Компьютерра, 2006 № 22 (642) | страница 23

С 12 июня по 22 августа владельцы торговых марок смогут спокойно зарегистрировать домены в зоне .mobi, дабы впоследствии не опасаться киберсквоттеров. Продажи «мобильных» доменов широкой публике начнутся 28 августа. — Т.Б.

Автор: Галактион Андреев

Два физика-теоретика, Крис Ван ден Брок (Chris Van den Broeck) из университета Хассельта в Бельгии и Райочи Каваи (Ryoichi Kawai) из Алабамского университета в Бирмингеме, сильно озадачили специалистов, предложив удивительную холодильную машину, которая использует хаотическое броуновское движение молекул. Такую машину, по крайней мере в принципе, можно построить с помощью нанотехнологий, и не исключено, что она пригодится для охлаждения наноэлектроники будущего.

В позапрошлом веке великий английский физик Джеймс Клерк Максвелл поставил всех в тупик, предложив простой мысленный эксперимент, который нарушает второе начало термодинамики. Этот фундаментальный закон природы утверждает, что тепло может передаваться только от горячего тела к холодному или что энтропия, мера беспорядка в системе, может только возрастать. Второе начало задает одно направление развития событий во времени и противоречит не менее фундаментальной обратимости законов механики. И это противоречие до сих пор не нашло объяснения.

Чем горячее газ, тем выше средняя скорость хаотического движения его молекул, но все же скорость у всех молекул разная. Максвелл придумал гипотетическое существо, названное позже Демоном Максвелла, которое открывает заслонку в перегородке в баллоне с газом, если сверху к заслонке подлетела быстрая молекула, и закрывает, если молекула летит медленно, и наоборот, если молекула подлетает к заслонке снизу. Так можно быстрые молекулы отделить от медленных, то есть нагреть газ в нижней половине баллона и охладить в верхней, а потом на этом перепаде температур запустить тепловую машину. Таким образом, Демон Максвелла реализует вечный двигатель.

С тех пор несколько поколений ученых пытались доказать, что Демона Максвелла в природе не существует и никакое устройство не сможет выполнить его незамысловатую работу. И сегодня, когда экспериментаторы научились работать с отдельными молекулами, эти попытки начинают приносить плоды.

Ранее учеными был предложен молекулярный мотор, который непосредственно преобразует броуновское движение молекул газа в механическую работу. Мотор в простейшем случае состоит из стержня, пронизывающего перегородку между емкостями с газами, к которому снизу присоединено колесо с плоскими лопатками, а сверху — с клиновидными (см. рис.). Снизу находится горячий газ, а сверху холодный. Горячие молекулы, сталкиваясь с плоскими лопатками, будут толкать колесо в разные стороны случайным образом. Но верхнему колесу с клиновидными лопатками, которые постоянно бомбардируются молекулами холодного газа, в среднем легче поворачиваться в сторону острого конца клина. И после многих соударений колесо начнет крутиться в одну сторону, попутно охлаждая горячий и нагревая холодный газ. Клиновидные лопатки и верхний газ просто играют роль храповика, который задает одно направление вращения колеса в целом. Вот молекулы нижнего газа и вынуждены крутить колесо в этом направлении, стукаясь о плоские лопатки. Броуновские моторы в разных формах уже были реализованы несколькими группами экспериментаторов. Например, в этом году броуновский мотор был сделан в Университете Уми в Швеции с помощью холодных атомов в оптической решетке.