Maxwells Dämon im Labor: Verborgene Information liefert zusätzliche Arbeit

Forschende der Universität Konstanz und des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation (MPI-DS) in Göttingen haben gezeigt, wie sich aus verborgenen Vorgängen in der Umgebung eines Teilchens nutzbare Arbeit gewinnen lässt. Die Studie von Muruga, Ginot, Loos und Bechinger erschien am 16. Oktober im Fachjournal Nature Physics (DOI 10.1038/s41567-026-03442-w). Vorbild ist das Gedankenexperiment des Maxwellschen Dämons aus dem 19. Jahrhundert.

Im Experiment schwebt eine Kugel aus Siliziumdioxid mit 2,7 Mikrometern Durchmesser, gehalten von einer optischen Falle, in einer viskoelastischen Flüssigkeit aus wurmartigen Mizellen. Dieses Netzwerk entspannt sich nach einer Störung nur langsam und „erinnert“ sich so an frühere Bewegungen – sein genauer Zustand bleibt aber verborgen. „Wir haben das Teilchen zweimal gemessen, mit einer definierten zeitlichen Verzögerung dazwischen“, sagt Clemens Bechinger von der Universität Konstanz. Je nach Ergebnis wurde die Falle verschoben. In manchen Zuständen war die gewonnene Arbeit größer als die Energie, die im direkt beobachtbaren Teilchen steckte – der Rest stammte aus der Umgebung.

Energie entsteht dabei nicht, der zweite Hauptsatz der Thermodynamik bleibt gewahrt: Die Information hilft nur, vorhandene freie Energie zu finden und zu nutzen. Das MPI-DS sieht in der Arbeit einen Schritt zu mikroskopischen Informationsmaschinen, die ohne makroskopische Temperaturunterschiede auskommen – etwa in Polymerlösungen oder biologischen Flüssigkeiten.