Найти в Дзене
⚠️ Инженерные знания

Почему обратить направление диффузии ничуть не проще, чем повернуть ход времени вспять?

Затронем сразу два интересных связанных физических явления. Одно из них хорошо известная диффузия, которая подразумевает взаимное перемешивание материалов посредством самопроизвольного движения частичек на разных уровнях. Второе - весьма сложная для понимания штука, именуемая энтропией.

Диффузия в бутылке наоборот
Диффузия в бутылке наоборот

Согласно классическому представлению направление диффузионных процессов и сама движущая сила диффузии - это стремление перейти из состояния более упорядоченного в менее упорядоченное или, как это чаще говорят, рост энтропии системы.

И, вроде как, считается, что направление энтропии всегда одинаково. От более упорядоченного к менее упорядоченному состоянию. Но однажды великий физик Максвелл предложил концепцию, которую так и назвали - демон Максвелла.

По этой логике если спрятать в замкнутой системе некоторого демона и заставить его менять направления частичек в нужную сторону (тут есть разные интерпретации этой логики), то получится нарушить законы термодинамики, а заодно придумать вечный двигатель.

Демон должен в нужный момент открыть окошко и пропустить частицу с высокой энергией, отделив её от общей массы
Демон должен в нужный момент открыть окошко и пропустить частицу с высокой энергией, отделив её от общей массы

На момент формулировки этой логики квантовая физика была где-то в самом начале своего развития. А что, если мы вернемся к этой логике сейчас? Может быть новые знания позволят нам повернуть диффузию вспять?

Теоретически да, такое возможно, но реально нет. Вам пришлось бы в первую очередь обратить вспять буквально всё, что привело к диффузии.

Представьте себе диффузию, словно вы капнули каплю йода в стакан с водой. Молекулы спирта распространяются, смешиваясь с молекулами воды до тех пор, пока не распределятся равномерно и не получится однотонная жидкость.

Диффузия в ёмкости с мембраной
Диффузия в ёмкости с мембраной

Обратная диффузия была бы похожа на попытку волшебным образом разделить раствор йода и воду, собрав все молекулы раствора обратно в одну концентрированную порцию. Это магия нового уровня, а квантовая механика, даже при полном контроле над коллапсом волновой функции, не совсем соответствует этому уровню.

Проблема кроется в природе коллапса волновой функции. Когда вы измеряете квантовую систему, ее волновая функция, описывающая все ее возможные состояния, коллапсирует в одно определенное состояние. Этот коллапс по своей сути случаен: вы можете влиять на вероятности, но не можете предсказать точный результат.

Тут стоило бы вспомнить мой ролик, что "случайности не случайны". Но даже если бы вы могли каким-то образом контролировать каждый отдельный коллапс, вам все равно пришлось бы каждый раз проводить измерение.

Для обращения диффузии вспять потребовался бы абсурдный уровень точности и координации. Вам пришлось бы идеально организовать бесчисленное количество измерений, чтобы вернуть систему в исходное состояние. Это красиво теоретически, но не реализуемо с текущим уровнем развития технологий.

Это как пытаться загнать миллиард кошек, у каждой из которых есть свои планы, в одну маленькую коробку. Теоретически это возможно, но шансы не в вашу пользу.

Также происходит потеря информации. Это сложный момент, который я сам до конца не могу описать и про это я тоже делал материал. Доподлинно известно, что когда волновая функция коллапсирует, информация о других возможных состояниях системы теряется. Для обращения диффузии вспять потребовалось бы восстановление утраченной информации, что похоже на попытку распаковать яйцо. Мы не понимаем физическую суть информации, а тем более не знаем, каким образом её можно было бы восстановить из пустоты.

Что же, получается углубление знаний в области квантовой механики нам сильно не помогло. Тут есть очень интересный момент. Мы уже пару раз обсуждали, что время - штука непонятная и путешествия во времени скорее относятся к фантастике. Но даже с учетом нашего более глубокого понимания простой материи, мы не можем развернуть диффузию. Есть предположение, что ход энтропии неразрывно связан с ходом времени и если мы сейчас пониманием суть обращения диффузии в обратную сторону, то возможно когда-то сможем найти и некоторые "базовые" сущности течения времени. Принцип подобия может сработать и тут.

---

⚡ Обязательно подпишитесь на Telegram проекта и читайте эксклюзивные статьи! Обновления каждый день!

💥 Оформите себе ДЗЕН-премиум и читайте мои "закрытые" статьи

✅ Поддержать проект монеткой или задать вопрос можно тут! Здесь же я публикую фрагменты будущей книги, которую могут читать ТОЛЬКО подписчики

👉💖 Ставьте лайки материалу, подписывайтесь на проект!

Наука
7 млн интересуются