Vi kör väl ett
kapitel till:
Information och teknik
I praktiskt taget all tekniska
processer sätts atomer eller andra partiklar i rörelse och deras
inbördes ordning ändras på något sätt. När t ex järn
framställs ur järnmalm, upphettar man först malmen så att den
smälter och de ingående atomerna kan börja röra sig
förhållandevis fritt i förhållande till varandra. Därefter
skiljer man ut järnatomerna från slaggen med tillräckligt många
binära val för att placera järnatomerna för sig och
slaggprodukterna för sig. Om man sedan vill göra plåt av järnet
tvingar man järnatomerna att röra sig i förhållande till varandra
med hjälp av valsar och stort tryck. Även i denna process tillför
man information till järnatomerna. De kommer därför att inta nya
bestämda lägen i förhållande till varandra och därigenom bilda
en plåt.
Även om vi människor har lärt
oss att någorlunda hjälpligt styra atomernas rörelser vid
plåttillverkning, ska vi ha klart för oss att detta är ett
förhållandevis enkelt problem. Det är ju bara en sorts atomer,
järnatomer, som ska kombineras med varandra. Det spelar ingen roll
om dessa järnatomer kommer till höger, vänster, ovanför eller
nedanför någon annan likadan järnatom. Det hela är egentligen
inte svårare än om vi skulle skriva en hel sida med bara bokstaven
a, utan att stava fel.
Betydligt svårare är det att
kombinera alla de olika atomerna i en människa och få dem i rätt
inbördes ordning. Vi måste lita till naturens egna metoder och den
har bevisligen lyckats. Hur den bär sig åt har forskningen i alla
tider försökt att komma underfund med. Termodynamikens andra lag
säger oss att om det ska vara möjligt att kombinera två partiklar
med varandra så måste de sättas i rörelse, och detta kräver en
viss minsta mängd energi.
Är detta villkor väl uppfyllt,
gäller det att styra partiklarnas rörelser så att de träffas och
kan ingå kemisk förening med varandra. Kan vi inte styra em så,
missar de varandra och det är bara att börja från början igen.
Detta är bakgrunden till en metod att mäta teknisk effektivitet.
Om vi tillför lagom mycket energi
till t ex två atomer och styr deras rörelser så att de träffas
och ingår kemisk förening med varandra, kommer rörelseenergin hos
atomer att omvandlas till kemisk energi. Detta innebär att
elektronbanorna inne i atomerna ändras så att en kemisk bindning
uppstår mellan atomerna, och energin kommer att ligga lagrad i denna
bindning. En molekyl som inte fanns tidigare har då byggts upp av de
båda atomerna. Information har också uppstått i likhet med vad som
sker om vi kombinerar två bokstäver med varandra. Om vi t ex
kombinerar bokstaven A med bokstaven J blir resultatet aj eller
möjligen ja.
Försöker vi bygga upp betydligt
mera komplicerat byggda molekyler kommer vi att finna att det blir
väldigt svårt att få atomerna i den ordning som krävs. Vi kommer
att missa ganska ofta. Det medför att vi dels får molekyler av
olika sorter, som vi inte vill ha, biprodukter, men också att vi
måste tillföra energi till atomerna utan att kemiska bindningar av
önskat slag bildas. Energin kommer i stället att omvandlas till
huller om buller rörelse bland materians minsta beståndsdelar.
Detta fenomen har många namn.
Det kallas vanligen värme, spillvärme, entropiökning eller
informationsförlust. Vilket ord man väljer beror på
omständigheterna. Det väsentliga är dock att både spillvärmen,
den tillförda energin, den kemiskt bundna energin och temperaturen
går att mäta mycket enkelt.
Den tekniska effektiviteten
hos olika tekniska processer kan sedan enkelt beräknas genom att man
dividerar den information som finns lagrad i de bildade produkterna
med den information eller informationskapacitet som man var tvungen
att tillföra i form av råvaror och drivmedel.
Sådana beräkningar visar hur
ineffektiv människans teknik är jämfört med de biologiska
processerna i naturen. Den process som består i att ordna bokstäver
på ett papper med hjälp av en elektrisk skrivmaskin är t ex cirka
100 miljarder miljarder gånger mindre effektiv än proteinsyntesen i
en levande cell, som består i att ordna aminosyramolekyler efter
varandra.
Fortsättning i morgon med kapitlet:
Termodynamiken - vetenskaplig revolution.
Inga kommentarer:
Skicka en kommentar