Referenzpapier zur Unterstützung von Informationen -- Energiebeziehung (kTln2Jbit).(kTln⁡2Jbit).\left(kT \ln2 \rm\frac{J}{bit}\right)\;.

Als Antwort auf Maxwells Dämonenkonstante (Informations-Energie-Äquivalenz) wird festgestellt, dass ein Bit an Information die Leistung erbringt k T ⋅ ln ⁡ 2 Joule Arbeit. Welches Papier stützt die These? (es gibt viele Veröffentlichungen über den Maxwell-Daemon, die Szilard-Engine, das Landauer-Prinzip).

Antworten (1)

Siehe zB Seite 3 von

http://arxiv.org/abs/0707.3400

Es ist unsinnig, diese einfache besondere Einsicht einem „Entdecker“ zuzuschreiben; All diese Überlegungen sollten mit Ludwig Boltzmann in Verbindung gebracht werden, der die Antwort wusste, obwohl die Informationen in der Physik zu dieser Zeit als kontinuierlich galten.

Man kann das Ergebnis leicht ableiten. Geben Sie beispielsweise ein Molekül eines idealen Gases in ein Gefäß, erfahren Sie, in welcher Hälfte des Gefäßes sich das Molekül befindet (eine Information) und stellen Sie eine Barriere in die Mitte.

Sie werden in der Lage sein, dem Molekül zu erlauben, die Arbeit zu erledigen und sich zu erweitern v / 2 zum Originalvolumen v . Das Molekül wird die Arbeit erledigen

W = ∫ v / 2 v P D v = ∫ v / 2 v k T v D v = k T ln ⁡ v v / 2 = k T ln ⁡ 2
wo ich verwendet habe P v = N k T für N = 1 Molekül eines idealen Gases. Allgemeiner gesagt müssen Sie das ideale Gas nicht berücksichtigen. Denken Sie nur daran, wie die Arbeit mit der freien Energie zusammenhängt, E − T S . Um die Entropie eines Subsystems um ein Bit zu reduzieren, also um k ln ⁡ 2 (sehen Sie sich Boltzmanns Grabformel an , um zu wissen, warum es dieser Wert ist), wir müssen uns ändern E − T S von k T ln ⁡ 2 .

Ich mag nette, einfache und gut erklärte Antworten +1
Eine Anmerkung, verwenden Sie jedoch ein Symbol E für zwei unterschiedliche Mengen?
@LubošMotl: Bedeutet dies nicht, dass Informationen eher eine Kontrolle der Energie sind (die durch Manipulation von T vorbereitet werden kann), nicht der Energie?
Lieber Pygmalion, ich habe einen geändert E Zu W . Steffen, Information ist sicher nicht Energie. Das sind unterschiedliche Mengen. Aber wie so ziemlich jedes Paar von Größen in der Physik können sie verschiedene Beziehungen haben und es kann wichtige wahre Sätze geben, in denen beide vorkommen. Bei fester Temperatur T , wie Sie sagten, 1 Bit ermöglicht die Ausführung k T ln ⁡ 2 der Arbeit. Aber das bedeutet nicht, dass Energie und Information dasselbe sind, zB weil T ist keine universelle Konstante. Es ist die Temperatur, eine andere Größe. In ähnlicher Weise sagen wir nicht, dass Spannung und Strom dasselbe sind
Schöne Antwort, wirklich. Könnten Sie bitte näher erklären, warum Sie freie Energie erwähnen E − T S und die Notwendigkeit, es um zu ändern K T l N 2 um die Entropie um ein Bit zu reduzieren? Soweit ich weiß, dachte Szilárd, dass der Messprozess Zerstreuung erfordert, daher löst sich das Paradoxon auf. Wie Bennett jedoch gezeigt hat, beinhaltet der Erwerb von Informationen nicht unbedingt eine Verschwendung. Es ist die Notwendigkeit, in einen für die Messung geeigneten Zustand zurückzukehren, der einen irreversiblen Prozess darstellt (da es sich um eine logische Irreversibilität handelt). Was denkst du darüber?
Referenzpapier zur Unterstützung von Informationen -- Energiebeziehung (kTln2Jbit).(kTln⁡2Jbit).\left(kT \ln2 \rm\frac{J}{bit}\right)\;.
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