Maxwell’in Bilgi Motoru
150 yıllık bir düşünce deneyi ve ondan ilham alan bir grup araştırmacı… Ortak paydaları ise benzersiz bir yakıtla çalışan daha hızlı bir motor…
Simon Fraser Üniversitesi ( SFU) bir grup bilim insanı Maxwell’in iblis düşünce deneyinin modern bir uygulaması olan bir motor tasarladı. Motor küçük parçacıkların rastgele salınmasını depolanmış enerjiye dönüştürüyor ve yalnızca parçacık konumu hakkındaki bilgilerle yönlendiriliyor. Yani yakıt olarak konum bilgisi kullanıyor. Motorun, bilgisayarların ve biyo-nano teknolojilerin hızını ve satın alınabilirliğini önemli ölçüde yükseltme potansiyeli bulunuyor.
Bilgi yakıtlı motor nedir ?
Motorlar bir enerji formunu mekanik enerjiye çeviren makinelerdir. Bu enerji formu benzin, kömür, rüzgar hatta bilgi bile olabilir. Peki yakıt olarak bilgi sizlere bir şeyler çağrıştırıyor mu? Hadi önce James Clerk Maxwell’in düşünce deneyine göz atalım.
Tamamen birbirinden yalıtılmış, aynı miktarda ve sıcaklıkta gaz doldurulmuş, aralarında açılabilen bir kapı bulunan iki oda düşünelim. Termodinamiğin ikinci yasasına göre aradaki kapıyı da açsak odalar arasında geçiş olmayacaktır. Ancak Maxwell kapıda bekçi gibi duran akıllı bir cin hayal ediyor. Cin ortalamanın üzerinde bir hızla gelen bir molekül gördüğünde kapıyı açıyor ve molekül geçiş yapıyor. Aynı şekilde ortalamanın altında bir molekül gözlemlediğinde de aynı şeyi yapıyor. Bu şekilde bir odanın sıcaklığı azalırken diğerinin artıyor. Böylelikle Maxwell termodinamiğin ikinci yasasını bu şekilde çürütüyor.
İşte bu aradaki geçişteki enerji işe dönüşüyor. Ancak bu enerji tek bir parçacık üzerinden değil bir sistem üzerinden ilerliyor. Sistemde suya batırılmış ve bir yaya sabitlenmiş mikroskobik bir parçacık var. Ama adı üstünde ‘mikroskobik’ parçaların herhangi bir hareketinin izlenmesi zor olduğu için olay ölçüm yayında oluyor. Ayrıca termal hareket optik bir tuzakla gözlemleniyor. Araştırmacılar burada tam da Maxwell’in iblisi rolünü oynuyorlar.
Sistemin işleyişi
Parçacıklar yukarı doğru bir sıçrama gösterdiğinde ekip sistemi yukarı doğru çekiyor. Aşağı doğru bir hareket görüldüğünde ise sistem hareket etmiyor. Bu şekilde eylemi tekrarlayarak parçacığı doğrudan çekmeden belli bir yerçekimi enerjisi depoluyorlar. Ayrıca parçacık kütlesi ile sıçraması arasında ortalama geçen sürede bir denge olduğunu da farkediyorlar. Daha ağır parçalar daha fazla yerçekimi enerjisi depolarken, yukarı doğru hareket etmeleri daha uzun sürüyor.
Jannik Ehrich, motorun canlı hücrelerdeki moleküler makinelerle karşılaştırılabilir güce ve hızlı yüzen bakterilerle karşılaştırılabilir hızlara ulaştığını söylüyor.
Çok öncelerde ortaya atılan deneyden yola çıkan bu gelişme gelecek teknolojilerinde yerini alacak gibi duruyor. Bilgisayarlarda ve biyo-nano teknolojilerinde uygulanacağını duymak heyecan verici olsa gerek.
Merhaba!! Ben Kübra. İzmir Katip Çelebi Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği öğrencisiyim. Herkese keyifli okumalar dilerim 🙂