То, что вы учили в школе по физике, может больше не применяться. Ученые обнаружили новый источник энергии, меняющий второй закон термодинамики в квантовом мире Vosveteit.sk
Новейшие исследования физиков из Штутгартского университета это бросает вызов чему-то, что мы считали незыблемым. Второй закон термодинамикикоторый на протяжении двухсот лет определял, насколько эффективно машины могут преобразовывать тепло в работу, в микромире атомов и квантовых частиц все обстоит иначе.
Это доказала команда под руководством профессора Эрика Лутца и доктора Милтона Агилара. когда мы спускаемся на уровень отдельных атомов, появляются новые явления, которые могут позволить двигателям работать более эффективно, чем позволяют классические правила физики.. Их теоретическое исследование, опубликованное в престижном журнале Science Advances, предполагает, что энергию можно получить не только из разницы температур, но и из того, чего вообще не знает классическая физика, квантовых корреляций.
Почему это так новаторски?
Чтобы понять, что открыли ученые, нам придется вернуться в 1824 год. Тогда французский физик Сади Карно описал принцип, определяющий верхний предел эффективности каждой тепловой машины, от паровых турбин до двигателей внутреннего сгорания. Вот этот Предел Карно гласит, что мощность зависит только от разницы температур горячего и холодного источника.
Проще говоря, чем больше разница температур, тем эффективнее машина. Но этот предел всегда считался непреодолимым.
Но это касается крупных, макроскопических объектов. На атомном уровне все иначе. Команда Лутца обнаружила, что квантовые двигатели, машины размером с один атом, могут использовать кроме того, еще один источник энергии — связь между частицами, возникающая благодаря квантовым законам.
Не упускайте из виду
Как добавить виджет с последними новостями с сайтов на главный экран телефона?
Когда тепло не единственный источник энергии
В квантовой физике две частицы могут быть «связаны» так, что состояние одной немедленно влияет на другую.даже если они далеко. Это явление называется квантовой корреляцией.
Ученые из Штутгарта доказали, что микроскопические двигатели могут использовать эти корреляции в качестве источника энергии, преобразуя их как в работу, так и в тепло. Благодаря этому они могут выйти за пределы эффективности, определяемые классической термодинамикой.
Профессор Лутц подчеркивает, что это не отрицание второго закона, а расширение его. Законы физики остаются в силе, их просто необходимо дополнить новыми факторами, проявляющимися на уровне квантового мира.
Что это может означать на практике
Хотя это все еще теоретическое исследование, последствия могут быть огромными. Лучшее понимание того, как энергия работает в микрокосме, может привести к разработке чрезвычайно экономичных квантовых двигателей.
Представьте себе микромашину, способную точно управлять движением на уровне отдельных молекул. Такие устройства могут в будущем управлять медицинскими наноботами, которые будут перемещаться по человеческому телу, восстанавливать поврежденные клетки или целенаправленно доставлять лекарства.. Они также могут сделать производство материалов на атомном уровне более эффективным или даже повысить производительность квантовых батарей и компьютеров.
Новый взгляд на старые законы
Исследование в Штутгарте напоминает нам, что физика все еще остается живой наукой.. То, что казалось неизменным, в микромире вдруг ведет себя по-другому. Если классическая термодинамика говорит, что сделать невозможно, то квантовая термодинамика предполагает, что, возможно, это возможно, нам просто нужно изменить свой взгляд на то, что мы считаем энергией и работой.
Таким образом, это открытие открывает новую главу в понимании природы. Законы никогда не перестают действовать, но в мире частиц действуют свои, удивительные правила.
Автор публикации
КОММЕНТЫ