שעונים קוונטיים וחץ הזמן: מדוע המיקרו-עולם אינו מציית לתרמודינמיקה קלאסית

מחבר: Svitlana Velhush

שעונים קוונטיים וחץ הזמן: מדוע המיקרו-עולם אינו מציית לתרמודינמיקה קלאסית-1

בעולם הקלאסי אנו רגילים לכך שהזמן הוא חץ המעופף לכיוון אחד. כוס נשברת, האנטרופיה גדלה, התהליך בלתי הפיך. עם זאת, ברמה הקוונטית חוקי המשחק הופכים גמישים יותר. ניסויים אחרונים בשעונים קוונטיים מראים: בתנאים מסוימים, כיוון "חץ הזמן" יכול להיות לא רק מטושטש, אלא גם סופרפוזיציוני.

פיזיקאים חוקרים מערכות שבהן מתאמים קוונטיים מאפשרים להפוך תהליך תרמודינמי באופן מקומי. דמיינו חלקיק קוונטי המקיים אינטראקציה עם שעון. בשל עקרונות הסופרפוזיציה, החלקיק יכול להימצא במצב שבו האינטראקציה עם השעון מפעילה תהליך עם עלייה וגם עם ירידה באנטרופיה בו-זמנית.

אין זה אומר שהזמן "זורם לאחור" במובן המקובל. זה אומר שהמערכת אינה "בוחרת" את כיוון חץ הזמן עד לרגע המדידה. היא קיימת במצב קוונטי המאחד את שני התרחישים.

מה זה נותן למדע? בראש ובראשונה, הבנה של המגבלות הבסיסיות של דיוק המדידות. אם האנטרופיה יכולה להשתנות, הרי שגבול הדיוק של השעונים שלנו תלוי לא רק ביציבות מחולל התדרים, אלא גם באינטראקציות תרמודינמיות עם הסביבה הקוונטית. בטווח הארוך, הדבר עשוי לשפר את פעולתם של מחשבים קוונטיים וחיישנים בעלי דיוק גבוה, הרגישים לשינויי אנרגיה מינימליים.

אנו מפסיקים לתפוס את הזמן כרקע חיצוני ומתחילים לראות בו משתנה דינמי התלוי במצב המערכת. חקר "תנודות הזמן הקוונטיות" הללו הוא המפתח להבנה היכן מסתיימת המכניקה הקוונטית ומתחילה המציאות המוכרת לנו.

אם הזמן ברמה הקוונטית מתנהג כמשתנה ולא כקבוע, האם לא הגיע הזמן שנבחן מחדש את הדרכים למדידת אירועים בקנה מידה קטן במיוחד?

42 צפיות

מקורות

  • Nature Physics (Авторитетный научный журнал, опубликовавший результаты исследования)

תגובות

קראו כתבות נוספות בנושא זה:

מצאתם טעות או אי-דיוק?הערותיכם ייבחנו בהקדם האפשרי.