В течение недели в интернет- журнале « Природа» появились две замечательные публикации. Вчера (8 марта) исследователи из Геттингенского университета опубликовали статью под названием: Полевая фотоэмиссия от наноструктур гасит колчан ( DOI ). Обои были сняты в Германии, известной уже более 100 лет фотоэлектрическим эффектом. Освещая золотое лезвие (диаметром около 10 нм) очень короткими световыми импульсами, они наблюдали нечто совершенно иное, чем в фотоэлектрическом эффекте. По словам Георга Херинки: Обычно они поглощают один фотон, но в наших экспериментах мы обнаружили электроны, попавшие на наноразмер. Во время очень короткого, но сильного импульса инфракрасного света энергия электронов увеличивается с интенсивностью и уменьшается с частотой света. Полностью несовместим с фотоэлектрическим эффектом! Размер металлического образца приводит к тому, что часть электронов забирает энергию не одного, а тысячи фотонов. Этот эксперимент показывает, что большое количество фотонов можно рассматривать как непрерывное электрическое поле, и самое главное ... это поле может вызвать фотоэлектрический эффект!
Вторая статья, блестящая по простоте, демонстрирует доказательство физичности информации. Экспериментальная проверка принципа связи Ландауэра информации и термодинамики ( DOI В 1961 году Рольф Ландауэр обнаружил, что удаление информации приводит к увеличению энтропии системы. Легче? Каждая необратимая операция с информационным битом приводит к разделению минимального значения kT ln2, то есть около 3 × 10 ^ {- 21} Дж (для комнатной температуры). Очень важное правило, которое определяет, например, эффективность компьютеров, которые мы используем ежедневно. В принципе с бородой, но эксперимент, подтверждающий это минимальное увеличение теплоты на kT ln2, был проведен всего несколько месяцев назад.
В описанном эксперименте информационный бит представлял собой крошечный шарик кремнезема (диаметром 0,002 мм), помещенный в водный слой между двумя предметными стеклами микроскопа. Сосредоточив лазерный свет в двух разных местах в слое воды (так называемые оптические пинцеты), ученые создали потенциальные ямы, соответствующие логическим состояниям «0» (слева) и «1» (справа).
В такой системе стирание информации представляет собой перемещение мяча в лунку справа независимо от исходного состояния (0-> 1 или 1-> 1). Сначала это можно сделать, опустив потенциальный барьер между лунками и наклонив предметное стекло микроскопа вправо. Мяч приземляется в колодец справа. Что случилось с энтропией системы? В начале мяч может находиться в лунке слева или справа, вероятность такого сценария для обеих позиций составляет p = 0,5, относительно небольшая энтропия. После стирания информации энтропия равна нулю, потому что мы знаем положение мяча (это справа). Согласно второму закону термодинамики активность очистки информации вызывает перенос энтропии в окружающую среду, то есть вызывает нагрев воды. Количество производимой энтропии зависит от скорости цикла стирания. Более короткие циклы (более быстрое движение мяча) выделяют больше тепла. Чем дольше цикл стирания, тем больше энтропия асимптотически переходит к пределу Ландауэра, kT ln2. Конечно, измерение тепла рассеивалось косвенно путем контроля скорости, с которой шар менял свое положение между двумя потенциальными ямами.
TBC ...
Легче?Что случилось с энтропией системы?
