【情報熱力学】ＮＴＴ、「マクスウェルの悪魔」を使った発電に成功 ©2ch.net
■ このスレッドは過去ログ倉庫に格納されています
実験に使用した単電子デバイスの構造
http://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1060/103/01.gif
NTTは、トランジスタ内でランダムな方向に動く電子(熱ノイズ)を観測し、一方向に動く電子のみを選り分けて電流を流して電力を発生させる“マクスウェルの悪魔”の実験に成功したと発表した。
マクスウェルの悪魔は、物理学者のジェームズ・クラーク・マクスウェルが思考実験として提案したもので、「個々の電子の動きを観測して、一定の方向に動く電子のみを選び出すことができれば電流を生成できる」とした理論。
通常は、外部電源などを用いずに無秩序な熱ノイズから、電流という秩序性を持った動きを生み出すことは熱力学第二法則から不可能とされており、150年以上議論が続けられてきた。
ただ現在では、マクスウェルの悪魔が電子の動きを観測して、その情報を得るさいにエネルギーが必要であり、これが電流を流す電源としての役割を果たし、熱力学第二法則を満たすということがわかってきた。
これは1bitの情報を得るためには一定の量のエネルギーが必要であり、逆に1bitの情報を持っていることによって最大でその量のエネルギーを生み出せることを意味しており、情報とエネルギーを結びつけた情報熱力学へと発展している。
今回NTTは、ナノスケールのシリコントランジスタからなり、電子1個の精度で操作や検出が行なえる「単電子デバイス」を用いて、熱ノイズから電流を生成することに成功。生成された電流で別のデバイスが駆動することが可能であり、マクスウェルの悪魔の原理を利用した発電が実現できたとしている。
NTTによれば、マクスウェルの悪魔を実現するためには、電子1個の正確な観測が行なえる検出器と、電子を閉じ込めておく箱を正確に開閉できる扉が必要だとしており、同社は電子1つ1つを観測・制御する技術を長年研究してきたという。これらの機能を1つのシリコン単電子デバイスにまとめあげることで、熱運動する電子を選り分けるマクスウェルの悪魔を証明できたとする。
今回得られた知見は、電子デバイスの消費電力の下限や、分子モーターなどの生体中の微少な熱機関におけるエネルギー変換効率と深く関係しているという。分子モーターはマクスウェルの悪魔が活躍しており、熱ノイズのランダムな運動を利用しながら適切なタイミングで動作し、高いエネルギー変換効率を実現していると考えられているという。
今後は電子デバイスにおいても、生体の仕組みを利用した高効率な動作の実現を目指すとしている。
http://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1060/103/02.gif
http://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1060/103/03.gif
http://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/yajiuma/1060103.html >>1
電子の選別なぞせずに
単原子レベルまで薄くしたPN接合ダイオードで
一方通行作るのではあかんのか >>150
シンクロニシティというのは、デコヒーレンスの現象を言い換えただけと言っても
それほど間違っていないはず >>153
decoherence
de
coherence 電流が流れるとか時間が経過するというのは、
電圧という圧力によって空間に秩序を見出す、あるいは与えると言っても
それほど間違っていないはず
じゃあ電流の流れに高低差を設ける電池つまり、圧力のエネルギーの源は
いったいこの世界のどこから供給されているんだよ？って
これはね、
この世界というか宇宙そのものが、限りない階層構造そのものなのよ
私たちはその間に漂っていることで、そのエネルギーを得ているのです
電池の作れる源は、もちろんこの自然から借りてきた産物ですから当然なのです
世の中に金持ちがいれば貧乏人もいるように、
この世界にはエネルギーの濃度が集中している部分とそうでない部分によって、
全体の均衡はつり合っていることで基本的に矛盾はないのです >>151
>ランダムな集合から一群の集合の成り立つことは、
>エネルギーの低い状態からエネルギーの高い状態に移行することを意味するが、
エネルギーじゃない
エントロピーだ あれ？
エネルギーとエントロピーの関係がわからなくなってきた エントロピーでググってウィキで再確認したが、
大まかに「何をすることができて、何をすることができないかを、その大小で表すような量」
これは素晴らしい表現だね エントロピーが増大していくことでエネルギーが拡散されていくことを意味するのだから
エネルギーの高い状態をエントロピーの低い状態と定義したのは使い勝手のわかりやすい用語じゃないわ >>157
>ランダムな集合から一群の集合の成り立つことは、
>エネルギーの低い状態からエネルギーの高い状態に移行することを意味するが、
エネルギーは変わらない
それを測定することにエントロピーが関わってくるだけ
しかしこの「測定する」ことにエネルギーが関わってくる
ややこしい 自分で問いを立てて自分でそれに答えていくって
いったいどういうエネルギーとエントロピーの関係なのだよ >>1
測定も電子１対１でやるのでなくて
１エネルギーで２電子同時測定するように工夫すればいいのだよ 一方向に動くという事は直流電流を取り出すことに成功した
という事だろうが、それ以外何が何やらわからん。 観測する/しないをスイッチにして
バラバラに動きたがる電子の流れを一方向にすることで
電流を流して電気エネルギーにする
ってこと？ マクスウェルの悪魔？
NTTは最近の異世界転生禁止を知らないの？ >>154
測定に要するエネルギーで普通に電流流す以上の電力が必要になるけどね。 俺もマクスウェルの悪魔を使った発電方法見つけたぜ
１つの金属を絶縁体で囲って別の金属を接触させれば電圧を起こせたよ。
理論は絶縁体で囲まれた金属が箱で、別の金属がゲート
絶縁体で囲まれた金属に熱ノイズが発生すると逃げ場を無くした電子が別の金属に逃げる時に電圧が発生する。
観測とか電子の選択をしなくても、別の金属に電子が逃げる性質を使えば効率良く発電出来るわけ。 >>169
そもそも「宇宙戦艦ヤマトの波動エンジン」とかいうのは、なんか凄いもんなの？
凄いなら、どこがどう凄いの？
>>171
ノーベル賞って凄い賞かな？
まあそれはおいといて、ノーベル物理学賞のカテゴリーとはずれてるのでおそらくこの件での受賞はない 「マクスウェルの悪魔」の反対が「ハニートラップの天使」 >>163
ZEN is right here.
禅問答 意識とエントロピーの関係ってなんだろうね。
意識（自意識）は常にエントロピーを下げる方向で事象と関わっているよね。
もちろん意識の存続（生命活動）にはエネルギーが要るが、それはいつも
エントロピー低下と等価なのか。それとも…？人間原理が構想される所以かも >>177
どアホ
記憶や知識、思い出が増えるにつれエントロピーは増大する 無秩序なものに意味を与える、整理するという行為もそうなん？
記憶も一見エントロピー増大に見えるが、事象を整理して保存するという意味では逆だ >>183
情報の拡散はエントロピーの増大。
機密情報も特許情報もプライバシーも、時が経つにつれ
いずれ公開され情報は拡散していく。
これはエントロピーの増大である >>8
俺は数学者で統計力学は専門ではないが、厳密にはそれはよくわかってないと思うよ
時空全体で見て、つまり非平衡系や遠平衡系を含めてエントロピーがどういう変化を辿るのか >>184
君のカキコはなかなかエントロピーが高いな。僅か２レスの間に飛躍が激しい。落ち着いてな。 量子論自体がまだ十分わかってない上、その上の統計力学というか大域理論はまだ
できてない。宇宙全体のエントロピーを論じるのは今のところ仮説の域を出ない
Steart Kauffmanなんかまさにそうだよね >>182
エロ妄想を情報として電気に変換すれば
相当なエネルギー量になるだろう。
大昔聞いた話だな、情報工学の授業で。
結局、この説明で、
情報工学のエントロピーは、熱力学のエントロピーと等価って結論に達したという話。
実際に実験するとはなあ。
>>173
簡単に言うと空間からエネルギーを無限に取り出せるしくみ。 >>196
空間の相転移？
それとも反物質を湧かすのかな >>197
宇宙にあるエネルギーをタキオン粒子へ変換してエネルギーを取り出す。 >>198
波動エンジンが福島みたいに事故ると、宇宙の全物質が消え去るぞ この原理を秘密に発明して相場で大もうけしてるやついるだろ。
おおやけにしないだけでさｗ 厚木の糞田舎の研究所か。あそこキチガイが多いんだよな 情報のエントロピーが実際のエネルギーに変換できるという研究は数年前からあるな 情報とはエネルギーであるなら、この宇宙は全て情報で作られている >>206
情報と物理の関係ってまだよくわかってないからな
量子情報理論と量子空間(作用素環の作る多様体)についての研究を軽くやったこと
あるけど、表面をなぞるだけだと思った
何か凄い数学が必要 でも、量子情報をゲージ場の微分幾何で扱う方向が正しいんだろうね
情報熱力学の人って物理の人ばっかりだから、幾何学者には穴場かもしれない >>211
脱線だけど、ホッジ理論とかアラケロフ幾何って量子情報理論にも関連付けはできる
コホモロジーを使って正則な量子情報と量子場の統一理論も作れるかもしれない
でも、本当に欲しいのはもっと解析的な理論だろうな >>209
論理的には理解できるんだけど、うそ臭いんだよね 宗教団体の創価学会は犯罪を犯してる
ドトールコーヒーは会員だ
集団ストーカー
赤羽馬鹿祭りは創価の悪魔の三色旗がなびいてる 情報はエネルギーになるけど、
そのエネルギーを取り出すためには、
それより多くのエネルギーが必要になるのさw
その変換の効率性を高める手法が今回の件で例示されてるだけ 情報がエネルギーに一切の無駄なく変換されるということは、
明日起こることのすべての情報を持っていることに等しい 明日起こることのすべての情報を持つことは、第二法則に反してる
もしそれが可能であれば、その存在は時間のない世界に住んでいるだろう 机の上を整理することで、机の上の状態は高エントロピーから低エントロピーに移行した
そこには整理するというエネルギーが使われている
ということは、
整理した状態から雑とした状態に移行する机の上には、“エネルギーが生じる”という相関関係があるはずである
しかしこの、
「机の上にエネルギーが生じる」が意味することをどのように理解すればいいのか？ 机の上を整理することにエネルギーが使われているのなら、
その整理された机の上を雑にしてしまうのもまた、
エネルギーが使われていることに等しい
机の上のエントロピーは変化するが、さてそれをエネルギーと結びつけるに、
どのように理解すればいいのだろうか？
そもそもエネルギーとはどのようにして生じるものであろうか？ 机の上を整理するエネルギーは、
机の上を利用するエネルギーに移行するだけで、
そしてまた整理するの循環によってエネルギーは保存されている
エネルギーは生じていない こういうセンセーショナルなのを求めるのはたいてい無益 高エントロピーから低エントロピーに移行のエネルギー量と、
低エントロピーから高エントロピーに移行のエネルギー量は等しい
整理するにせよ利用するにせよ、
そこで使われている運動エネルギーは、机の上の情報とは無関係である
これは正しいか？ いや、そもそも、
エネルギーを与えられないで情報が変化するということがあり得ようか？ 私たちが意思したり考えたり想像したりすることの観念は、情報の一種であろう
この観念はなるほど、物理的な生体というエネルギーなくして産ずることはあり得ない
しかし、誰かのレスや、本の内容の情報に接することでの、
つまりは情報が情報によって変化するという関係は、エネルギーに関してどのように捉えればよいのだろうか？ 情報が情報によって変化する関係は、
机の上の情報が変化することの関係と、同じであるはず 私が独り頭の中で思っている情報と、
それを人の目に触れる形で提示する情報は、
同じ情報であるのに、その情報の持つエネルギーが違ってくる
それが10人に触れることと、100人に触れることでは、
与える影響に大きな差が現れる
これは正しいか？ だいたい、情報そのものをエネルギーに換算することなどできないはずだ
情報に含まれるエネルギーは、“関係”によって与えられる(決められる)
これならなんとなく納得できそうだが、これが正しいとすればつまり、 現在の状況>実験科学での値>理論科学での値>錬金術(未知の物理法則を含む)>精霊魔法=悪魔(物理法則無視)
で、実験で出せた値は今後に作る何かを試算するときに何桁もズレないと思われるので、それなりに役に立つ
という話なんだろ >>1
>マクスウェルの悪魔が電子の動きを観測して、その情報を得るさいにエネルギーが必要であり、
>これが電流を流す電源としての役割を果たし、熱力学第二法則を満たすということがわかってきた。
電流が流れるということは、机の上を整理するということだろ
その電源つまり整理するエネルギーを、机の上の情報を得るエネルギーから借りている
机の上の情報を得るなんて見たらわかるエネルギーなんて使っていない
いいや、
机の上の状態が雑であるということは、高エントロピー状態だということを“知っている”ことであり、
その情報を確認することに「整理されていない」というポテンシャルのエネルギーが含まれているのよ
なぜなら、
「机の上の状態を整理された低エントロピー状態にする」という情報と“関係”することになるから
よって、
私たちの日常でも同じように、情報を運動エネルギーに“効率的”に変換して活動しているのです エネルギーとエントロピーは次元が異なる
エントロピーに温度をかけたものがエネルギーの次元になる
議論に温度の概念を入れなければならない
結局、できるんだけれど、外からの仕事が必要という点で
第二法則の適用内。逆に分子レベルの機械での熱効率が問題になったときに
1つの電子について、どう考えるかという実験だろ。
>>240
生物物理は未だに吐き気のする世界だよな
地道に小さなことをやるしかない
誰だっけ、東大教授になった神童の人。あの人でも特別なことはできてない
アメリカの凄い若手の天才を知ってるけど、分子クラウドにお手上げらしい >>241
DNAをフーリエ解析する作業の繰り返し……
未だ獣道状態 熱力学は多数の粒子が集まった結果出てくる一種の創発現象だよね
この話は隣の熱浴の箱の中にあるランダムな電子群から，1個のある速度を持った
電子を，単電子ゲートで隣の小さな箱に移す話だから実験的には可能かもね
その時，電子はエントロピーを運ぶので，熱浴のエントロピーは減り温度は下がる
第二法則を破るわけでもない
だけど，ここでエネルギーを使わないとか記述あるけど，実際には系に電場勾配
かかってるね
これであたかも無から発電したかのような表記，正しいタイトルの付け方なの？
熱ゆらぎのような一瞬の温度差を巧みに利用して電子を移動させるなんて
ありうるかもしれないけど ダイオードとコンデンサだけの回路で
t年たっても片側に電子が集まらないのは何で？ 分子モーターはマクスウェルの悪魔と関係ねえ
しかも熱ノイズで動いてるわけでもねえ
著者はとんでもない勘違いしてるんじゃねえの
今回のはスイッチング操作に外部から電圧加えてるしあきらかなインチキ >>1
ノーベル賞ｷﾀ----------------- ■ このスレッドは過去ログ倉庫に格納されています
