Schrödingerova kočka, zdroj: Pixabay, Pixabay License. Volné pro komerční užití

Kvantová superpozice času: současně dopředu i zpět

Tak jako Schrödingerova kočka může být napůl živá a napůl mrtvá, mohou prý být v kvantové superpozici i dva děje, vyjadřující opačné plynutí času. Samozřejmě opět až do chvíle, kdy se na systém podíváme.
Fyzikové z univerzit v Bristolu, Vídni a na Baleárských ostrovech a z vídeňského Institute for Quantum Optics and Quantum Information vysvětlují, jak svůj objev, respektive nový model, vlastně myslí. Tok času znamená růst entropie. U některých dějů, které jsou provázeny pouze minimálním růstem entropie, však existuje nezanedbatelná pravděpodobnost, že proces bude moci proběhnout i v opačném směru. Přirovnání v průvodní tiskové zprávě uvádí, že dejme tomu zubní pasta vymáčknutá z tuby na kartáček se nevrátí do tuby. Při jemném zmáčknutí tuby, kdy vyleze pouze kousek pasty, se však klidně může stát, že vlivem dekomprese bude nasáta zpět.
Autoři výzkumu tuto myšlenku přenesli do světa kvantové fyziky. Může-li nějaký děj proběhnout dvěma (obecně: více) způsoby, pak se systém bude (až do ztráty superpozice) nacházet v kombinaci obou stavů. Podle nové studie by důsledky superpozice obou směrů času měly být i fyzikálně pozorovatelné; samozřejmě pro procesy, které jsou spojeny s pouze malými změnami entropie.
Kromě vlastního (kuriózního) principu jako takového by celý jev dokonce mohl mít i praktické využití; pokud bychom superpozici časů dokázali nějak zabudovali do tepelných strojů, mohli bychom zvýšit jejich účinnost.

Quantum superposition of thermodynamic evolutions with opposing time’s arrows, Communications Physics (2021). DOI: 10.1038/s42005-021-00759-1
Zdroj: University of Bristol / Phys.org

Poznámka PH:
Jak si to celé představit, když analogie s tubou je právě jen analogie? Růst entropie souvisí právě s pravděpodobností, že děj proběhne jedním směrem. Opačně to lze sice také, ale je to krajně nepravděpodobné – nicméně i tak se systém molekul může jednou zase uspořádat tak, že všechny budou v jedné polovině nádoby. Potud je vše asi jasné. V kvantovém světě se nicméně kostkou nehází dopředu, ale obě možnost se realizují současně (dejme tomu odprostředka dále běžné jak vymačkávání tuby, tak i zalézání pasty zpět), i když nikoliv s pravděpodobnostmi 50 % (nejspíš). Jakmile se na systém podíváme, pak ovšem uvidíme pouze výsledek jednoho plynutí času (téměř vždy toho „statisticky pravděpodobného“ s růstem entropie, byť malým). Takže: jak vůbec můžeme onu superpozici časů fyzikálně pozorovat (nějaký „interferenční obrazec“)?
Nebo ještě jinak nejasnost: změny entropie popisují systémy s velkým množstvím částic, ne kvantovou úroveň (jaká je entropie osamoceného elektronu?).

Přiměli sůl, aby kolem kapaliny vytvářela kuličku

Vědci vyvinuli techniku, díky níž mohou spontánně uzavřít mikroskopické kapičky vodní a olejové emulze do …

3 comments

  1. Dobrý den. Nebude náhodou entropie elementární částice spojena s počtem stupňů volnosti daného dané částice? Větší počet stupňů volnosti = větší entropie? Pokud bychom mluvily o elektronu samotném, je otázka, jak jej pak vůbec určit/popsat, neboť pro určení polohy/energie/času… potřebujeme okolní prostor, který je neoddělitelně spjat s alespoň jedním pozorovatelem (resp. okolní částicí/částicemi). Jinak by samotný elektron asi nešlo ani popsat, natož uspořádat, pak by asi byla nekonečná entropie, pokud by ji vůbec šlo definovat??

  2. Antonín Kinkor

    Ať je to jak chce, v jakémkoli procesu i v analogii se zubní pastou, proběhne vyzáření byť jen jednoho jediného toho nejmenšího (Planckova) kvanta. Vyzáření znamená tepelný úbytek. Tepelný úbytek= směr času vpřed.

  3. Pavel Houser

    ja si to predstavuju tak, ze u kocky nejaky proces probehne/neprobehne. zde pujde o superpozici 2 procesu, o jednom rekneme, ze odpovida zpetnemu plynuti casu (maly pokles entropie). ok. jenze samotna kvantova fyzika je casove vratna. takze zrejme to cele bude mit smysl jen na urovni, kde jeste budou fungovat kvantove vlastnosti typu provazani, ale bude mit uz smysl mluvit o entropii jako statistickem jevu, takze x elementarnich castic, treba (? a x jsou desitky, dejme tomu?). btw, narazil jsem i na modely, dle kterych entropie neni „regulerni fyzikalni velicina“, ale odpovida jen nasim znalostem systemu. (ale v tom se pak uz nevyznam vubec)

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close