Древний парадокс Максвелла о «демоне» продолжает жить в науке как учебник по физике тепла и информации. В 1867 году Джеймс Клерк Максвелл предложил мысленный эксперимент: в двух камерах с газом ставят к дверце «демона», который пропускает быстрые молекулы в одну часть и медленные — в другую. В итоге одна камера нагревается, другая охлаждается, что, по задумке, нарушает второй закон термодинамики для замкнутой системы. Сам «демон» якобы не делает работу, что только усложняет задачу объяснения. Эти идеи сохранялись в научной дискуссии десятилетиями, пока не стало ясно, что информация сама по себе есть физическая величина и её обработка влечёт тепловые издержки. Именно так и начали пересматривать парадокс: информация может служить ресурсом для извлечения полезной работы. (источник: блоки 1–4, 8–9)

Периодически в научной памяти возникает попытка «перепроверить» пределы, где и как можно выжимать работу из информации. Чтобы продемонстрировать идею на практике, учёные из Университета Констанца под руководством Крлемена Бехингера взяли реальный эксперимент и попытались воспроизвести вариант демона Максвелла в физической системе. В их установке лазер удерживает микрочашку стекла в жидкости; микрочашка хаотично дрожит за счёт теплового движения молекул. По сути, это современная версия демона: информация о позиции чашки служит сигналом для смещения лазерной ловушки и извлечения небольшой энергии. (источники: блоки 10,11,14,9)

Сложность задачи состоит в том, что информация, ради которой крошится система, может быть скрыта в самой среде. В реальной жидкости микрелеобразные молекулы образуют сеть из микельей, которую исследователи не наблюдают напрямую. Эти структуры запоминают прошлые движения чашки и могут влиять на её будущие траектории. Чтобы извлечь память среды, учёные стали изучать не одно измерение, а два: позицию чашки измеряли с интервалами, и между измерениями подбирали оптимальное время. Результаты показали, что при подходящем тайминге сеть среды «помогала» ловушке работать эффективнее, чем без памяти. (источники: блоки 17–25)

В некоторых условиях такой подход позволял извлекать до трёх раз больше работы, чем теоретический предел для системы без скрытой памяти. Это говорит о том, что окружение не только мешает, но и может служить дополнительным источником энергии, если учесть его память. Авторы подчёркивают, что их эксперимент не создал практического устройства, а скорее демонстрирует новый способ извлечь энергию из микроскопической системы и расширить понимание того, на что способны информационные двигатели. (источники: блоки 25, 29–35)