Undersøgelse kaster lys over entropiens rolle i et kvantesystem

Enhver forståelse af tidens pil er irreversibel, bør tage højde for den kvante natur i verden, der omgiver os. Det er nøgleresultatet af det arbejde, der udføres af Vincenzo Alba og Pasquale Calabrese fra International School for Advanced Studies (SISSA) i Trieste, for nylig offentliggjort i tidsskriftet Procedurer fra National Academy of Sciences ( PNAS ).

Ifølge en af ​​termodynamikkens hovedlove, entropien i et system har en tendens til at stige i tid, indtil ligevægt er nået. Dette tegner sig for irreversibiliteten af ​​tidens strøm for makroskopiske fænomener. Siden begyndelsen af ​​forrige århundrede har fysikere har beskæftiget sig med dilemmaet med at forene termodynamikkens love med de mikroskopiske naturlove, som ikke har nogen privilegeret tidslig retning. Problemet bliver konceptuelt vanskeligere inden for kvantemekanikens kontekst, hvor et rent isoleret system med nul entropi vil forblive således for evigt, selvom det ikke er i termodynamisk ligevægt.

Værket af Alba og Calabrese belyser, hvordan dette perspektiv, på trods af at det er væsentligt korrekt, faktisk undlader at forklare problemet. I særdeleshed, forfatterne har vist, at ethvert enkelt punkt i et udvidet kvantesystem, der er langt fra ligevægt, faktisk har entropi, der stiger i tid, præcis som i termodynamik. Oprindelsen af ​​denne entropi er i sammenfiltringen mellem den del, vi ser på, og resten af ​​systemet. Entanglement er en ejendommelig korrelation, der kun eksisterer i kvantemekanikken, hvor par eller grupper af partikler interagerer på måder, så ingen partikel kan beskrives uafhængigt af de andre.