходной этап.
И небо будет все в летающих автомобиляхИ в летающих роботах доставки. И в летающих камерах слежения.
Соотношение масса-площадь дает интересное развитие космонавтики. Если микро-спутник весит 20 грамм, то ему копеечной тяги хватит, чтобы вылететь за атмосферу и уже там спокойно набрать первую космическую. Да даже спутники поболее будут разгоняться там, где уже атмосферы нет.Но представляете как будет выглядеть толпа микроскопических летательных аппаратов, объединенная в единый рой? Все читали «Непобедимого» Станислава Лема?
Особенно интересными будут выглядеть пылинки-разведчики. Когда устройство весит доли грамма, то ей хватит тяги на доли грамма, чтобы разогнаться до заметных скоростей, а энергии при этом нужно вообще незаметное количество. Представьте себе пыльное облако — разведчик? А ударное пыльное облако?
Применения будут самыми неожиданными, которые мы сейчас даже придумать не сможем.Вот споры в Формуле-1 по поводу «разрешать ли антикрыло из гравицапы, чтобы машина в повороте стояла» не хотите ли?Что, слишком фантастично?А робот, пробивающий засоры в ливневых стоках — как вам?А девайс для забивания свай? А мойщики окон в такой «летающей люльке»?А барражирующие пули, которые могут хоть и долго, но разгоняться до гиперзвуковых скоростей?Да гравицапы еще будут ставится в электронные замки вместо соленоидов!
Есть шанс, что мир будет гораздо больше похож на тот, который показан в «Пятом Элементе», чем нам даже представляется. Даёшь летающие закусочные!
Ну, это все если, конечно, эффект действительно есть, а то ведь бывает всякое…
P.S. Если я тут увлекся и описал Нью-Васюки, не бейте строго, все-таки оффтоп.
www.popadancev.net
двигатель без вала — с русского
См. также в других словарях:
двигатель без вала — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики машины электрические вращающиеся в целом EN shaftless motor … Справочник технического переводчика
ДВИГАТЕЛЬ ТЕПЛОВОЙ — машина для преобразования тепловой энергии в механическую работу. В тепловом двигателе происходит расширение газа, который давит на поршень, заставляя его перемещаться, или на лопатки колеса турбины, сообщая ему вращение. Примерами поршневых… … Энциклопедия Кольера
Двигатель Ванкеля — Роторно поршневой двигатель в разрезе. Роторно поршневой двигатель внутреннего сгорания (РПД, двигатель Ванкеля), конструкция которого разработана в 1957 инженером компании NSU Вальтером Фройде (англ.), ему же принадлежала идея этой конструкции.… … Википедия
Двигатель внутреннего сгорания — Схема: Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с глушителем … Википедия
Двигатель — энергосиловая машина, преобразующая какой либо вид энергии в механическую работу. В зависимости от типа Д. работа может быть получена от вращаюшегося ротора, возвратно поступательно движущегося поршня или от реактивного аппарата. Д.… … Большая советская энциклопедия
Предкамерный двигатель — двигатель внутреннего сгорания, в котором смесеобразование улучшается с помощью предкамеры (См. Предкамера). В П. д. топливо (или рабочая смесь) подаётся сначала в предкамеру, где частично сгорает. При воспламенении паров топлива давление … Большая советская энциклопедия
Нефтяной двигатель Дизеля* — относится к классу двигателей с внутренним сгоранием, работающих на жидком горючем, по преимуществу, на нефти или керосине. Изобретатель этого двигателя, инженер Дизель (из Мюнхена), собственно предполагал создать двигатель, могущий работать не… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Нефтяной двигатель Дизеля — относится к классу двигателей с внутренним сгоранием, работающих на жидком горючем, по преимуществу, на нефти или керосине. Изобретатель этого двигателя, инженер Дизель (из Мюнхена), собственно предполагал создать двигатель, могущий работать не… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Четырёхтактный двигатель — Работа четырёхтактного двигателя в разрезе. Цифрами обозначены такты Четырёхтактный двигатель поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за два оборота коленчатого вала, то есть за… … Википедия
Дизельный двигатель — Дизельный двигатель поршневой двигатель внутреннего сгорания, работающий по принципу самовоспламенения распылённого топлива от воздействия разогретого при сжатии воздуха.[1] Спектр топлива для дизелей весьма широк, сюда включаются все… … Википедия
Комбинированный двигатель внутреннего сгорания — (комбинированный ДВС) двигатель внутреннего сгорания, представляющий собой комбинацию из поршневой (роторно поршневой) и лопаточной машины (турбина, компрессор), в котором в осуществлении рабочего процесса участвуют обе машины. Содержание 1 … Википедия
translate.academic.ru
Информационный двигатель: Без топлива | Журнал Популярная Механика
Ученые заставили наноразмерный объект карабкаться вверх по лестнице, в качестве источника энергии используя… информацию.
Соорудите крохотную молекулярную лестницу, стабилизируйте ее во внешнем электромагнитном поле, колеблющемся с частотой 1 МГц. Поместите на ступеньку крохотную (меньше 300 нм в диаметре) сферу из полистирола — обычного пластика, из которого делают баночки для йогуртов. Если сфера будет достаточно мала, она будет колебаться под ударами хаотично движущихся окружающих молекул. Как правило, в результате сфера будет падать на ступеньку вниз, хотя в некоторых случаях воздействие сможет перебрасывать ее на верхнюю ступеньку. Теперь начинается главное.
Внимательно следите за сферой с помощью видеокамеры (с частотой 1,1 мс и выдержкой 0,3 мс). Каждый раз, когда она будет подниматься вверх, слегка меняйте характеристики внешнего поля, так, чтобы создавать сфере препятствие для спуска. Упрощенно говоря, одна ориентация поля позволяет сфере двигаться с нечетной ступеньки на четную, а другая — с четной на нечетную. Просто меняя эту ориентацию, можно «подсказывать» сфере направление движения. Повторяйте это раз за разом — и сфера будет подниматься по лестнице под действием броуновского движения, не требуя никакого собственного двигателя и, соответственно, источника энергии.
Такой эксперимент продемонстрировали токийские ученые во главе с Шоичи Тоябе (Shoichi Toyabe). Сфера действительно поднималась вверх, словно поглощая энергию окружающих молекул. Казалось бы, это нарушает Второе начало термодинамики, запрещающее передачу тепла (энергии движения частиц) от более холодного тела к более горячему — иначе говоря, постулирующее неубывание энтропии в замкнутой системе. Но если разобраться в вопросе повнимательней, это не совсем так.
Построенная японцами система, на самом деле, представляет собой реализацию знаменитого мысленного эксперимента с демоном Максвелла. Возьмем наполненный газом сосуд, разделенный перегородкой. В ней имеется отверстие, а у отверстия сидит демон, умозрительное устройство, которое позволяет пролетать быстрым молекулам горячего газа только в одном направлении, а медленным молекулам холодного газа — только другом. Через некоторое время работы демона все «горячие» молекулы окажутся в одной половине сосуде, а «холодные» — в другой.
Казалось бы, это позволяет нагреть одну половину сосуда и охладить другую, что приведет к понижению энтропии в системе. Только за счет собственного движения молекулы разделятся на «горячие» и «холодные». Но парадокса здесь нет: на самом деле, система не замкнута, поскольку для работы демона ему придется проводить замеры скорости движения отдельных молекул. А это требует передавать ему энергию извне, которая и способна обеспечить убывание энтропии.
Оригинальную модификацию этого эксперимента в 1920-х предложил крупный физик и соратник Эйнштейна Лео Силард. Представим, что сосуд представляет собой цилиндр, с двух сторон закрытый подвижными поршнями. Он по-прежнему разделен перегородкой, которую сторожит демон, но внутри сосуда имеется всего одна молекула. Получается т.н. «машина Силарда».
Пусть демон закроет перегородку; молекула, соответственно, окажется запертой в одной из половин цилиндрического сосуда. Теперь демон давит на поршень второй половины: раз там нет ни одной молекулы, для этого нам не потребуется энергии вовсе (напомним, что эксперимент мысленный, и сам поршень в расчет мы не принимаем). После того как он снова откроет перегородку, давление молекулы станет возвращать этот поршень обратно. При этом работа совершается — казалось бы, мы снова пришли к нарушению термодинамических законов…
Но Силард сам предложил разрешение этого парадокса. Дело в том, что для того, чтобы узнать, в какой из половин сосуда оказалась молекула — и, соответственно, на какой поршень давить — демону нужна информация. В данном случае, всего один бит, но этот бит все меняет. Получение информации в любом случае либо нарушает замкнутость системы (ее можно подать извне), либо требует затрат энергии самим демоном (впрочем, и энергию можно подать извне). Первый вариант нам интересен в данном случае.
Вернувшись к нашей лестнице и полистироловой сфере, заметим, что, поднимаясь вверх, сфера не получает извне энергии ни в виде тепла, ни в какой иной обычной форме. Вместо этого энергия передается в виде информации. И уже эта информация оказывается внутри системы энергией, движущей сферу по лестнице. Если говорить «журналистским языком», японцам впервые удалось создать «информационный двигатель».
Опять же, никакого нарушения незыблемых законов термодинамики тут не происходит. Система не замкнута лестницей, сферой и броуновским движением окружающих молекул. Для полного энергетического бюджета придется принять во внимание, скажем, работающую видеокамеру, генератор электромагнитного поля, да и компьютер, контролирующий весь процесс. Но дело не в этом.
Технически система демонстрирует совершенно уникальное решение для управления движением наноразмерных объектов, потенциал которого огромен. Вполне вероятно, что именно таким способом — информационным — в будущем мы будем контролировать перемещение нанороботов, скажем, в нашем организме, чтобы те занимались его «починкой». Конечно, до этого момента еще далеко, для начала надо как-то отказаться от следящей за объектом камеры и найти другой способ получать информацию о его положении. Но первый шаг — налицо.
Читайте также наше популярное введение в нанотехнологии: «Десять в минус девятой».
По публикации physics arXiv blog
www.popmech.ru
