โพสต์ยอดนิยม

ตัวเลือกของบรรณาธิการ - 2019

นักวิจัยวางวิธีหลีกเลี่ยงกฎหมายข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์

Anonim

เป็นเวลากว่าครึ่งศตวรรษของฟิสิกส์กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ซึ่งระบุว่าเอนโทรปีอยู่เสมอจะเพิ่มขึ้นได้ใกล้เคียงกับกฎหมายที่เรารู้จักกันโดยสิ้นเชิง ในจักรวาลนี้ความสับสนวุ่นวายครองราชย์สูงสุด

การโฆษณา


แต่นักวิจัยจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติอาร์กอนแห่งกระทรวงพลังงานสหรัฐอเมริกาได้ประกาศเมื่อไม่นานมานี้ว่าพวกเขาอาจค้นพบช่องโหว่เล็กน้อยในคำพูดที่มีชื่อเสียงนี้

การค้นคว้าวิจัยของพวกเขาซึ่งตีพิมพ์ใน รายงานวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ ได้จัดทำาให้เกิดสถานการณ์ที่กฎหมายฉบับที่สองละเมิดในระดับจุลภาค

กฎหมายข้อที่สองมีพื้นฐานมาจากสิ่งที่เรียกว่าทฤษฎีบท เอช ซึ่งกล่าวว่าถ้าคุณเปิดประตูระหว่างสองห้องหนึ่งร้อนและเย็นพวกเขาจะตกลงไปในสมดุลที่อุ่นขึ้น ห้องร้อนจะไม่มีวันสิ้นสุดลง

แม้กระทั่งในศตวรรษที่ยี่สิบเนื่องจากความรู้ของเราเกี่ยวกับกลศาสตร์ควอนตัมขั้นสูงเราไม่เข้าใจถึงต้นกำเนิดทางกายภาพพื้นฐานของทฤษฎีบท H

ความคืบหน้าล่าสุดในสาขาที่เรียกว่าทฤษฎีข้อมูลควอนตัมเสนอการก่อสร้างทางคณิตศาสตร์ซึ่งการเพิ่มเอนโทรปีเพิ่มขึ้น

"สิ่งที่เราทำคือการกำหนดว่าทฤษฎีทางคณิตศาสตร์นามธรรมที่สวยงามเหล่านี้สามารถเชื่อมต่อกับความเป็นจริงของเราได้อย่างไร" Valerii Vinokur, นักวิชาการ Argonne และผู้เขียนที่สอดคล้องกันในการศึกษากล่าว

นักวิทยาศาสตร์ใช้ทฤษฎีข้อมูลควอนตัมซึ่งอิงกับระบบคณิตศาสตร์เชิงนามธรรมและนำไปประยุกต์ใช้กับฟิสิกส์เรื่องย่อซึ่งเป็นฟิลด์ที่มีการสำรวจที่มีกฎหมายและการทดลองที่รู้จักกันดี

"สิ่งนี้ทำให้เราสามารถสร้างทฤษฎีบทควอนตั้มควอนตัมได้เนื่องจากเกี่ยวข้องกับสิ่งต่างๆที่สามารถสังเกตได้ทางกายภาพ" อีวาน Sadovskyy ผู้ได้รับการแต่งตั้งร่วมกับแผนกวิทยาศาสตร์วัสดุ Argonne และ Computation Institute และผู้เขียนอีกคนหนึ่งกล่าวว่า "มันเป็นตัวเชื่อมโยงระหว่างกระบวนการฟิสิกส์ควอนตัมที่ได้รับการรับรองเป็นอย่างดีและช่องทางควอนตัมเชิงทฤษฎีที่สร้างทฤษฎีสารสนเทศควอนตัม"

งานคาดการณ์เงื่อนไขบางอย่างที่ทฤษฎีบท H อาจถูกละเมิดและเอนโทรปีในระยะสั้นอาจลดลงจริง

นักฟิสิกส์เจมส์เครกแมกซ์เวลล์อธิบายถึงวิธีการสมมุติฐานในการฝ่าฝืนกฏข้อที่สองคือทฤษฎีเล็ก ๆ ที่นั่งอยู่ที่ประตูระหว่างห้องร้อนและเย็นและปล่อยผ่านอนุภาคที่เดินทางด้วยความเร็วที่แน่นอน ความหมายทางทฤษฎีนี้เรียกว่า "ปีศาจของ Maxwell"

"Vinokur กล่าวว่า" ถึงแม้ว่าการละเมิดจะเกิดขึ้นเฉพาะในระดับท้องถิ่นแล้วก็ตาม "สิ่งนี้ทำให้เราเป็นเวทีสำหรับการสำนึกในทางปฏิบัติของปีศาจควอนตัมแมกซ์เวลล์ซึ่งจะทำให้เป็นไปได้ว่าเครื่องควอนตัมควอนตัมแบบท้องถิ่น"

ตัวอย่างเช่นเขากล่าวว่าหลักการนี้อาจถูกออกแบบมาให้เป็น "ตู้เย็น" ซึ่งสามารถระบายความร้อนได้จากระยะไกลนั่นคือพลังงานที่ใช้จ่ายเพื่อให้เย็นลงอาจเกิดขึ้นได้ทุกที่

พวกเขากล่าวว่าผู้เขียนกำลังวางแผนที่จะทำงานอย่างใกล้ชิดกับทีมทดลองเพื่อออกแบบระบบพิสูจน์ความคิด

การโฆษณา



เรื่องราวที่มา:

วัสดุที่นำเสนอโดย Argonne National Laboratory ต้นฉบับที่เขียนโดย Louise Lerner หมายเหตุ: อาจมีการแก้ไขเนื้อหาสำหรับรูปแบบและความยาว


Journal Reference :

  1. GB Lesovik, AV Lebedev, IA Sadovskyy, MV Suslov, VM Vinokur ทฤษฎีบท H ในฟิสิกส์ควอนตัม รายงานทางวิทยาศาสตร์ 2016; 6: 32815 DOI: 10.1038 / srep32815