Физики нашли способ увеличить механическую работу с помощью памяти жидкости

Физики из Института динамики и самоорганизации Общества Макса Планка и Констанцского университета показали, как извлекать больше механической работы из случайных движений микроскопической частицы. Для этого они использовали информацию о том, как объект перемещался в прошлом.

Эксперимент проводили в сложной жидкости, структура которой менялась под воздействием частицы и восстанавливалась не сразу. Поэтому ее последующее движение зависело не только от текущих столкновений с молекулами, но и от предыдущих перемещений. Такая особенность характерна, например, для вязкоупругих сред.

Исследователи дважды измеряли положение частицы с определенным интервалом между наблюдениями. Сравнение данных позволяло частично восстановить скрытое состояние жидкости, которое нельзя было определить по одному измерению. Затем эту информацию использовали для выбора управляющего воздействия.

Ученые установили, что учет физической «памяти» среды повышает количество извлекаемой работы по сравнению с управлением на основе единственного наблюдения. При этом энергия не возникает из ничего: система использует тепловые колебания, а результат подчиняется законам термодинамики. Работа выполнена в лабораторной микросистеме, поэтому ее практическое применение пока не определено, а получаемая мощность чрезвычайно мала. Авторы связывают значение результата с развитием статистической физики, микромеханики и методов управления частицами в сложных средах.