Шон Кэрролл - Вечность. В поисках окончательной теории времени

Вернуться

155

Вы найдете гораздо более подробную историю демона Максвелла в других источниках. Лефф и Рекс ( Leff, H. S., Rex, A. F. (eds.). Maxwell’s Demon 2: Entropy, Classical and Quantum Information, Computing. Bristol: Institute of Physics, 2003) собрали несколько оригинальных работ. Фон Баэйер ( Von Baeyer, H. C. Warmth Disperses and Time Passes: The History of Heat. New York: Modern Library, 1998) использует демона в качестве проводника по истории термодинамики. Зайфе ( Seife, C . Decoding the Universe: How the New Science of Information Is Explaining Everything in the Cosmos, from Our Brains to Black Holes. New York: Viking, 2006) замечательно разъясняет основы теории информации и говорит о ее роли в поисках разгадки этой головоломки. Сами Беннетт и Ландауэр написали о своей работе в журнале Scientific American (Bennett, Landauer, 1985; Bennett, 1987).

Вернуться

156

Этот сценарий можно развить. Представьте себе, что контейнер погружен в термальную баню с газом при температуре T , а стенки контейнера пусть обладают теплопроводностью. Таким образом, молекула внутри контейнера находится в тепловом равновесии с газом снаружи. Если бы мы продолжали получать обновленную информацию о том, в какой половине контейнера пребывает молекула, мы могли бы непрерывно извлекать из нее энергию, искусно вставляя поршень с нужной стороны. Потеряв энергию вследствие столкновения с поршнем, молекула снова получала бы ее из бани. То, что мы сейчас описали, – это вечный двигатель, работающий исключительно на гипотетическом бесконечном притоке информации (и это в очередной раз подтверждает тот факт, что бесплатной информации не бывает). Силард сумел даже дать точную количественную оценку энергии, которую можно извлечь из одного бита информации : kT lg 2 , где k – постоянная Больцмана.

Вернуться

157

Удивительно, но как и в начале XIX века, когда множество передовых исследований в области термодинамики было проведено людьми, которые ставили перед собой исключительно практические цели, такие как построение лучших паровых двигателей, прорыв в информационной теории в XX веке тоже случился благодаря практичным умам, целью которых было создание лучших коммуникационных систем и компьютеров.

Вернуться

158

И это заявление тоже можно развить. Так же как Гиббс пришел к определению энтропии, основанному на вероятности пребывания системы в различных состояниях, мы можем определить «информационную энтропию» пространства возможных сообщений в терминах вероятности того, что сообщение примет ту или иную форму. Оказывается, формулы для энтропии Гиббса и информационной энтропии совершенно одинаковые, несмотря на то что используемые в них символы трактуются немного по-разному.

Вернуться

159

О новейших исследованиях вы можете прочитать в работах: Morange, M. Life Explained / Trans. by M. Cobb, M. DeBevoise. New Haven, CT: Yale University Press, 2008; Regis, E. What Is Life?: Investigating the Nature of Life in the Age of Synthetic Biology. Oxford: Oxford University Press, 2009.

Вернуться

160

Следующий аргумент позаимствован из работы Bunn, E. F. Evolution and the Second Law of Thermodynamics, 2009, http://arxiv.org/abs/0903.4603, а вдохновением для этого источника послужила работа Styer, D. F. Entropy and Evolution // American Journal of Physics , 2008, 76, p. 1031–1033. Подробности и дополнительные соображения вы также сможете найти в статье Lineweaver, C. H., Egan, C. A. Life, Gravity, and the Second Law of Thermodynamics // Physics of Life Reviews , 2008, 5, p. 225–242.

Вернуться

161

Crick, F . What Mad Pursuit: A Personal View of Scientific Discovery. – New York: Basic Books, 1990.

Вернуться

162

Шрёдингер Э . Что такое жизнь? / Пер. с англ. М.: Изд-во иностранной литературы, 1947 ( Schrödinger, E . What Is Life? Cambridge: Cambridge University Press, 1944).

Вернуться

163

«От существующего к возникающему» – это название популярной книги (1980 г.) бельгийского лауреата Нобелевской премии Ильи Пригожина, который известен как первооткрыватель диссипативных структур и самоорганизующихся систем в статистической механике. См. также: Prigogine, I . Thermodynamics of Irreversible Processes. New York: John Wiley, 1955; Kauffman, S. A. The Origins of Order: Self-Organization and Selection in Evolution. Oxford: Oxford University Press, 1993; Avery, J. Information Theory and Evolution. Singapore: World Scientific, 2003.

Вернуться

164

Одно из новейших и очень хороших изданий на эту тему: Nelson, P . Biological Physics: Energy, Information, Life (издание дополненное и исправленное). New York: W. H. Freeman, 2007.

Вернуться

165

В наше время он бы еще больше опасался этого термина. Поиск в Google по запросу «свободная энергия» дает множество ссылок на схемы вечных двигателей, а также на ресурсы, посвященные экологически чистой энергии.

Вернуться

166