Решение парадокса было получено после развития в начале двадцатого века теории информации. Демон может работать только в случае, если он располагает информацией о движении молекул. Когда эта информация будет использована, дальнейшая работа демона становится невозможной, необходимо получение новой информации. Как первоначальная, так и последующая информация не могут появиться сами собой, безо всяких затрат. Итогом деятельности демона действительно может стать работа тепловой машины или двигателя на сжатом газе, однако выигрыша в энергии и нарушения второго начала не произойдет, так как затраты энергии на получение информации превысят полученную энергию.
Ценность информации, используемой в исследованиях и ее коммерческая ценность зависят от многих обстоятельств, но физические затраты на получение информации в соответствии со вторым началом термодинамики не могут быть исключены никогда. Второе начало термодинамики определяет физические, технические свойства информации, затраты на ее получение, хранение передачу и обработку, но не учитывает содержание и ценность информации, определяемой возможным использованием получаемых сведений. Однако в ряде случаев второе начало позволяет судить о достоверности информации. Если получение информации о некотором сложном явлении или процессе требует значительных затрат, то любая другая информация, подменяющая эту труднодоступную, заведомо недостоверна. В лучшем случае – это гипотеза, достоверность которой требует достаточно дорогой и сложной проверки.
Свойства информации необходимо учитывать как в практической деятельности, так и при анализе состояния любой области деятельности науки. Никакое знание не может быть исчерпывающим, уточнение знаний требует получения дополнительной информации, а, следовательно, и дополнительных затрат энергии. Иногда эти затраты могут быть настолько велики, что оказываются решающим фактором, определяющим возможность проведения дальнейших исследований. В этом аспекте представляет интерес пример, приведенный Л. Бриллюэном (“Научная неопределенность и информация” – М.: издательство Мир, 1966.).
Рассмотрим тонкий кусок металлической фольги. При его облучении пучком рентгеновских лучей можно обнаружить атомную решетку с изолированными атомами, разделенными незаполненными промежутками. Поставим задачу определения протяженности этих промежутков. Возможность измерять расстояния гораздо меньше 10 ‑15 м затруднена, поскольку нет реализуемой подходящей дольной единицы длины. В общем случае для измерения некоторого расстояния L может быть применена линейка с делениями порядка L (или меньше). Для обычных расстояний можно пользоваться жесткой линейкой или длиной волны l, но для сверхмалых расстояний остается только возможность использования длины волны. Длина волны связана с энергией кванта Е и может быть определена через соответствующую массу mo при использовании уравнения Эйнштейна
Е = hc/l = moc 2,
mo = h/(cl) @ 2,2.10 ‑37l ‑1, (13.1)
где h– постоянная планка; с – скорость света.
Измерение бесконечно малых расстояний становится невозможным (учитывая, что длина волны соизмерима с оцениваемым промежутком). Пусть l = 10 ‑50 см. Тогда, согласно (13.1), это дает массу порядка 2.10 7 т. Для создания волны с такой длиной пришлось бы мгновенно аннигилировать столь большую массу, что приведет к неизбежной катастрофе. Необходимо отметить, что существуют и другие физические явления, ограничивающие потенциально достижимую точность измерения и дело до измерения столь малых расстояний не доходит.
Энергетические затраты требуются при создании и поддержании необходимых условий при проведении измерений (термостатирование, кондиционирование, регулирование влажности). Затраты энергии необходимы для работы любого средства измерений, а также для работы ЭВМ и т. п. В данном случае вопросы, связанные с затратами на все этапы жизненного цикла средств измерений, без которых невозможно получение измерительной информации, не рассматриваются. В рамках данной дисциплины целесообразно упомянуть об «энергетическом» пороге чувствительности средства измерения С, который является совокупной характеристикой точности, чувствительности, быстродействия и энергетического потребления измерительных устройств.
В обобщенном случае
С = g2Р t, где g ‑ характеристика неопределенности показаний средства измерений, Р – характеристика потребляемой мощности, t – характеристика времени установления показаний. Как было показано в работах профессора П.В. Новицкого, для конкретного этапа развития измерительной техники значение С является константой. Следовательно, уменьшение неопределенности показаний средства измерений связано с соответствующим увеличением потребляемой мощности.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.