Termodinamiğin Mikroskopik Kökeni

Bir SISSA çalışması quantum sisteminde de entropi rolüne ışık tutuyor.

Zaman okunun geri döndürülemezliğinin derin bir anlayışı, bizi kuşatan dünyanın kuantum doğasını görmezden gelemez.

Trieste Uluslararası İleri Araştırmalar Okulu (SISSA) ‘nın Vincenzo Alba ve Pasquale Calabrese tarafından yapılan çalışmaların ana sonucu, Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri Kitabı (PNAS) dergisinde yakın zamanda yayınlandı.

Termodinamiğin ana kanunlarından birine göre, termal denge dışında ve izole edilmiş bir sistemin entropisi denge sağlanıncaya kadar zamanla artma eğilimindedir. Makroskopik olaylar için zaman akışının geri döndürülemezliğini açıklar. Son yüzyılın başından beri fizikçiler, termodinamiğin bu yasasını, ayrıcalıklı zamansal yönü olmayan doğanın mikroskopik yasalarıyla nasıl bağdaştırılacağı konusundaki ikilemle uğraşıyorlardı.

Problem, kuantum mekaniği içinde kavramsal olarak daha zor olur, burada izole edilmiş bir sistem saf ise (sıfır entropisi ile), termodinamik dengede olmasa bile, bu şekilde sonsuza dek kalacaktır. Alba ve Calabrese’nin tarafından yapılan çalışmalar, bu vizyonun nasıl olduğunu anlamamızı sağlar, esasen doğru olmasına rağmen, aslında problemin kaynağını vermez. Özellikle, yazarlar dengeden uzakta genişleyen bir kuantum sisteminde, bunun sadece bir parçasına bakarsak, termodinamikte olduğu gibi zamanla artan bir entropi bulunduğunu göstermiştir.

Bu entropinin kaynağı, baktığımız bölüm ile sistemin geri kalan kısmı arasındaki dolaşma halindedir. Bu karışıklık, yalnızca kuantum mekaniğinde var olan ve kuantum bilgisayarların olası işleyişinin temelinde olan garip bir korelasyondur.

Kaynak: sciencedaily.com