16 juli 2007

Information kostar multum....

Kan man, bara genom att reglera och placera partiklar på rätt sätt, utvinna energi? Rent teoretiskt borde det väl gå. Forskarna har undrat. Kan just nu inte hitta tankeexperimentet på nätet men försöker dra historien ur minnet.


Tänk er en behållare med gasmolekyler i. Behållaren består av två halvor, avskilda med en vägg emellan och endast en liten, liten lucka förenar dem och tillåter utbyte av de små rackarna. Dessa molekyler har, i regel, olika energinivåer. Gasmolekyler rör på sig huller om buller.


Skulle man inte kunna separera dem med högre energinivå från dem med lägre (i de båda halvorna) och därmed få en spänningsskillnad? Med samlade högenergetiska partiklar i ena halvan? Lagrad energi!
Medelst en anordning med hög kvalitet skulle man ju kunna öppna och stänga den där luckan precis exakt i rätt tid, så att endast en molekyl åt gången slapp igenom, för att komma in i "rätt planhalva". Vad sägs om det?

Tyvärr. Teorin är gammal och ogenomförbar. Varför det, då? Jo, vetenskapsmännen insåg efter hand att...
....information kostar..... Att konstant hålla reda på positioner och rörelser på det sättet drar för mycket energi för att det hela ska löna sig.
Information tar enorm plats och kostar energi. Har t o m fått tips (bl a från prof. Stig Steen) om ett nytt sätt att definiera innehållet i universum: Materia, energi OCH information

Tillägg 1: Ordet 'gas' kommer visst från franskan, som i sin tur har lånat från grekiskans 'kaos', oordning.
Molekylerna flyger omkring i en fullständig röra.
Tillägg 2: Malin Sandström berättar att experimentet kallas Maxwells demon

Tillägg 3 (12 juni 2010): Hittade sent omsider ett fint citat om fenomenet:

The fact is that there will be no violation of the second law, because there is a fallacy in the argument. 

What we are dealing with is really not an isolated system. It was pointed out by Leon Brillouin, among others, that, to ’see’ the molecules and thus to make a distinction between fast and slow ones, the demon must use a torch, which means an impingement of photons from the outside (and therefore an expenditure of energy). In other words, we are really dealing with a system which accepts energy from the outside and creates the temperature difference. 
(från Complexity Explained



Blog rections to this post:
Fler stora tal (Jan Thurins tankar)

18 kommentarer:

Jan Thurin sa...

Z,
i boken One Cosmos under God av Robert Godwin, sid 74 säger författaren att chansen för att en cell uppstår är 10 upphöjt till åttio. Ganska liten chans med andra ord. Jag vet inte hur han kom fram till denna siffra men jag antar att det är någon form av probabalistiska beräkningar med burkar av molekyler som tar deras rörelser med i beräkningarna.

Dr Godwin säger också att en matematisk omöjlighet liger på 10 upphöjt till 50.

Talar inte detta för din och Prof Steens hypotes? Det behövs information för att förbättra sannolikheten.

Aleph sa...

Det där med celler och sannolikhet beror nog helt på hur man räknar, vilken bakgrund man utgår ifrån och i vilket tidsperspektiv. Men om Robert Godwin föreställer sig att den första cellen uppkom av slump från några enkla proteiner i ett enda steg, så har hans beräkning inte mycket relevans...

Z sa...

Jan
10 upphöjt till 80 är ett tal man hört.... kan det vara: antalet partiklar i hela universum?

l_johan_k sa...

"(...) chansen för att en cell uppstår är 10 upphöjt till åttio."
Vilket talar emot en skapelse, inte gradvis evolution.

z, är du naturvetare?

Z sa...

Johan K
Ja

Tror att Jan menar: ETT delat med (tio upphöjt till 80)
och har sett talet i en bok av matematikern Roger Penrose.
Jan
Stig Steen har en stor poäng: Information har en gigantisk rumpa ;), speciellt då man talar om det högentropiska.

Johan (cosmic swede) sa...

Hej!

Här är lite siffror med länk:

"In their book Evolution from Space, astronomers Sir Fred Hoyle and Professor Chandra Wickramasinghe calculated that the odds of randomly producing the required enzymes for a simple living cell were 1 in 1040,000. Since the number of atoms in the known universe is only 1080, they argued that even a whole universe full of primordial soup wouldn’t stand a chance. Hoyle also compared the random emergence of the simplest cell to the likelihood that a tornado sweeping through a junk-yard might assemble a Boeing 747 from the materials therein."

Samt detta:

"The eminent mathematical physicist Sir Roger Penrose calculated the chances of a life-supporting universe happening by chance to be 1 in 1010^123. Let me try to put that number into perspective: 1010^3 is a 1 followed by a thousand zeros, 1010^6 is a 1 followed by a million zeros and 1010^9 is a 1 followed by billion zeros. These numbers are practically impossible to imagine, but 1010^123 is so big that it is totally inconceivable to the human mind. So with odds of only 1 in 1010^123 it can be said with absolute certainty that a life-supporting universe could never happen by chance."

Esotericscience.org

Jag är inte matematiker, biolog eller fysiker nog att känna till korrektheten i detta resonemang, men andra här kanske kan kommentera detta?

Vidare undrar jag i vilken tur ordning, respektive oordning uppstår. Blir det ordning av oordning, eller oordning utav ordning? Termodynamikens 2a lag säger att oordningen ökar, eller hur? Betyder det inte då att ordning är ursprunget? Hur uppkommer ordning, utan någon som ordnar? Hört om "spontan ordning" säger nog Adam Smith, men vad säger fysikern? ;)

l_johan_k sa...

Hej!

Angående Fred Hoyle:
Fred Hoyles beräkning visar endast att han inte har förstått evolutionsteorin. Ren slump krävs endast för att få fram den enklaste självreproducerande molekylen. Vi vet ännu inte exakt vilka de första självkopierande molekylerna var, det är därför fullständig omöjligt att göra sannolikhetsberäkningar. Under de senaste åren har dock empiriska resultat presenterats som visar att denna molekyl är förvånansvärt enkel (< 20 nukleotider). Med en hel ocean av ursoppa, och hundratals miljoner år, till sitt förfogande är det högst troligt att dessa molekyler kan ha uppkommit genom en ren slump.

För övrigt var Hoyles exempel endast att försök att hävda "steady state"-teorin mot Big Bang-teorin.

Angående Penrose:
Evolutionsteorin visar att det inte är universum som är "finjusterat" för liv, utan livet som är kalibrerat efter universum. Douglas Adams gjorde följande liknelse: "A puddle wakes up one morning and thinks: 'This is a very interesting world I find myself in. It fits me very neatly. In fact it fits me so neatly (...) I mean really precise isn't it?(...) It must have been made to have me in it.'"

Angående Big Bang:
Enligt Big Bang-teorin var universums ursprungliga, extremt täta tillstånd mer ordnat (entropin » 0) än dagens universum. Att påstå att universum därför har ordnats av en "ordnare" är dock endast ett argumentum ad ignorantiam, vars förklaringskraft är = 0.

z:
Inom vilket område?

(Ny lyckades jag att terrorisera z med massor av länkar... ;) )

mvh
l_johan_k

Johan (cosmic swede) sa...

Intressant med självreplikerande molekyler! En nyhet för mig. Det är troligt att de sänker det chansartade i att det uppstod något sådant som liv. Men hur långt är det från en molekyl till ens den enklaste, självreplikerande cell, för att inte säga därifrån till oss, den självmedvetna människan?

Är det trots allt inte väldigt många, påvarandra, slumpmässiga, evolutionära, händelser för att komma dit vi är idag? Bör de inte räknas ihop?

Men, som sagt, nya sannolikhetsberäkningar bör nog mycket riktigt göras.

Oavett vad, så är dessa, för mig, helt oväsentliga för tro/religion.

...

Angående Big Bang och ordningen i dess "ursprungliga ... tillstånd", så säger alltså teorin "att det var mer ordning innan än efter", korrekt? På vilket sätt påverkar detta någon Ordnares existens eller icke. Det kan helt enkelt varit en "omorganisation" det var frågan om vid skapelsens gryning? I mina ögon säger det heller ingenting om hur detta nu var beskaffat, var detta kom ifrån, eller var det bafann sig, eller i vad det uppstod, och allra minst varför, det uppstod. Kvantfluktrationer och allt vad det nu kan vara, varifrån kommer de?

Vidare, OM ordning finns, bör det inte av logisk nödvändighet finnas en idé/formel/princip (kalla det vad du vill) som "det som finns" måste ordnas efter? Varifrån kommer principen?

Malin Sandström sa...

Jag tror namnet du letar efter för tankeexperimentet lär vara "Maxwells demon".

För övrigt skulle jag knappast lita på någon som uppgav sig ha nog information att kunna räkna ut hur stor sannolikheten är att en cell uppstår, med tanke på hur lite vi vet om hur den omkringliggande miljön faktiskt såg ut vid den tiden. Speciellt inte om det görs i en bok snarare än i en forskningsartikel, och definitivt inte om inte själva uträkningen redovisas i detalj...

Det är inte ett rimligt eller giltigt argument att säga att "chansen för att något ska hända är bara 1 genom 10^x, så det kan inte ske av en slump". Det är bara ett rent missförstånd, och/eller dålig insikt i hur sannolikhet fungerar.

Till exempel: man kan på samma sätt "bevisa" att kombinationen av vattenmolekyler i nästa glas vatten du dricker är otroligt osannolik.

Säg att du häller upp en normal mängd vatten - 1.8 deciliter, eller ungefär 180 gram. Det är lika med 10 mol vatten, eller ungefär 6*10^24 molekyler (jag kommer skippa 6:an från och med nu). På hela jorden finns ungefär 10^24 gram vatten, vilket då är ungefär 10^23 mol vatten eller 10^46 molekyler.

Säg att du kunde välja en enda molekyl i ditt nyss upphällda vattenglas. Sannolikheten att just denna vattenmolekyl av alla jordens vattenmolekyler skulle hamna i ditt glas är ett genom antalet vattenmolekyler på jorden - det vill säga 1/(10^46).

Med tanke på hur mycket vatten har blandats runt på jorden är det rimligt att tro att varje vattenmolekyl är där oberoende av de andra. Oberoende sannolikheter multipliceras - sannolikheten att just molekyl nummer två av alla möjliga molekyler skulle finna sihop med molekyl nummer ett är då (1/10^46)*(1/10^46) = (1/10^46)^2. Sannolikheten för just den kombination av molekyler du har i ditt vattenglas - alla 10^24 stycken - är då ungefär (1/(10^46))^(10^24). Det är väldigt, väldigt många gånger mindre än Godwins påstådda sannolikhet att en cell uppstår.

Således, är livet betydligt mer sannolikt än ditt glas med vatten? Som är så osannolikt att det inte borde finnas? Naturligtvis inte, du står ju där med ditt glas vatten i handen.

De flesta vardagliga saker som händer är extremt osannolika om man räknar på dem på "rätt" sätt
;-)

Z sa...

Johan K
Främst inom matematik (mest statistik och diff.ekvationer) och numera även förbränningsfysik
(söker tjänst).

Men jag inser ju att det är gigantiskt mycket jag inte vet om världen. Bloggen och kontakten med läsarna är ett sätt att komma fram till äkta genuina orubbliga sanningar ;). Tillsammans.

Z sa...

.....jag märker den stora bristen i bloggerprogrammet: SAKNAR EXPONENTER!
Hur ska vi förmedla våra stoooora tal? Våra kära isotoper?
Grekiska tecken?

l_johan_k sa...

Hej!

Big Bang:
Om ordningen i universum kräver en "ordnare", måste rimligen denna ordnare ha en mycket hög "ordning". Denna ordning måste i sin tur ha skapats av en "ordnar ordnare", som har skapats av en "ordnar ordnar ordnare", ad infinitum...

Det blir endast en version av det kosmologiska argumentet:
1) Om premisserna är sanna får vi en infinit regress av gudsväsen.
2) Om premisserna är falska behöver universum inte en skapare.

z:
Matematik, imponerande! ;)
Själv befinner jag mig på fysik/kemi gränsen.

Ha det bra!

mvh
l_johan_k

Z sa...

Johan K
Tack
Égentligen borde Doktorn svara på Big Bang-frågor, men han är på semester.
Under tiden dristar jag mig till:
Om endast Gud fanns i begynnelsen, så har Han även skapat:
'ordning', 'tid', 'rum', 'energi', 'begrepp', 'logik'.
(Låter detta konstigt?
Jag ville bara förklara hur jag resonerar.)

Johan (cosmic swede) sa...

Johan K:
Det verkar som du känner Guds väsen bättre än någon jag hört tidigare! :)

Själv försöker jag inta en lite mer ödmjuk hållning. Hur ordnad Gud är, eller om han behöver ordnas? Jag lutar nog mera åt att Gud är "det Ultimata", "det Absoluta", "det Eviga" och därmed står bortom vår förmåga att förklara på vanligt logiskt och vetenskapligt vis.

Men, det är väl inte helt orimligt att anta att Gud har/är den "högsta möjliga ordningen", så att säga.

Nu är jag inte så van att prata om Gud så jag vet inte om det här gjorde någon så mycket klokare...


Malin:
Jag skall inte ge mig in i någon matematikdebatt, där min svaga 3a från gymnasiet kommer göra sig allt för pinsamt påmind.

Vill gärna förtydliga att det inte är Godwins egna siffror, utan Penrose, samt två astronomers beräkningar som han hänvisar till. Var dessa är publicerade vet jag inte (hinner inte söka nu).

Men som sagt, siffror och vetenskapliga fynd, eller brist på dem, är inget man skall använda för att bevisa Gud.

l_johan_k sa...

"Jag lutar nog mera åt att Gud är "det Ultimata", "det Absoluta", "det Eviga" och därmed står bortom vår förmåga att förklara på vanligt logiskt och vetenskapligt vis."

...d.v.s. Gud är inte någon förklaring.

l_johan_k sa...

"Hur ordnad Gud är, eller om han behöver ordnas?"

Detta är ju bara teistisk ad hocing.

Teisten: Universums ursprungliga ordning var hög, därför krävs en ordnare.

Ateisten: Ordnaren måste ha en hög ordning, därför krävs en "ordnar ordnare".

Teisten: Nej, det tar slut vid Gud. Varför? För att jag vill det.

Johan (cosmic swede) sa...

...d.v.s. Gud är inte någon [VETENSKAPLIG] förklaring.

Det är som sagt omöjligt att med vetenskap bevisa något som överskrider det vetenskapliga, och i min mening, faktiskt är det som möjliggör vetenskap.

Mitt sista ord i denna tråd :)

l_johan_k sa...

Filosofin tar ju vid där vetenskapen tar slut. Det är dock i detta gränsområde jag menar att teisten går för långt. ;)

Skicka en kommentar

Sjung ut