กลศาสตร์ควอนตัมให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับความขัดแย้งของกิ๊บส์

กลศาสตร์ควอนตัมให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับความขัดแย้งของกิ๊บส์

เอนโทรปีเป็นหัวข้อถกเถียงในหมู่นักฟิสิกส์นับตั้งแต่มันถูกคิดค้นขึ้นในอุณหพลศาสตร์คลาสสิกเมื่อ 150 ปีที่แล้ว การอภิปรายดังกล่าวมีศูนย์กลางอยู่ที่สิ่งที่เรียกว่าความขัดแย้งของกิ๊บส์ ซึ่งเอนโทรปีของระบบดูเหมือนจะขึ้นอยู่กับว่าผู้สังเกตการณ์รู้เรื่องนี้มากน้อยเพียงใด ความขัดแย้งดังกล่าวสร้างความประหลาดใจและสร้างความสับสนแก่ชุมชนฟิสิกส์เมื่อโจเซียห์ วิลลาร์ด กิบส์ นักฟิสิกส์ชาวอเมริกันเสนอแนวคิดนี้

เป็นครั้งแรก

ในปี พ.ศ. 2418 ความขัดแย้งได้ค้นพบวิธีแก้ปัญหามากมาย แม้ว่าส่วนใหญ่จะอยู่ในสภาพแวดล้อมแบบคลาสสิกที่มีก๊าซในอุดมคติก็ตาม นักวิจัย สหราชอาณาจักรได้ให้ความกระจ่างว่า อาจมีลักษณะอย่างไรในขอบเขตควอนตัม ด้วยการใช้ประโยชน์จากควอนตัมเอฟเฟกต์ พวกเขาแสดงให้เห็นว่า

สามารถดึงงานออกจากระบบได้มากกว่าที่จะเป็นไปได้ในแบบดั้งเดิม ผลลัพธ์ของพวกเขาเป็นรากฐานทางทฤษฎีสำหรับการสาธิตเชิงทดลองในอนาคต และอาจมีการประยุกต์ใช้ในความพยายามที่กำลังขยายตัวเพื่อจัดการกับระบบควอนตัมขนาดใหญ่ ความขัดแย้งสุดคลาสสิคคลาสสิกใช้รูปแบบ

ของการทดลองทางความคิดที่เกี่ยวข้องกับกล่องที่มีพาร์ติชันที่แยกก๊าซสองส่วนออกจากกัน เมื่อถอดพาร์ติชันออก ตัวก๊าซทั้งสองจะผสมกันโดยธรรมชาติ สำหรับผู้สังเกตการณ์ที่มีข้อมูลที่สามารถแยกแยะวัตถุก๊าซทั้งสองได้ เอนโทรปีของระบบจะเพิ่มขึ้น ในทางกลับกัน สำหรับผู้สังเกตการณ์ที่โง่เขลา

ซึ่งไม่สามารถแยกแยะความแตกต่างใดๆ ระหว่างวัตถุก๊าซทั้งสองได้ จะไม่มีการผสมที่มองเห็นได้และค่าเอนโทรปียังคงไม่เปลี่ยนแปลง ความคิดเห็นที่แตกต่างกันนี้มีความสำคัญทางกายภาพเนื่องจากงานสามารถสกัดได้ผ่านกระบวนการผสมเมื่อค่าเอนโทรปีเพิ่มขึ้น นั่นแสดงว่าเอนโทรปี

ของระบบควรเป็นปริมาณเชิงวัตถุ ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่กระทบกับการมีอยู่ของผลลัพธ์ที่แตกต่างกันสำหรับผู้สังเกตการณ์สองคน อย่างไรก็ตาม ตั้งข้อสังเกตว่าการสกัดงานขึ้นอยู่กับเครื่องมือทดลองของผู้สังเกต ดังนั้น ผู้สังเกตที่มีข้อมูลสามารถสกัดงานได้ ในขณะที่ผู้สังเกตที่ไม่มีความรู้ต้อง

ต่อสู้

กับความสามารถของพวกเขาที่จะทำเช่นนั้น สิ่งนี้ทำให้ความเป็นจริงของผู้สังเกตการณ์แต่ละคนสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีที่พวกเขาพบเห็น ผลควอนตัมในงานใหม่นี้ ทีมงานของอ็อกซ์ฟอร์ด-นอตติงแฮมได้พิจารณาว่าผลกระทบทางควอนตัม เช่น การซ้อนทับ จะส่งผลต่อการทดลอง

ทางความคิดอย่างไร ในกรณีคลาสสิก ผู้สังเกตการณ์ที่ได้รับข้อมูลเป็นพยานถึงการเพิ่มขึ้นของค่าเอนโทรปี อย่างไรก็ตาม สำหรับผู้สังเกตการณ์ที่เพิกเฉย มีความแตกต่างอย่างเห็นได้ชัดหลังจากเปลี่ยนไปสู่อาณาจักรควอนตัม แม้ว่าพวกเขาจะยังไม่สามารถแยกความแตกต่างของก๊าซทั้งสองได้ 

แต่พวกเขาก็สามารถเห็นการเพิ่มขึ้นของเอนโทรปีได้เช่นกัน ที่ขีดจำกัดระดับมหภาค การเพิ่มขึ้นของเอนโทรปีนี้อาจใหญ่ขึ้นได้เท่ากับที่ผู้สังเกตการณ์ที่ได้รับข้อมูลรับรู้ ทำให้เกิดความแตกต่างสูงสุดกับกรณีดั้งเดิม แม้ว่าผลลัพธ์ที่ได้อาจดูน่าประหลาดใจในตอนแรก แต่นักวิจัยที่อยู่เบื้องหลังกล่าวว่า

นี่เป็นเครื่องเตือนใจว่าขีดจำกัดแบบดั้งเดิมนั้นไม่เหมือนกับขอบเขตที่มองเห็นด้วยตาเปล่าเสมอไป “ขีดจำกัดแบบคลาสสิกไม่ได้เกี่ยวกับจำนวนอนุภาคขนาดใหญ่เท่านั้น แต่ยังเกี่ยวกับระดับการควบคุมที่จำกัดด้วย” อธิบายในอีเมลถึงด้วยการให้ผู้สังเกตการณ์ที่โง่เขลาควบคุมระดับความเป็นอิสระ

ของควอนตัมด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่ซับซ้อน พวกเขากล่าวเสริมว่าผู้สังเกตการณ์นั้นสามารถรับผลควอนตัมในระดับมหภาคได้ ในขณะที่บางคนมองว่ากลศาสตร์ควอนตัมเป็นการแก้ปัญหา แบบดั้งเดิม แต่ สังเกตว่าผลลัพธ์ของพวกเขาบ่งชี้เป็นอย่างอื่น “ผลงานของเราแสดงให้เห็นว่าผลกระทบ

จากควอนตัมสามารถเพิ่มชั้นของพฤติกรรมที่ดูเหมือนจะขัดแย้งกัน” พวกเขากล่าว พวกเขาเน้นย้ำว่าผลลัพธ์ของมันเป็นไปไม่ได้ในฟิสิกส์คลาสสิก เนื่องจากต้องอาศัยข้อกำหนดด้านสมมาตรของโบซอนและเฟอร์มิออน ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่ไม่พบในกลศาสตร์คลาสสิก

ขณะนี้

นักวิจัยกำลังทำงานเกี่ยวกับข้อเสนอเพื่อสาธิตผลกระทบนี้ในการทดลอง พวกเขาอธิบายว่าการทำเช่นนั้นต้องการการควบคุมควอนตัมในระดับหนึ่ง ซึ่งอาจเป็นไปได้ในโครงตาข่ายออปติกและคอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์ ในระยะยาว พวกเขาเชื่อว่าอาจเป็นไปได้ที่จะใช้ทฤษฎีนี้เพื่อสร้างเครื่องยนต์

ความร้อนควอนตัมที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งสามารถทำงานได้ในระบอบที่เครื่องยนต์ความร้อนแบบคลาสสิกล้มเหลว “คำถามว่าคุณลักษณะควอนตัมของอนุภาคที่เหมือนกันอาจถูกควบคุมอย่างไรเพื่อข้อได้เปรียบทางอุณหพลศาสตร์กำลังได้รับความสนใจอย่างมาก และเราต้องการเห็นผลงานของเรา

ที่ความถี่ต่ำ บริดจ์จะทำหน้าที่เป็นคันโยกเชิงกล เนื่องจากการตอบสนองจะไม่ขึ้นกับความถี่ อย่างไรก็ตาม ระหว่าง 2.5 ถึง 3 กิโลเฮิรตซ์ การโค้งคำนับจะกระตุ้นเสียงสะท้อนที่หนักแน่นของสะพาน โดยส่วนบนจะโยกไปรอบ ๆ ส่วนเอวที่แคบลง สิ่งนี้จะช่วยเพิ่มความเข้มของส่วนใด ๆ ในช่วงความถี่นี้ 

ซึ่งเป็นจุดที่หูไวที่สุด และให้ความสว่างและพลังในการรับเสียงที่มากขึ้น เสียงสะท้อนอีกครั้งเกิดขึ้นที่ความถี่ประมาณ 4.5 kHz ซึ่งสะพานจะกระดอนขึ้นและลงด้วยสองขา ระหว่างเสียงสะท้อนทั้งสองนี้มีการลดลงอย่างมากในการถ่ายโอนแรงไปยังร่างกาย โชคดีที่การลดลงนี้ช่วยลดแอมพลิจูดของบางส่วน

ของความถี่เหล่านี้ ซึ่งหูจะเชื่อมโยงกับเสียงแหลมที่ไม่พึงประสงค์ในคุณภาพเสียงดนตรี แรงไซน์ที่กระทำโดยสะพานบนแผ่นด้านบนจะสร้างเอาต์พุตอะคูสติกที่สามารถจำลองทางคณิตศาสตร์ได้ เอาต์พุตจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อใดก็ตามที่ความถี่ที่น่าตื่นเต้นสอดคล้องกับโหมดการสั่นแบบใดแบบหนึ่ง

credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100