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【やじうまPC Watch】NTT、“マクスウェルの悪魔”による発電に成功 - PC Watch

 NTTは、トランジスタ内でランダムな方向に動く電子(熱ノイズ)を観測し、一方向に動く電子のみを選り分けて電流を流して電力を発生させる“マクスウェルの悪魔”の実験に成功したと発表した。

 マクスウェルの悪魔は、物理学者のジェームズ・クラーク・マクスウェルが思考実験として提案したもので、「個々の電子の動きを観測して、一定の方向に動く電子のみを選び出すことができれば電流を生成できる」とした理論。通常は、外部電源などを用いずに無秩序な熱ノイズから、電流という秩序性を持った動きを生み出すことは熱力学第二法則から不可能とされており、150年以上議論が続けられてきた。

 ただ現在では、マクスウェルの悪魔が電子の動きを観測して、その情報を得るさいにエネルギーが必要であり、これが電流を流す電源としての役割を果たし、熱力学第二法則を満たすということがわかってきた。

 これは1bitの情報を得るためには一定の量のエネルギーが必要であり、逆に1bitの情報を持っていることによって最大でその量のエネルギーを生み出せることを意味しており、情報とエネルギーを結びつけた情報熱力学へと発展している。

 今回NTTは、ナノスケールのシリコントランジスタからなり、電子1個の精度で操作や検出が行なえる「単電子デバイス」を用いて、熱ノイズから電流を生成することに成功。生成された電流で別のデバイスが駆動することが可能であり、マクスウェルの悪魔の原理を利用した発電が実現できたとしている。

http://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/yajiuma/1060103.html
実験に使用した単電子デバイスの構造

マクスウェルの悪魔による発電。




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マクスウェルの悪魔って分子じゃなく電子を観測するんだったっけ?


47
>>3
もとはそう


9
悪魔に惹かれてスレを開いた奴は俺だけじゃないはず


17
>>9
うん、それそれ


16
どのへんが悪魔なん?


114
>>16
実在すると永久機関が作れちゃうので、物理学を破綻させちゃう悪魔。


20
厨2病患者が大好きな言葉ベスト3
シュレーディンガーの猫
マクスウェルの悪魔

あと何?


30
>>20
ラプラス?


38
>>20
ハイゼンベルクの不確定性原理
を推すわ


40
>>20
ラプラスなんだろうけどここはあえて
天使の分け前を押す


80
>>20
双子のパラドックス


94
>>20
特異点


115
>>20
ユニバーサルメルカトル


131
>>20
バタフライエフェクト


134
>>20
ブロッケンの巨人


137
>>20
ドップラー効果


142
>>20
ゲシュタルト崩壊


145
>>20
フェルマーの最終定理


148
>>20
自発的対称性をともなうゲージ理論


167
>>20
囚人のジレンマ


173
>>20
モホロビチッチ不連続面


185
>>20
ロジスティック写像


186
>>20
ダランベールの背理


188
>>20
ヤマアラシのジレンマが出てないとは…


201
>>20
デウスエクスマキナ


254
>>20
シュバルツシルト半径


21
なるほど、わからん


22
なんとなく赤い石を持って南へ旅をしたくなった


32
スマヌ画像のリンク失敗してた






37
>>32
あーこれでかなりわかってきたわー


82
>>32
開門するのにばっかりエネルギーつかって発電どころじゃねえだろ


128
>>32
悪魔どころか天使じゃん


42
すげぇ
まったくわからないけど


90
こいつは難し過ぎて凄いよく実験できるな


93
この研究が完成したら、どんな製品ができるの?
なにができるの?


102
>>93
分子モーターって書いてるやん


104
>トランジスタ内でランダムな方向に動く電子(熱ノイズ)を観測し、一方向に動く電子のみ
>を選り分けて電流を流して電力を発生させる

観測に使う電力を気にしなければまあ、可能だわな


105
観測するセンサーみたいなのが作動するときにセンサーの起電力になるのが電子が1方向に動くときに発生するエネルギーの一部じゃないの?


107
簡単に言うと情報が物理で定義できるってことなモノと情報は等価ってこと究極的にはこの世はモノしかないっていうのと全部情報だっていうのは同じことっていうこと


108
俺に判るように説明しろっ!


180
>>108
高速道路をイメージする。
通常上り車線を走ってる車と下り車線を走ってる車は平均すると同じ台数になる。
ここで、下ることを禁止する法律を作って下ろうとする車をパトカー(マクスウェルの悪魔)に取り締まらせる。
そうすると上りの車しかいなくなる。つまり電流が流れている状態になる。


190
>>180
むちゃくちゃだなマスクウェル!横暴すぎるだろ!


119
永久機関作れるの?


121
生物と化学と物理が結局は同じことなのはわかるよな?視点のレベルの違いでしかないわけだこれが情報にまで拡がったっていうごく当たり前のはなしなわけだから神様の存在について議論する必要がなくなったって
ことであり生命の本質について悩む必要がなくなったってわけ自分の好きな次元で考えればいいってことな


135
働く小人さんが遂に実現したんだな。


171
レス読んでもさっぱり分からんw

誰か3行でバカでもわかる説明ヨロ。


226
>>171
温度は高いところから低いところに流れる
これがエントロピーの増大(熱力学第二法則
)
一分子(今回は一電子)だけ取り出して、ランダムに運動している分子の一方向だけの運動エネルギーを取り出せばがエントロピーが減少する(マクスウェルの悪魔)が、
一方向だけの運動エネルギーを検知するのにエネルギー使うから、結局全体としてはエントロピー増大しているというのがこれまでの定説だったのが、今回検知するデバイスを作れたかも


199
>>171
熱が運動とかと同じエネルギーだってわかるよな?
「情報」も実はエネルギーなんじゃね?



174
親父が個人でこれ研究してたな。このニュース見て喜ぶのか悔しがるのか。


177
星新一作品だとあとから悪魔が集金にくるレベル


192
悪魔も自家発電するんだな


193
悪魔すら働かせるとは、とんでもねえブラック企業だなw


259
>>193
NTTの地下ではマクスウェルの悪魔が一方向に動く電子のみ
を選り分けて電流を流して電力を発生させる作業をさせられている
悪魔たちの給料はゼロ、熱力学第二法則から不可能なので厚労省は見て見ぬ振りをしている


89
かっぱ寿司のかっぱかよ


214
NTTのトランジスタ内では、捕まった悪魔たちが
泣きながら電気を作る仕事をさせられている。
悪魔たちの給料は1日1個の電子だけ。
NTTの正社員は、悪魔たちが逃げたりサボったりしないよう
いつも監視している。恐怖心を植え付けるため、時々無意味に
電気ショックを与えたりする。
悪魔のほとんどは子供で、「お父さん、お母さんに会いたいよう」と
いつも泣いている。睡眠時間もほとんど与えられず、
逆らうと電子を減らされる。

こうして人件費を大幅に抑えることで、NTTは
安くて美味しい電気をNTTに提供できるのです。


212
それをやるためにエネルギーが必要だから原理的に収支はマイナスになるんだけどそれでも意味があるのか


219
>>212
元は熱エネルギーでよさそうだから、地熱でも太陽熱でも直接電気エネルギーに変換できるだろ
変換効率が高ければかなり革新的なエネルギー発生装置になる


227
空気の分子で例えると、いや煙にしよっか
煙が空気中に放たれると拡散して薄れていく
そこには一定の方向性というものはなく、例えばパイプの中だと端から端まで充満する
ところが、これを上手いことやって片方向の、パイプなら左から右へ、の運動エネルギー
だけを取り出そうとすると、まあ上手いこと行かずに手間ばかりかかる
その手間を含めると結局はエネルギーは拡散し、パイプ内部という閉じた系からは損失される
・・・というのが今までの「常識」だった
電子の移動にも大まかに言って同じことが言えると

その「常識」を破ったのが今回のNTTによる研究だ、という解釈でいいのかな?


256
思考実験を現実でやってしまうとは
技術進歩って凄いな





引用: NTT、“マクスウェルの悪魔”による発電に成功