Необратимость времени увидели на квантовом уровне

0   6   0


13 нояб. 11:06


564599f95f1be7060b000243

Международная группа физиков впервые измерила производство энтропии в микроскопической квантовой системе, представлявшей собой спин ядра углерода-13. Тем самым было доказано, что необратимость процессов во времени возникает уже на квантовом уровне. Мы публикуем часть статьи о результатах эксперимента.

Проблема существования определенного направления течения времени — или, как его часто называют, стрелы времени — является одной из фундаментальных в физике. Заключается она в том, что как в классической механике, так и в квантовой все фундаментальные законы, управляющие движением элементарных частиц, обратимы во времени, то есть если поменять направление течения времени на обратное, эти законы не изменятся, и оба направления должны быть равноправны. На практике, однако, мы хорошо знаем, что целая чашка от падения на пол разбиться может, а вот разбитая чашка, сколько ее не кидай, обратно в целую не соберется никогда.

Наличие стрелы времени в физике связывают со вторым законом термодинамики, согласно которому существует такая величина как энтропия, и она не может уменьшаться со временем. То есть в одном направлении течения времени энтропия увеличивается — и это и есть направление из прошлого в будущего, и именно из-за роста энтропии возникает необратимость процессов. Особенностью понятия энтропии является то, что она строго может быть введена только для большого числа частиц, то есть только для макроскопических объектов. Поэтому возникает вопрос, где же тогда возникает необратимость? Существует ли какая-то граница между микро- и макромиром, ниже которой необратимости не существует? Или же что-то аналогичное энтропии существует и на уровне отдельных частиц?

Чтобы разобраться с этими вопросами необходимо научиться измерять изменение энтропии — или, как его называют ученые, производство энтропии — для квантовых систем. Именно это и было впервые проделано в обсуждаемой работе. В качестве квантовой системы авторы выбрали спины ядер углерода-13, входивших в состав хлороформа, охлажденного до жидкого состояния. Образец с хлороформом помещали в сильное магнитное поле и охлаждали до сверхнизких температур.

Автор: Артем Коржиманов

Источник: N+1


0



Для лиц старше 18 лет