Ентропія в квантовій механіці: як вимірювання впливає на невизначеність?

Ентропія - це фізичне поняття, яке вимірює невпорядкованість або невизначеність певної системи. У квантовій механіці ентропія пов'язана зі станом системи та описується за допомогою математичного об'єкта - хвильової функції.

Така функція містить всю інформацію про топологію, імпульс, енергію тощо. Однак вона не піддається безпосередньому спостереженню; ми можемо лише виміряти деякі з її властивостей, проводячи експерименти.

Коли ми вимірюємо квантову систему, ми виявляємо, що хвильова функція різко змінюється, в процесі "колапс хвильової функції". Наприклад, якщо ми вимірюємо положення електрона, ми знайдемо його в певному місці, і хвильова функція згорнеться в стан, який відповідає цьому положенню. Це означає, що ми отримали певну інформацію про систему, але ми також втратили певну інформацію про інші її властивості, наприклад, про її імпульс.

Колапс хвильової функції. Уявлення - Час Науки

Фото: Maurizio Iβλἄ
Колапс хвильової функції. Уявлення

 

Може виникнути питання: чи впливає цей процес вимірювання на ентропію системи? Збільшується, зменшується чи залишається незмінною ентропія? Це питання вже давно обговорюється фізиками, і на нього даються різні відповіді, залежно від того, як визначають і обчислюють ентропію.

Простіше всього використати ланцюжок дуальностей, які пов'язують різні теорії та геометрії. Але тоді виникає проблема “зв’язки” гравітаційних теорій з теорією відносності Ейнштейна. Це означає, що космологічні та квантові правки до ЗТВ невідворотні.

Квантова гравітація як невід'ємна частина теорії всього - Час Науки

Фото: Joh Jac
Квантова гравітація як невід'ємна частина теорії всього

Якщо ми тимчасово “звільнимось” від матерії в рамках так званої моделі де Сіттера, теорія гравітації з вищими похідними в dS проявиться як калібрована теорія супергравітації з поправками за чотирма похідними. Вона сумісна з М-теорією, теорією-кандидатом на квантову гравітацію, але її насправді... не існує. В тому числі тому, що фізики продовжують апелювати до математичних, а не фізичних об’єктів.

І як вийти з такої схоластичної пастки, ми не знаємо.

Написати коментар

Популярні статті

Також читають