В квантовом мире второй закон термодинамики может нарушаться

В квантовом мире второй закон термодинамики может нарушаться

В квантовых совокупностях энтропия может убывать, узнали русские ученые.

Интернациональная группа исследователей под управлением ведущего научного сотрудника Лаборатории квантовой теории информации МФТИ и Университета теоретической физики имени Л.?Д. Ландау РАН Гордея Лесовика узнала, что в квантовых совокупностях энтропия может убывать. Результаты изучения размещены в издании Scientific Reports, информирует пресс-служба МФТИ.

Большая часть процессов в рамках классической физики свободны от направления «стрелы времени»: любой из них возможно развернуть в никакие законы и обратную сторону не будут нарушены. Но симметрия по времени нарушается во втором законе термодинамики, что гласит, что тепловая энергия не имеет возможности переходить от менее тёплых объектов к более горячим, исходя из этого развернуть данный процесс в обратную сторону запрещено.

Принцип роста энтропии был сформулирован в более строгой форме Людвигом Больцманом в его H-теореме. Она гласит, что величина энтропии в замкнутой совокупности, состояние которой описывается кинетическим уравнением, или растет, или остается постоянной. Продолжительное время эту теорему не получалось доказать в рамках классической статистической физики без привлечения дополнительных ограничений.

По окончании появления квантовой механики ученые высказали предположение, что «корни» H-теоремы связаны с квантовыми явлениями. В квантовой теории информации были взяты ответственные результаты, обрисовывающие условия, при которых энтропия совокупности не убывает.

Несколько под управлением Лесовика в первый раз сформулировала H-теорему на языке квантовой физики и в течение нескольких лет пробовала доказать ее.

«Мы пробовали обосновывать: помой-му, получалось, позже обнаруживалась «дырка», мы ее закрывали, после этого «дырки» оказались снова, и в итоге мы осознали, что это неспроста, что, возможно, эта теорема и не верна для квантовой совокупности и, даже в том случае, если совокупность энергетически изолирована, этого не хватает, дабы энтропия не убывала», — сообщил ученый.

В следствии физики нашли условия, при которых второй закон термодинамики может локально нарушаться. Это может происходить в квантовых совокупностях довольно маленького, но макроскопического размера — измеряемого в сантиметрах а также метрах. Значительное различие пребывает в том, что в случае если в хорошей физике уменьшение энтропии связано с теплопередачей, то в квантовом мире понижение энтропии может происходить без энергопередачи — за счёт квантовой запутанности.

«Представьте себе Золушку, которую мачеха заставляет разобрать перемешанную горох и чечевицу, другими словами понизить энтропию в совокупности. Хорошая Золушка в изолированной совокупности не имела возможность это сделать, а квантовая — может. Мы можем «вычистить» состояния за счёт квантовых эффектов», — растолковал Лесовик.

Второй закон термодинамики в квантовом мире — Гордей Лесовик

Статьи, которые будут Вам интересны: