22 ноември 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Квантов експеримент обръща термодинамичната стрела на времето

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 14 декември 2017 в 00:3482552
Снимка: Pinterest

Международен екип от учени е успял да осъществи интересен квантов експеримент, който на пръв поглед изглежда, че нарушава втория закон на термодинамиката и буквално връща времето назад с помощта на квантовата теория.

Вторият закон на термодинамиката гласи, че в изолирана система ентропията се увеличава с течение на времето, а топлината се движи от по-горещи тела към по-студени. 

Те са успели да създадат спонтанен топлинен поток от студена система към гореща система. Това е все едно да сложите кубчета лед в питието си, а то да стане по-топло.

Всъщност, учените са успели да направят това, без да нарушат нито един физически закон. Тяхната работа показва сложната връзка между квантовата механика, термодинамиката и самото време, подчертава Алфредо Карпинети (Alfredo Carpineti) на страницата на IFLScience.

Когато се случва топлообмен, ентропията на системата се увеличава. Така че промяната на ентропията на една системата определя дали системата се движи "напред" във времето или "назад". Увеличението на ентропията определя термодинамичната стрела на времето, а в макроскопичния свят тя има една и съща посока (вж "Стрелата на времето").

Но нов експеримент, проведен от международна група учени, опровергава това предложение и доказва, че термодинамичната "стрелка за времето" не е абсолютна концепция.

Това е прекрасно, но има важно условие: за да тече топлината от горещо към студено, системите трябва да са некорелирани помежду си. Все пак, това не е толкова очевидно в квантовия свят. Възможно е да се създадат квантови състояния, които са взаимно свързани, когато внезапно посоката на стрелката на времето може да се промени. Това е предположено теоретично по-рано, но това изследване показва, че това е възможно да се докаже експериментално. 

Как да върнем времето назад

В експеримента учените се обръщат към т. нар. корелирани частици. Тяхната концепция е подобна на концепцията за частици, образуващи квантово вплитане, но те не са толкова тясно свързани помежду си. Това са такива частици, чиито свойства са свързани, но не са точно определени. Например, частиците А и В се раждат в една точка, а след това отлитат в различни посоки, така че никоя от тях няма определена позиция и импулс, но по силата на закона за запазване на импулса сумата от импулсите им, както и сумата от координатите им винаги е нула.

Изследователите изследват молекулата на трихлорметана. Те загряват ядрото на водородния атом, така че то да е по-топло от ядрото на въглеродния атом и наблюдават потока енергия.

Когато ядрата на двата атома са в некорелирано състояние, топлината, в съответствие с втория закон на термодинамиката, се движи от по-топлото към по-студеното ядро. Но, след корелация на ядрата, учените внезапно виждат, че топлината тече "назад" - горещото ядро ​​става по-горещо, а неговият по-студен съсед започва да се охлажда.

И така, какво става? В статията си, на разположение в arXiv, екипът казва, че има компромис между корелацията на квантовата и ентропията на системата.

Според изследователите техният експеримент не нарушава втория закон за термодинамиката, тъй като той не взема предвид корелирането на частиците. Успешният опит показва по-скоро изключение от правилото.

Има и друг интересен момент в проучването. Според изследователите, това обръщане на топлинния поток не се ограничава само до микроскопични системи, въпреки че все още предстои да се проучат. Това е малко вероятно, но тъй като ентропията играе такава голяма роля в научната дефиниция на времето, си заслужава да се опита.

Този експеримент е една отлична демонстрация на това, че дори и в обичайните системи в света около нас се крият тайни, които все още предстои да бъдат разгадани. Всяко ново откритие води до нови въпроси - никога не се знае, дали няма да се променят фундаменталните основи на науката, с която сме свикнали.


Препоръчани материали
+ 1
- 1
и не успях да добавя, че разплинането обръща ситуацията, затова са възможни противоположните процеси
+ 1
- 1
Обръщането на времето е овехтяла квазинаучна псувня. Посоката на процеси няма нищо общо със стрелата на времето, която е чиста абстракция позволяваща разчетни улеснявания (брояч на сменяващите се квантови състояния на системата, скаляр а не вектор). Термодинамическото обръщане на процеса с "вплетени" частици наи-вероятно е свързано с изравняването на техните индивидуални пилотни вълни, когато по-дългата вълна на по-студената частица съкратява се (нараствайки енергия), а по-късата на по-гореща - удължава се, съответно, и двете нищо не нарушават - изравняват се.
 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.