Второй закон термодинамики может нарушаться в квантовом мире?

Закон неубывания энтропии в замкнутых системах, который является одной из формулировок знаменитого второго начала термодинамики, может нарушаться, сообщила пресс-служба Московского физико- технического института.

Ученые нашли демона Максвелла

Энтропия, как оказалось, может убывать в квантовых системах - выяснила международная группа ученых под руководством ведущего научного сотрудника Лаборатории квантовой теории информации МФТИ и Института теоретической физики имени Л.Д. Ландау РАН Гордея Лесовика. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports (входит в группу Nature).

"Мы нашли квантового демона Максвелла, который может уменьшить энтропию в системе", - приводит пресс-служба слова Гордея Лесовика.

Демон Максвелла - мифическое существо, придуманное британским физиком Джеймсом Клерком Максвеллом во второй половине XIX века для того, чтобы объяснить парадокс второго начала термодинамики. Демон должен был повысить упорядоченность системы, которая, в соответствии с законами физики, сама по себе (в изолированной системе) возрастать не может.

Планируется эксперимент

В 1870-х годах принцип роста энтропии (неупорядоченности) был сформулирован Людвигом Больцманом в его так называемой H-теореме, она гласит, что величина энтропии в замкнутой системе либо растет, либо остается постоянной. Долгое время эту теорему не удавалось доказать в рамках традиционной статистической физики без привлечения дополнительных ограничений. После появления квантовой механики ученые предположили, что "корни" H-теоремы связаны с квантовыми явлениями. В квантовой теории информации были получены важные результаты, описывающие условия, при которых энтропия системы не убывает.

Группа под руководством Лесовика впервые сформулировала H-теорему на языке квантовой физики и в течение нескольких лет пыталась найти ее доказательство. В результате ученые обнаружили условия, при которых второй закон термодинамики может локально нарушаться. Это может происходить в квантовых системах относительно небольшого, но макроскопического размера - сантиметры и даже метры.

Существенное различие состоит в том, что если в классической физике уменьшение энтропии связано с передачей тепловой энергии, то в квантовом мире снижение энтропии может происходить без передачи энергии - за счет квантовой запутанности.

По словам Лесовика, ученые в ближайшее время планируют провести экспериментальную проверку этого эффекта. Такой эксперимент откроет возможность создания квантовых холодильников и двигателей нового типа.  

.Ещё больше новостей в группе Край Будущего 

Источник