โดย Ben Turner เผยแพร่เมื่อ 17 พฤษภาคม 2021
ความถูกต้องอาจมีค่าใช้จ่ายยิ่งนาฬิกามีความแม่นยํามากเท่าไหร่ก็ยิ่งสร้างเอนโทรปีได้มากขึ้นเท่านั้น (เครดิตภาพ: Shutterstock)ราคาของนาฬิกาที่แม่นยําคืออะไร? เอนโทรปี การศึกษาใหม่ได้เปิดเผยแล้ว
เอนโทรปีหรือความผิดปกติจะถูกสร้างขึ้นทุกครั้งที่นาฬิกาเดิน ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ที่ทํางานกับนาฬิกาขนาดเล็กได้พิสูจน์ความสัมพันธ์ที่เรียบง่าย: ยิ่งนาฬิกาทํางานแม่นยํามากเท่าไหร่ก็ยิ่งสร้างเอนโทรปีได้มากขึ้นเท่านั้น
”หากคุณต้องการให้นาฬิกาของคุณมีความแม่นยํามากขึ้นคุณต้องจ่ายสําหรับมัน”
ศึกษาผู้เขียนร่วม Natalia Ares นักฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ดบอกกับ Live Science “ทุกครั้งที่เราวัดเวลา เรากําลังเพิ่มเอนโทรปีของจักรวาล”เมื่อเราก้าวไปข้างหน้าทันเวลากฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ระบุว่าเอนโทรปีของระบบจะต้องเพิ่มขึ้น เรียกว่า “ลูกศรแห่งกาลเวลา” เอนโทรปีเป็นหนึ่งในไม่กี่ปริมาณในฟิสิกส์ที่กําหนดเวลาในการไปในทิศทางเฉพาะ – จากอดีตที่เอนโทรปีต่ําไปจนถึงอนาคตซึ่งจะสูง แนวโน้มของความผิดปกติที่จะเติบโตในจักรวาลนี้อธิบายหลายสิ่งหลายอย่างเช่นทําไมมันง่ายกว่าที่จะผสมส่วนผสมเข้าด้วยกันมากกว่าแยกออกหรือทําไมสายหูฟังจึงพันกันอย่างประณีตในกระเป๋ากางเกง นอกจากนี้ยังผ่านความผิดปกติที่เพิ่มขึ้นนี้ที่เอนโทรปีเป็น wedded อย่างใกล้ชิดเพื่อให้ความรู้สึกของเวลาของเรา ฉากที่มีชื่อเสียงในนวนิยายเรื่อง “Slaughterhouse-Five” ของ Kurt Vonnegut แสดงให้เห็นว่าเอนโทรปีที่แตกต่างกันทําให้ทิศทางหนึ่งของเวลามองไปที่อีกทิศทางหนึ่งโดยการเล่นสงครามโลกครั้งที่สองในทางกลับกัน: กระสุนถูกดูดจากคนบาดเจ็บ ไฟจะหดตัวรวมตัวกันเป็นระเบิดซ้อนกันเป็นแถวเรียบร้อยและแยกเป็นแร่ธาตุคอมโพสิต และลูกศรย้อนกลับของเวลายกเลิกความผิดปกติและการทําลายล้างของสงคราม
การเชื่อมต่อที่ใกล้ชิดระหว่างเวลาและเอนโทรปีนี้มีนักวิทยาศาสตร์ที่น่าสนใจมานานหลายทศวรรษ เครื่องจักรเช่นนาฬิกายังผลิตเอนโทรปีในรูปแบบของความร้อนที่กระจายไปยังสภาพแวดล้อมของพวกเขา นักฟิสิกส์สามารถพิสูจน์ได้ว่านาฬิกาควอนตัมขนาดเล็กซึ่งเป็นนาฬิกาปรมาณูชนิดหนึ่งที่ใช้อะตอมที่ระบายความร้อนด้วยเลเซอร์ซึ่งกระโดดในช่วงเวลาปกติสูง – สร้างความผิดปกติมากขึ้น แต่จนถึงตอนนี้มันเป็นเรื่องยากมากที่จะพิสูจน์ว่านาฬิกาที่ใหญ่กว่าและซับซ้อนทางกลไกมากขึ้นสร้างเอนโทรปีที่แม่นยํายิ่งขึ้นแม้ว่าความคิดจะฟังดูดีในทางทฤษฎี
”นาฬิกาอยู่ในทางใดทางหนึ่งเช่นเครื่องยนต์ไอน้ําเล็ก ๆ น้อย ๆ – คุณต้องใส่งานลงในพวกเขาเพื่อวัดเวลา” Ares กล่าวว่า “งานคือการถ่ายโอนพลังงานที่จําเป็นในการทําให้อุปกรณ์เครื่องจักรกลเช่นนาฬิกาทํางาน” เพื่อให้เห็บปกติติ๊กติ๊กติ๊กคุณต้องทําให้เครื่องไป นั่นหมายความว่าคุณต้องลงทุนในการผลิตเอนโทรปี”
เพื่อทดสอบความคิดนี้นักวิจัยได้สร้างนาฬิกาที่เรียบง่ายซึ่งประกอบด้วยเมมเบรนหนา 50 นาโนเมตรยาว
1.5 มิลลิเมตรที่ทอดยาวระหว่างเสาเล็ก ๆ สองเสาที่พวกเขาสั่นสะเทือนด้วยพัลส์ของกระแสไฟฟ้า โดยการนับทุกดิ้นขึ้นและลงเป็นเห็บ, ทีมงานแสดงให้เห็นว่าสัญญาณไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นทําให้นาฬิกาเห็บเป็นประจําและถูกต้องมากขึ้น, แต่ที่ค่าใช้จ่ายในการเพิ่มความร้อนมากขึ้น — และดังนั้นจึงมีเอนโทรปีมากขึ้น — ไปยังระบบ.
เมื่อเห็นความสัมพันธ์ระหว่างเอนโทรปีและความแม่นยํานี้เล่นในอุปกรณ์ที่มีขนาดใหญ่กว่านาฬิกาควอนตัมทําให้นักวิจัยมั่นใจว่าการค้นพบของพวกเขาอาจเป็นสากล บางทีถ้านาฬิกาไม่ได้ผลิตเอนโทรปีใด ๆ พวกเขาก็จะมีแนวโน้มที่จะวิ่งถอยหลังเช่นเดียวกับที่พวกเขาทําไปข้างหน้าและยิ่งพวกเขาสร้างเอนโทรปีมากขึ้นพวกเขาได้รับการปกป้องจากพูดติดอ่างและความผันผวนย้อนกลับ
”เรายังไม่รู้แน่ชัด แต่สิ่งที่เราพบ — สําหรับทั้งนาฬิกาของเราและนาฬิกาควอนตัม — คือมีความสัมพันธ์ตามสัดส่วนระหว่างความถูกต้องและเอนโทรปี” อาเรสกล่าว “มันอาจไม่ใช่ความสัมพันธ์เชิงเส้นเสมอไปสําหรับนาฬิกาเรือนอื่น ๆ แต่ดูเหมือนว่าความแม่นยําจะถูกผูกไว้ด้วยกฎของอุณหพลศาสตร์”
นอกเหนือจากการเป็นประโยชน์สําหรับการออกแบบนาฬิกาและอุปกรณ์อื่น ๆ ในอนาคตนักวิจัยมองว่าการค้นพบของพวกเขาเป็นการวางรากฐานสําหรับการสํารวจเพิ่มเติมว่ากฎหมายขนาดใหญ่ของอุณหพลศาสตร์นําไปใช้กับอุปกรณ์นาโนไซส์ขนาดเล็กอย่างไร .
”ตอนนี้เราสามารถควบคุมอุปกรณ์ขนาดเล็กเหล่านี้ได้มากและสามารถวัดได้ด้วยความแม่นยํามากจนเรากําลังค้นพบอุณหพลศาสตร์ในระดับใหม่อย่างสมบูรณ์” อาเรสบอก “มันเหมือนกับการปฏิวัติอุตสาหกรรมที่ระดับนาโน”Voles ในสกุล Microtus อาจมีจีโนมที่มีแนวโน้มที่จะมีการเปลี่ยนแปลงที่น่าสนใจโดยเฉพาะอย่างยิ่งแคมป์เบลล์กล่าวว่า พวกเขามีวิวัฒนาการของโครโมโซมอย่างรวดเร็วและจีโนมส่วนใหญ่ของพวกเขาประกอบด้วยองค์ประกอบที่เปลี่ยนได้ซึ่งสามารถเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ ได้อย่างง่ายดายและทําให้เกิดการแตกหักสองครั้งในดีเอ็นเอ ผลที่ได้อาจเป็นการจัดเรียงทางพันธุกรรมใหม่เนื่องจากองค์ประกอบที่เปลี่ยนได้รวมอยู่ในส่วนที่เสียหายของดีเอ็นเอในระหว่างการซ่อมแซม แต่เป็นไปได้อย่าง
Credit : OrgPinteRest.com playbob.net RaceForHope74.com reductilrxblog.com rooneyimports.com SakiMono-BlogParts.com SildenafilBlog.com silesungbatu.com sktwitter.com
