La diabolica nanomacchina del Signor Maxwell

1 L'articolo è ottimo, con una esposizione del concetto del "Diavoletto di Maxwell" dalla chiarezza degna di Scientific American. Purtroppo, dopo averlo letto due volte (ma - metto le mani in avanti - letto forse distrattamente) non riesco ancora a trovare "dove" sarebbe descritto questo ipotetico congegno. Del resto è ovvio che un nanodispositivo del tipo ipotizzato da Eric Drexler, ossia un "coso" capace di acchiappare un atomo, UNO SOLO, esattamente del tipo che vuole e metterlo esattamente nel posto che vuole, saprebbe comportarsi come un diavoletto di Maxwell. Eccetto per il fatto che per farlo, effettuerebbe trasformazioni energetiche, quindi contribuirebbe all'entropia. Sicchè il diavoletto non violerebbe il secondo principio della termodinamica. Il diavoletto ipotizzato da Maxwell era "svincolato" dal secondo principio. Il suo potere decisionale era "magico". Il diavoletto di Maxwell era un "gendanken experiment" che più che mirare a capire come violare un limite fisico serviva a comprendere e illustrare meglio "come" ci limita! Il nanodispositivo invece muove il suo nanobraccio e fa girare i suoi nanoprocessori. Tutta roba che produce entropia. Non ho capito il nocciolo della notizia (ma non sto accusando l'autore, che immagino limitato da fonti giornalistiche altrettanto nebulose). Me la rispieghereste?

» postato da metalupo alle 10:54 del 07-02-2007

2 Ciao Metalupo, tutto quello che dici è vero. Il dispositivo descritto nell'articolo è una molecola di rotaxane (scoperta proprio da Leigh, qui ne trovi una visualizzazione schematica), ma avevo preferito lasciare fuori i dettagli per non appesantire troppo il carico della notizia. Magari entro stasera provvedo a integrarla con qualche link. Quanto alla questione sul secondo principio, questo diavoletto si nutre di fotoni, e questo è tutto ciò di cui ha bisogno per funzionare. Le obiezioni mosse in passato al congegno immaginario di Maxwell erano basate sull'ipotesi che il diavoletto dovesse compiere delle misure sulla particella ed elaborarne i risultati, degradando appunto energia attraverso questa computazione. Nel caso presente, il diavoletto si alimenta con i fotoni dell'ambiente, per esempio quelli emessi da un sistema non in equilibrio termodinamico, e agendo contribuisce ad allontanare ulteriormente il sistema dall'equilibrio. Funziona un po' come un mulino, solo che la sua efficienza è al 100% (niente dissipazioni in attrito, perché da quello che ho capito le sue parti componenti non interagiscono direttamente). Spero di essere stato leggermente più chiaro e convincente... X

» postato da X alle 11:42 del 07-02-2007

3 Ma allora ha ragione Metalupo: tra non pagare il conto e farlo pagare a qualcun altro (i fotoni) c'e' una bella differenza. Comunque tutto questo nulla toglie all'interesse dell'articolo.

» postato da paolo137 alle 11:46 del 07-02-2007

4 «Ma allora ha ragione Metalupo: tra non pagare il conto e farlo pagare a qualcun altro (i fotoni) c'e' una bella differenza. Comunque tutto questo nulla toglie all'interesse dell'articolo.» Considera però che qualsiasi struttura o processo, per il solo fatto di esistere e svolgersi, disperde fotoni: anche un cristallo, apparentemente stabile e fermo, in realtà per effetto delle leggi che regolano il mondo quantistico è soggetto all'oscillazione delle particelle che lo compongono intorno ai rispettivi punti di equilibrio, oscillazioni che si traducono nell'emissione di fononi. I fotoni sono un po' una merce sopravvalutata... Per me c'è una bella differenza tra usare una moneta di scambio (che aumenta l'entropia) e spendere invece una moneta svalutata (che se non porta entropia negativa, permette almeno una spesa nulla). Potrei sbagliare, magari sono spinto in errore dall'entusiasmo per una simile scoperta, ma è un po' come acquistare lingotti d'oro con sacchi di spazzatura... X

» postato da X alle 11:58 del 07-02-2007

5 Interessante. Anche se appunto l'uso dei fotoni non la rende una macchina completamente indipendente da fonti esterne di energia. Invece dei pannelli fotovoltaici mettiamo dei panelli Maxwellonici. Senti un po' X, ma questo non produce calore? E il passo successivo qual'e'? Come possiamo usare questo lavoro del diavoletto e trasformarlo in energia?

» postato da Rodia alle 12:02 del 07-02-2007

6 Ah, sei tu!!! Mannaggia a me le la mia fantastica memoria per i nomi Uhm, temo che la rappresentazione schematica sia oltre la mia portata. Inoltre, pur tu essendo stato chiarissimo, convinto non lo sono ancora. Sembra quasi come se la macchina si alimentasse di fotoni per poi farli semplicemente sparire da questo universo Più probabile invece che "rallenti" i fotoni deprendandoli di parte della loro energia. Inoltre un macchina che lavora senza attrito meccanico, a livello nanoscopico, non mi pare una novità (mica gli atomi si "toccano davvero", quasi fossero palline) visto che a livello macroscopico è il concetto stesso di attrito meccanico che non ha senso, essendo le interazioni elettromagnetiche/nucleari (a distanza) la spiegazione nanoscopica di ciò che macroscopicamente ci figuriamo mentalmente come "attrito"! Okay... diciamo che spiegata così non è una violazione del secondo principio per l'universo, ma (proprio come quella del diavoletto) solo per il sistema in oggetto (da cui sono esclusi i fotoni). Il che significa nessuna violazione del secondo principio... solo la possibilità fattuale di far fare al dispositivo cose che non potremmo fare con le nostre goffe ingombranti manone! Cioè, capito??? Se viene fuori che il secondo principio è falso io stanotte non ci dormo Ora sono molto più solllevato.

» postato da metalupo alle 12:08 del 07-02-2007

7 «Ma allora ha ragione Metalupo: tra non pagare il conto e farlo pagare a qualcun altro (i fotoni) c'e' una bella differenza. » ops: 'Spetta, prima di darmi la laurea ad honorem. Quando si va sul nanoscopico (con tanto di fiscica quantistica annessa) non c'è nulla che sia intuitivo, quindi la violazione del secondo principio potrebbe anche essere plausibile ma fuori dalla mia portata di comprensione. « Potrei sbagliare, magari sono spinto in errore dall'entusiasmo per una simile scoperta, ma è un po' come acquistare lingotti d'oro con sacchi di spazzatura... » Excelsior! Sintesi eccellente. Intuizione eccellente. Si, così mi convince molto di più (non mi conviceva la violazione del secondo principio ma neanche il fatto che non vedessi nulla di eclatante) La caciara attorno al "secondo principio violato" mi puzza (da cui la laurea ad hoDorem :mrgreen ma stavolta mi puzza più di "sparata" distorta e semplificatoria dell'ufficio stampa del ricercatore (se ti riempi la bocca di "nano-qui" e "nano-là", i fondi di ricerca arrivano subito) più che dei giornalisti che ne hanno rilanciato la notizia.

» postato da metalupo alle 12:20 del 07-02-2007

8 « Come possiamo usare questo lavoro del diavoletto e trasformarlo in energia?» Come implementazione dettagliata, non ne avrei idea. Come ragionamento di principio astratto direi che se hai un "coso" che ti prende 2 tipi di gas contenuti in una scatola, che inizialmente sono in setti separati della scatola ma infine sono mescolati assieme (e mentre si mescolavano t'hanno già prodotto lavoro), e il suddetto "coso" te li separa nuovamente a costo basso... bè, sei nella condizione di produrre di nuovo lavoro! Ci attacchi una dinamo che ti trasforma il lavoro in energia... ed è fatta! (Abbiamo trasmesso: "la rubrica degli inventori di Portobello" Via alle telefonate!!!! :mrgreen

» postato da metalupo alle 12:44 del 07-02-2007

9 «Interessante. Anche se appunto l'uso dei fotoni non la rende una macchina completamente indipendente da fonti esterne di energia. Invece dei pannelli fotovoltaici mettiamo dei panelli Maxwellonici.» «Senti un po' X, ma questo non produce calore? E il passo successivo qual'e'? Come possiamo usare questo lavoro del diavoletto e trasformarlo in energia?» Il calore, in realtà, è una grandezza macroscopica legata proprio al movimento delle particelle: essendo il dispositivo in oggetto di dimensioni paragonabili, non ha senso pensare a una grandezza macroscopia in riferimento ad esso. Niente calore, quindi, come fa notare anche Metalupo. Il suo "equivalente" microscopico, ovvero il potenziale chimico della molecola, non è significativo in questo caso per via della speciale conformazione della molecola di rotaxane, che possiamo immaginare come una ruota con un solo grado di libertà, libera di girare solo in una direzione e solo intorno al suo asse, che per l'appunto rappresenta il resto della molecola. Il dispositivo di Leigh, oltre al valore simbolico e ludico come cugino prossimo del diavoletto di Maxwell, rappresenta davvero un importante passo avanti verso la rivoluzione nanotecnologica. Imitandone e/o estendendone il comportamento, a seconda dei diversi settori d'interesse, si potrebbe arrivare infatti a realizzare sogni che gli specialisti, da Drexler e Feynman in avanti, si propongono da decenni: rilasciare "farmaci" per terapie genetiche direttamente nelle cellule, costruire chip quantistici, ottimizzare l'efficienza di pannelli solari e celle a combustibile, interferire direttamente con i processi di produzione molecolare, etc. C'è da sbizzarrirsi... X

» postato da X alle 12:45 del 07-02-2007

10 «« Come possiamo usare questo lavoro del diavoletto e trasformarlo in energia?» Come implementazione dettagliata, non ne avrei idea. Come ragionamento di principio astratto direi che se hai un "coso" che ti prende 2 tipi di gas contenuti in una scatola, che inizialmente sono in setti separati della scatola ma infine sono mescolati assieme (e mentre si mescolavano t'hanno già prodotto lavoro), e il suddetto "coso" te li separa nuovamente a costo basso... bè, sei nella condizione di produrre di nuovo lavoro!» Ah, vedo che il secondo principio ti sta a cuore fin tanto che non c'è da guadagnarci qualcosa... X

» postato da X alle 12:54 del 07-02-2007

11 Ma il movimento delle particelle e il loro "cozzarsi" non produce calore? Insomma i gas in movimento producono lavoro che produce caore, no? Per lo meno questi sono i pochi ricordi di Fisica che mi rimangono dai tempi dell'esame di Fisica... ops:

» postato da Rodia alle 13:01 del 07-02-2007

12 «Ma il movimento delle particelle e il loro "cozzarsi" non produce calore? Insomma i gas in movimento producono lavoro che produce caore, no? Per lo meno questi sono i pochi ricordi di Fisica che mi rimangono dai tempi dell'esame di Fisica... ops:» Il movimento (=energia) delle particelle è calore (=energia). Il calore è una grandezza macroscopica in quanto ha senso parlarne solo in riferimento a insiemi macroscopici di particelle (insiemi formati quindi da miliardi, miliardi di miliardi, etc. di particelle). Il movimento di una singola particella non è calore. Questa è una sottile distinzione, fondata su un'accezione classica dei fenomeni fisici, tra energia e calore. In riferimento alla singola particella ha senso parlare di energia. Ah... una volta ero uno spingitore di particelle... X

» postato da X alle 13:14 del 07-02-2007

13 « Ah... una volta ero uno spingitore di particelle... X» Lavoravi in una ditta di traslochi...?

» postato da Rodia alle 13:24 del 07-02-2007

14 «« Ah... una volta ero uno spingitore di particelle... X» Lavoravi in una ditta di traslochi...? » Spingitori di spingitori di particelle... chi erano? E cosa li spingeva a spingere quelli che già spingevano le particelle? E perché? Questo e molto altro ancora solo su Ri-educational Channel! X

» postato da X alle 13:28 del 07-02-2007

15 «Ah, vedo che il secondo principio ti sta a cuore fin tanto che non c'è da guadagnarci qualcosa... » « Questo, e molto altro, su Ri-educational Channel! » Siamo alla frutta. Anzi, alla morte termica della frutta

» postato da metalupo alle 15:03 del 07-02-2007

16 A me MI basta che il secondo principio sia salvo almeno de jure. Certe cose dovrebbero manifestarsi solo ben nascoste in fondo ad una singolarita'. lontano dallo sguardo di Domineddio e Nostro!

» postato da paolo137 alle 15:12 del 07-02-2007

17 « «Ma il movimento delle particelle e il loro "cozzarsi" non produce calore? Insomma i gas in movimento producono lavoro che produce caore, no? Per lo meno questi sono i pochi ricordi di Fisica che mi rimangono dai tempi dell'esame di Fisica... ops:» Il movimento (=energia) delle particelle è calore (=energia). Il calore è una grandezza macroscopica in quanto ha senso parlarne solo in riferimento a insiemi macroscopici di particelle (insiemi formati quindi da miliardi, miliardi di miliardi, etc. di particelle). » Mettendola in altro modo (impreciso ma più intuitivo) Rodia, quando la pelle del tuo braccio è investita da una zaffata d'aria calda, che tu "senti" appunto come "calda", in realtà la tua pelle viene colpita da un infinità di piccole particelle tutte in nevrotico fremito (troppi caffè? :mrgreen che a furia di sbattere tutte insieme sulla pelle (e sbattere ripetutamente, perché si agitano assai) trasmettono "energia" alla tua pelle. La tua pelle, punto su punto, avverte l'energia che stai ricevendo e avvisa il cervello... ma il tuo cervello ti fa un riassunto di tutto l'evento, visto che non serve a nulla che tu sia consapevole di ogni dannata particella contro cui stai cozzando, e ti semplifica il concetto "energia trasmessa" come: "CALORE! CALORE! Porca vacca, fai qualcosa, non vedi che ti stai ustionando il braccio?"

» postato da metalupo alle 15:20 del 07-02-2007

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» postato da Jirel alle 16:37 del 07-02-2007

19 Salve a tutti! «e il suddetto "coso" te li separa nuovamente a costo basso... » Costo basso, ma pur sempre un costo "Nulla si crea, nulla si distrugge, tutto si paga" Finchè verrà usato anche un solo fotone, non ci sarà la dissacrazione del secondo principio. I fotoni non si creano dal nulla. E a ogni fotone è legata una ben determinata energia: E=hv Io sono per le nanotecnologie e tutti gli impieghi utili che potranno avere, ma ritengo che il "Diavoletto di Maxwell" si troverebbe meglio sul portale di FantasyMagazine che non qui, secondo me. E' un'entità astratta, magica, inventata, nulla di più. Ps: se son passato di qui è colpa di Metalupo, è lui che mi ha evocato.

» postato da Rikus alle 22:19 del 11-02-2007

20 « Ps: se son passato di qui è colpa di Metalupo, è lui che mi ha evocato. » Hey, t'ho chiesto solo un tuo parere... non t'ho evocato! A nessuno piacerebbe ricevere una lettera dall'evocato

» postato da metalupo alle 10:14 del 12-02-2007

21 « Ah... una volta ero uno spingitore di particelle... X» Non credo però che il dispositivo, facendo e rifacendo tutti i conti correttamente violi il Secondo Principio. Se fosse possibile violarlo, potremmo sfruttare le fluttuazioni quantistiche del vuoto per produrre energia e avremmo il moto perpetuo... Per il resto come stai? E' un piacere risentirti. Ti occupi ancora di acceleratori di particelle? Un saluto Quaoar

» postato da Quaoar alle 20:43 del 12-02-2007

22 «Non credo però che il dispositivo, facendo e rifacendo tutti i conti correttamente violi il Secondo Principio. Se fosse possibile violarlo, potremmo sfruttare le fluttuazioni quantistiche del vuoto per produrre energia e avremmo il moto perpetuo...» Sarebbe bello... eh? «Per il resto come stai? E' un piacere risentirti. Ti occupi ancora di acceleratori di particelle?» Ogni tanto capita di fare degli errori. Smettere di spingere è stato il mio... ) Adesso la nuova bolla informatica ha risucchiato anche me... Ehi, devo ancora leggere il tuo Fallocrate! A dire il vero non ho molto tempo a disposizione, ma è ancora online? Mica hai messo da qualche parte un pdf? X

» postato da X alle 21:46 del 12-02-2007

23 « Ogni tanto capita di fare degli errori. Smettere di spingere è stato il mio... ) Adesso la nuova bolla informatica ha risucchiato anche me... X» Peccato, le particelle erano più divertenti! « Ehi, devo ancora leggere il tuo Fallocrate! A dire il vero non ho molto tempo a disposizione, ma è ancora online? Mica hai messo da qualche parte un pdf? X» Mi sono venute molte nuove idee e lo sto completamente rimaneggiando. Nel frattempo ho navigato in lungo e in largo approfondendo le problematiche della guerra nello spazio, visitando posti ameni come questo http://www.projectrho.com/rocket/rocket3t.html per ideare scene, armamenti e tattiche credibili. Ho scoperto tenate cose interessanti, che a te probabilmente erano già note... Mi servono ancora altri 6 mesi e te ne invierò copia. Un saluto Quaoar TE ne farò avere una copia

» postato da Quaoar alle 00:03 del 13-02-2007