क्वांटम उलझाव थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम को तोड़ता है

ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम मोटे तौर पर कहता है कि आप कुछ नहीं कर सकते हैं। चूंकि कोई मुफ्त ऊर्जा नहीं है, उदाहरण के लिए, एक सतत गति मशीन बनाना संभव नहीं है, हालांकि कुछ कम से कम उत्सुक प्रयास पहले ही किए जा चुके हैं।

उसी कानून का एक अन्य पहलू यह तथ्य है कि ऊर्जा हमेशा खुद को असंतुलित करने की कोशिश करती है। यदि आपके पास गर्म पानी का एक बर्तन है और उस पर थोड़ा ठंडा पानी डालना है, तो आप एक गर्म तरल के साथ समाप्त हो जाएंगे। यदि आप इस पानी को ठंडा या गर्म करना चाहते हैं, तो आपके पास एक बाहरी शक्ति स्रोत होना चाहिए।

जेम्स मैक्सवेल और उनके मानसिक व्यायाम

सब कुछ सही था, जब तक कि स्कॉटिश जेम्स मैक्सवेल ने 1867 में कई लोगों के दिमाग को भ्रमित करने वाले एक अभ्यास का सुझाव दिया: कल्पना कीजिए कि आपके पास गर्म पानी का एक कंटेनर है। इस पानी में ऐसे अणु होते हैं जो अलग-अलग गति से गति करते हैं, "हॉटटर" वाले तेजी से चलते हैं, जबकि "ठंडा" वाले धीरे-धीरे चलते हैं। फिर भी, औसत पानी का तापमान गर्म है।

मैक्सवेल ने फिर इस कंटेनर को दो हिस्सों में विभाजित करने का सुझाव दिया, केवल एक छोटे से दरवाजे को छोड़कर, एक पानी के अणु का आकार, उनके बीच खुला। दरवाजे का निर्माण करें ताकि तेज अणु उसके प्रति आकर्षित हों और कंटेनर के एक आधे हिस्से में जमा हो जाएं, और जब भी कोई धीमी अणु दरवाजे के करीब पहुंचता है, तो वह दूसरी तरफ से गुजर जाता है।

इस तरह, थोड़ी देर के बाद, इस दरवाजे ने अणुओं को तेज और धीमा करने का आदेश दिया होगा, अर्थात, गर्म पानी ऊर्जा के अतिरिक्त स्रोत के उपयोग के बिना गर्म और ठंडे पानी में बदल गया होगा। ऊष्मागतिकी के दूसरे नियम का स्पष्ट रूप से उल्लंघन किया गया है।

व्यवहार में दूसरा कानून तोड़ना

मैक्सवेल का विचार दिलचस्प है, लेकिन एक मानसिक व्यायाम है। हालांकि, 2010 में, वैज्ञानिकों ने दिखाया कि हवा के अणुओं के यादृच्छिक आंदोलन के साथ प्लास्टिक के टुकड़े को बनाना संभव है, मैक्सवेल ने अपने अभ्यास में प्रस्तावित दरवाजे के समान।

प्लास्टिक का टुकड़ा एक छोटी सी सीढ़ी की शुरुआत में रखा जाता है और अचानक ऊपर की ओर धकेला जाने लगता है। जब भी वह ऐसा करता है, उसके नीचे एक बिजली का दरवाजा बंद होता है। इस पोर्ट में उपयोग की जाने वाली शक्ति को बाकी सिस्टम से अलग किया जाता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि यह प्रयोग में हस्तक्षेप नहीं करता है। समय के साथ, प्लास्टिक बाहरी ऊर्जा के बिना सीढ़ियों के शीर्ष पर पहुंच जाता है।

सूचना को ऊर्जा में बदलना

इन मामलों के बहुत अध्ययन के बाद, भौतिक विज्ञानी इस निष्कर्ष पर पहुंचे हैं कि ये प्रयोग उस प्रणाली के बारे में बहुत सटीक जानकारी पर निर्भर करते हैं जिसमें वे आयोजित किए जाते हैं। मैक्सवेल के मानसिक व्यायाम में, आपको गतिमान अणुओं की गति जानने की आवश्यकता होती है, और 2010 के हाथों के प्रयोग में, आपको हमेशा प्लास्टिक के टुकड़े की स्थिति की निगरानी करने की आवश्यकता होती है।

ये सभी माप ऊर्जा पर निर्भर करते हैं, जो बदले में, सिस्टम के बाहर "मुक्त" ऊर्जा के साथ खुद को असंतुलित करने की कोशिश करता है। दूसरे शब्दों में, क्या होता है सूचना का ऊर्जा में परिवर्तन: प्लास्टिक के टुकड़े की स्थिति के बारे में जानकारी ऊर्जा में परिवर्तित हो रही है जो इसे ऊपर की ओर धकेलती है। यही है, थर्मोडायनामिक्स का दूसरा कानून आखिरकार बरकरार है।

क्वांटम दुनिया की दीवानगी भरी बातें

अब दोनों जापान में क्योटो विश्वविद्यालय और टोक्यो विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने पाया है कि क्वांटम यांत्रिकी इन प्रयोगों के लिए कुछ अतिरिक्त जटिलताएं लाते हैं और एक बार फिर से थर्मोडायनामिक्स के दूसरे कानून का उल्लंघन किया जा रहा है।

यह अंत करने के लिए, वे मैक्सवेल को एक अवधारणा में जोड़ते हैं जो क्वांटम उलझाव के रूप में जाना जाता है। जब दो कणों को आपस में जोड़ा जाता है, तो वे एक के रूप में व्यवहार करते हैं, भले ही वे एक पूरे ब्रह्मांड द्वारा अलग हो जाते हैं। इस प्रकार, उनमें से केवल एक को मापना और दूसरे के बारे में जानकारी प्राप्त करना संभव है। और, जैसा कि हमने पहले देखा, इस संदर्भ में जानकारी ऊर्जा है।

इसलिए, उपरोक्त मामले में, आधे अणुओं को मापने और उन सभी के बारे में जानकारी प्राप्त करने के लिए ऊर्जा का उपयोग करना संभव होगा। दूसरे शब्दों में, क्लासिक मॉडल में केवल आधे ऊर्जा का उपयोग करके कंटेनर को "गर्म" और "ठंडे" अणुओं के बीच विभाजित करना संभव होगा।

अभी के लिए, यह सब सिर्फ गणितीय गणना है जो एक वैज्ञानिक पत्र (पीडीएफ) में ग्रीक प्रतीकों से भरा है। लेकिन लेखकों की बड़ी उपलब्धि यह थी कि थर्मोडायनामिक्स का दूसरा नियम भी क्वांटम प्रभावों पर निर्भर करता है, और अब टीम इसे विस्तारित करने के लिए एक तरह से काम कर रही है ताकि इस रहस्योद्घाटन को भी संबोधित किया जा सके।

टेक्नोलॉजी रिव्यू वेबसाइट के अनुसार, इस शोध में ब्लैक होल और एस्ट्रोबायोलॉजी से लेकर नैनोमैकिंस और क्वांटम केमिस्ट्री तक, सभी तरह की घटनाओं के लिए महत्वपूर्ण निहितार्थ होंगे।

स्रोत: प्रौद्योगिकी की समीक्षा