Если вы не читали первую часть статьи, то настоятельно рекомендую ознакомиться с ней, чтобы у вас была полная картина происходящего в данной статье.
Мы говорили про то, что декогеренция - это односторонний процесс в квантовой механике. Декогеренция объясняет, почему объекты в повседневном масштабе кофейных чашек не показывают волнообразное поведение квантовых объектов.
На квантовом уровне частицы ведут себя так, как если бы они были волнами. Это имеет особые последствия.
Например , если вы выстрелите отдельные электроны или целые атомы через две близко расположенные щели в экране, они будут интерферировать друг с другом, как если бы они были волнами. Но этого не происходит с объектами обычного размера. Если вы бросаете две кофейные чашки через два открытых окна, они не мешают друг другу.
Это происходит потому, что квантовые частицы могут быть скоординированы в их квантовой волнистости, но, если их много как бесчисленных атомов в кофейной чашке – они быстро теряют любую координацию. Это означает, что объект, который они образуют, не может проявлять квантовое поведение.
Декогерентность происходит из-за взаимодействий между объектами и окружающей их средой. Например, при воздействии молекул воздуха на чашку. Квантовая теория показывает, что эти взаимодействия быстро вызывают "утечку квантумности" большого объекта в его окружающую среду.
Это означает, что объект приобретает уникальные характеристики. Квантовая теория говорит нам, что объекты могут проявлять одно из многих возможных свойств, когда они измеряются, но в нашем повседневном мире объекты имеют только одно четко определенное положение, скорость и т. д. Декогерентность считается так, как этот "выбор " осуществляется.
Квантовая декогеренция невероятно быстра, потому что взаимодействия между частицами чрезвычайно эффективны для рассеивания квантовой когерентности.
Для пылинки диаметром в одну тысячную сантиметра, летающей в воздухе, столкновения других молекул воздуха разрушат любое квантовое поведение примерно за 0,000000000000000000000000001 секунды. Это триллионная часть времени, которое требуется свету, чтобы пересечь поверхность одного атома водорода.
Это намного быстрее, чем время, которое требуется для того, чтобы тепло в пылинке перераспределилось в окружающую среду. Другими словами, декогерентность быстрее диссипации, и она работает только в одном направлении. Это означает, что декогеренция обнаруживает стрелку времени быстрее, чем рассеивание.
Это означает, что стрела времени действительно исходит из квантовой механики, а не из термодинамики, как думал Больцман.
В каком-то смысле так и должно быть, потому что все состоит из атомов, а квантовая механика-это правильная теория, которую можно использовать для атомов.
"Термодинамическая стрела времени должна исходить из квантовой", - говорит Джордж Эллис из Университета Кейптауна в Южной Африке.
И все же в конечном счете квантовое и термодинамическое объяснения сводятся к одному и тому же: скремблированию информации.
Нетрудно заметить, что смешивание двух типов молекул газа - это своего рода скремблирование, разрушение упорядоченности.
Но декогеренция также включает в себя скремблирование координации между "волнами", которые описывают квантовые объекты. По сути, декогерентность возникает из того, как взаимодействие с атомами, фотонами и т. д. В окружающей среде объекта уносит информацию об объекте и рассеивает ее вокруг. Это, по сути, квантовая версия энтропии.
Таким образом, как в классическом, так и в квантовом случаях стрела времени возникает из-за потери информации.
Это предлагает лучший способ думать о стреле времени. Он указывает направление, в котором информация теряется и никогда не может быть восстановлена.
Процесс по-настоящему необратим только тогда, когда информация об изменении теряется, так что вы не можете отследить свои шаги. Если бы вы могли отслеживать движение каждой отдельной частицы, то в принципе вы могли бы повернуть его вспять и вернуться точно туда, откуда вы начали. Но как только вы потеряете часть этой информации, возврата уже не будет.
"Потеря информации - это ключевой аспект". В макроскопическом масштабе это создает второй закон.
До сих пор не совсем ясно, когда в квантовом мире информация действительно теряется.
Некоторые исследователи считают, что одной декогеренции достаточно. Но другие говорят, что информация, хотя размазанная и рассеянная, в окружающей среде, все же восстанавливается. Они полагают, что происходит дополнительный, довольно таинственный процесс, называемый "коллапс волновой функции", в котором квантовая волнистость необратимо теряется. Только тогда, говорили, что стрела времени однозначно указывает в одном направлении.
Продолжение читайте в следующей части.
Подписывайтесь на канал чтобы не пропустить.
