ایران پرسمان

آخرين مطالب

قوانین آنتروپی در دنیای کوانتومی هم کار می‌کنند اقتصاد روز

قوانین آنتروپی در دنیای کوانتومی هم کار می‌کنند
  بزرگنمايي:

ایران پرسمان - ایسنا /نتایج یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که قوانین آنتروپی در دنیای کوانتومی نیز کار می‌کنند. در واقع فیزیک کوانتومی نیز از قانون دوم ترمودینامیک مستثنی نیست. همچنین دارای هرج و مرج و بی‌نظمی، اما از نوعی دیگر است.
طبق قانون دوم ترمودینامیک، آنتروپی یک سیستم ایزوله به مرور زمان افزایش می‌یابد. همه چیز در اطراف ما از این قانون پیروی می‌کند. به عنوان مثال، ذوب شدن یخ، آشفتگی اتاق، سرد شدن قهوه داغ و پیری، همه نمونه‌هایی از افزایش آنتروپی در طول زمان هستند.
آنتروپی (entropy) مفهومی علمی و همچنین یک خاصیت فیزیکی غیر قابل اندازه‌گیری است که در عادی‌ترین حالت با حالت اختلال، تصادفی بودن و عدم قطعیت مرتبط است. به عبارتی، آنتروپیِ یک سامانه‌ فیزیکی، کمترین تعداد ذراتی است که برای تعریف صحیح حالت دقیق سامانه نیاز است. آنتروپی نماینده تصادفی بودن مولکول‌ها است و در واقع ویژگی‌های یک سامانه را تعریف می‌کند.
دانشمندان تا پیش از این معتقد بودند که فیزیک کوانتومی از این قانون مستثنی است. به این دلیل که حدود 90 سال پیش، ریاضیدانی به نام جان فون نویمان(John von Neumann) مجموعه‌ای از مقالات را منتشر کرد که در آنها به زبان ریاضی نشان داد که اگر اطلاعات کاملی از وضعیت کوانتومی یک سیستم داشته باشیم، آنتروپی آن در طول زمان ثابت می‌ماند.
با این حال، یک مطالعه جدید از محققان دانشگاه فناوری وین(TU Wien) این مفهوم را به چالش می‌کشد. این مطالعه نشان می‌دهد که آنتروپی یک سیستم کوانتومی بسته نیز در طول زمان، تا زمانی که به سطح اوج خود برسد، افزایش می‌یابد.
محققان می‌گویند: این بستگی به نوع آنتروپی دارد که شما به آن نگاه می‌کنید. اگر مفهوم آنتروپی را به گونه‌ای تعریف کنید که با ایده‌های اساسی فیزیک کوانتومی سازگار باشد، دیگر هیچ تناقضی بین فیزیک کوانتومی و ترمودینامیک وجود ندارد.
سامانه کوانتومی از آنتروپی متفاوتی پیروی می‌کند
نویسندگان این مطالعه جزئیات مهمی را در توضیح نویمان برجسته کردند. نویمان اظهار داشت که آنتروپی برای یک سامانه کوانتومی زمانی که اطلاعات کاملی در مورد سامانه داشته باشیم، تغییر نمی‌کند.
با این حال، خود نظریه کوانتومی، به ما می‌گوید که داشتن دانش کامل از یک سامانه کوانتومی غیرممکن است، زیرا ما فقط می‌توانیم ویژگی‌های خاصی را با عدم قطعیت اندازه‌گیری کنیم. این بدان معناست که آنتروپی نویمان رویکرد صحیحی برای بررسی تصادفی بودن و آشفتگی در سامانه‌های کوانتومی نیست.
بنابراین راه درست چیست؟ نویسندگان این مطالعه توضیح می‌دهند که به ‌جای محاسبه آنتروپی نویمان برای حالت کوانتومی کامل کل سامانه می‌توان آنتروپی را برای یک عامل قابل مشاهده خاص محاسبه کرد.
این را می‌توان با استفاده از آنتروپی شانون(Shannon)، مفهومی که توسط ریاضیدانی به نام کلود شانون(Claude Shannon) در سال 1948 در مقاله خود با عنوان «نظریه ریاضی ارتباطات» پیشنهاد شد، به دست آورد. آنتروپی شانون عدم قطعیت در نتیجه یک اندازه گیری خاص را اندازه‌گیری می‌کند. این نظریه به ما می‌گوید که چه مقدار اطلاعات جدید هنگام مشاهده یک سامانه کوانتومی به دست می‌آوریم.
فلوریان میر(Florian Meier)، نویسنده اول این مطالعه و پژوهشگر دانشگاه وین گفت: اگر فقط یک نتیجه اندازه‌گیری ممکن وجود داشته باشد که با اطمینان 100 درصدی رخ دهد، بنابراین آنتروپی شانون، صفر است. شما از نتیجه شگفت‌زده نخواهید شد، چیزی از آن یاد نخواهید گرفت. اگر مقادیر ممکن زیادی با احتمالات مشابه بزرگ وجود داشته باشد، آنتروپی شانون بزرگ است.
ادغام فیزیک کوانتومی با ترمودینامیک
وقتی آنتروپی یک سامانه کوانتومی را از دیدگاه کلود شانون دوباره تصور می‌کنیم، با یک سامانه کوانتومی در حالت آنتروپی شانون پایین شروع می‌کنیم، به این معنی که رفتار سیستم نسبتاً قابل پیش‌بینی است.
به عنوان مثال، تصور کنید یک الکترون دارید و تصمیم دارید اسپین(چرخش) آن را که می‌تواند بالا یا پایین باشد، اندازه‌گیری کنید. اگر می‌دانید که اسپین آن 100 درصد بالا است، آنتروپی شانون صفر است و ما چیز جدیدی از این روش اندازه‌گیری یاد نمی‌گیریم.
اگر اسپین 50 درصد بالا و 50 درصد پایین باشد، آنتروپی شانون زیاد است، زیرا احتمال اینکه هر دو نتیجه را به یک اندازه دریافت کنیم، اندازه‌گیری اطلاعات جدیدی به ما می‌دهد. هر چه زمان بیشتر می‌گذرد، آنتروپی افزایش می‌یابد، زیرا هرگز در مورد نتیجه مطمئن نیستید.
با این حال در نهایت، آنتروپی به نقطه‌ای می‌رسد که سطح آن کاهش می‌یابد، به این معنی که غیرقابل پیش‌بینی بودن سامانه تثبیت می‌شود. این منعکس کننده چیزی است که ما در ترمودینامیک کلاسیک مشاهده می‌کنیم، جایی که آنتروپی تا زمانی که به تعادل برسد، افزایش می‌یابد و سپس ثابت می‌ماند.
طبق این مطالعه، این مورد آنتروپی برای سامانه‌های کوانتومی که ذرات زیادی را شامل می‌شوند و نتایج متعددی تولید می‌کنند نیز معتبر است.
مارکوس هوبر(Marcus Huber)، نویسنده ارشد این مطالعه و متخصص علوم اطلاعات کوانتومی در دانشگاه وین می‌گوید: این به ما نشان می‌دهد که قانون دوم ترمودینامیک در یک سامانه کوانتومی که کاملاً از محیط خود جداست نیز صادق است، فقط باید سؤالات درست بپرسید و از تعریف مناسب آنتروپی استفاده کنید.
این مطالعه در مجله PRX Quantum منتشر شده است.

لینک کوتاه:
https://www.iranporseman.ir/Fa/News/1216086/

نظرات شما

ارسال دیدگاه

Protected by FormShield
مخاطبان عزیز به اطلاع می رساند: از این پس با های لایت کردن هر واژه ای در متن خبر می توانید از امکان جستجوی آن عبارت یا واژه در ویکی پدیا و نیز آرشیو این پایگاه بهره مند شوید. این امکان برای اولین بار در پایگاه های خبری - تحلیلی گروه رسانه ای آریا برای مخاطبان عزیز ارائه می شود. امیدواریم این تحول نو در جهت دانش افزایی خوانندگان مفید باشد.

ساير مطالب

حجم انتقال گاز به 880 میلیون مترمکعب گاز در روز رسید

معاون حقوقی و امور مجلس بنیاد از جانبازان شاغل در این معاونت تجلیل کرد

113 برنامه ملی و سراسری در ایام دهه فجر برگزار می‌شود

عباس امیر لشکر آمد...

سخن بزرگان/ عباس! جانم به قربانت

برگی از تاریخ/ سختی های گرامیداشت دهه فجر در اسارت

«خبر کنید حر و جَون و زهیرو...» با نوای مهدی رسولی

گفتگوی زیبای امام حسین (ع) و حضرت عباس (ع) با نوای مطیعی و نریمانی

نخ دندان کشیدن علیه بیماری‌های قلبی

چین برای تولید برق نامحدود خورشید مصنوعی می‌سازد

چرا خودمان را می‌خارانیم؟

کوه نقره‌ای سیاره سرخ در دستان مریخ‌نورد استقامت

رباتی که با دقت بی‌نظیر «جنگا» بازی می‌کند

ژل جادویی برای درمان پوکی‌استخوان!

زندگینامه خودنوشت مارتین بوبر به کتابفروشی‌ها آمد

انتقاد زیدآبادی از اخیر معاون وزیر اطلاعات درباره مذاکرات ایران و آمریکا

حواشی نشست کم سابقه سه قوه با کلیدواژه‌های وفاق، وحدت به نفع مردم

اظهارات غضنفری در گفتگو با آخرین خبر درخصوص عدم ابلاغ قانون حجاب؛ رئیس جمهور دست از قانون گریزی بردارد

ضرغامی: مردم میگن گور پدر همه‌شون!

ظریف: اسرائیل از ایران می‌ترسد اما نه به دلیل سلاح هسته‌ای

هراس نتانیاهو از بازداشت و تغییر مسیر پرواز به سمت واشنگتن

نماینده اسرائیل: چرا مصر در حال تقویت ارتش خود است؟

دست برتر در نبرد روایت‌ها؛ مقاومت فلسطین چگونه از تبادل اسرا یک پیروزی ساخت؟

خروج دومین گروه از بیماران و مجروحان از غزه به مصر

5 کشته و زخمی در انفجار شمال غرب مسکو

رویترز: عربستان و امارات گزینه‌های احتمالی برای نشست ترامپ و پوتین هستند

پیش‌بینی سرویس اطلاعات روسیه از پایان قریب الوقوع زلنسکی

سرمقاله صبح نو/ پشت‌پرده خطرناک دوقطبی‌سازان

سرمقاله سازندگی/ رابطه بحران و تکنولوژی

انتقاد یک اقتصاددان از صادرات و واردات بی ضابطه سیب‌زمینی

افشاگری نماینده مجلس در مورد مکاتبات برخی نمایندگان با خودروسازان

توضیحات گمرک در مورد روغن‌های آلوده موجود در بنادر هرمزگان

عرضه بیش از 15 تن شمش طلا در مرکز مبادله ایران

ابهامات افزایش قیمت حامل‌های انرژی و قاچاق سوخت از زبان رئیس کمیسیون انرژی مجلس

نماینده مجلس: نیروهای شرکتی‌ از ابتدایی‌ترین حقوق استخدامی محروم هستند

اجرایی دیدنی از گروه سرود نوجوانان کشور پاکستان

مولودی خوانی شنیدنی «حسین اومده» با صدای سیدرضا نریمانی

غوغای کردها در حسینیه معلی برای میلاد علمدار

مقام و منزلت حضرت ابوالفضل العباس(ع)

مولودی خوانی شیرین بانمک‌ترین مداح حسینیه معلی

اجرای فوق‌العاده زیبا و هماهنگ نوجوانان در شب میلاد حضرت عباس (ع)

ذخیره اطلاعات کوانتومی در «لعل» ممکن شد

کشف تحول‌ساز در علم ژنتیک؛ ماشین‌های DNA می‌توانند تغییر مسیر دهند!

نصب پنل‌های خورشیدی روی ریل قطار در فرانسه

خواندن غزلی از علیرضا قَزوه، نویسنده و شاعر ایرانی

تحلیل مسئله‌محور اقتصادیِ رئیس دستگاه قضا؛ باید در عمل به بخش خصوصی میدان دهیم، نه در حرف و شعار

ادعای غضنفری درخصوص دلایل عدم ابلاغ قانون حجاب به نقل از قالیباف

مرکز اسناد انقلاب اسلامی: سندی از ارتباط ظریف با ساواک در مرکز اسناد انقلاب وجود ندارد

تجدید میثاق رئیس و مدیران صداوسیما با آرمان‌های امام خمینی(ره)

نشست خبری رئیس مجلس و همتای عراقی/ قالیباف: ایران و عراق برای حمایت از جبهه مقاومت مصمم هستند