المپياد جهاني فيزيك
 پيوندهاي المپياد فيزيك
 
 نبرد ترمودینامیک و مکانیک کوانتم: بخش دوم
نبرد ترمودینامیک و مکانیک کوانتم: بخش دومزنگ تفريح فيزيك
در ترمودینامیک نوعی پارادوکس وجود دارد. قانون دوم محدودیت‌هایی در خصوص تبدیل گرما به کار قائل است که این خود جای بحث دارد.
 
طبق این قانون، تولید اختلال یک فرایند یک طرفه است، اما به عقیده برخی فیزیکدانان این قانون در مقیاس میکروسکوپی با قوانین مکانیک (قانون نیوتن و فیزیک کوانتوم) در تناقض به نظر می رسد. از دیدگاه این فیزیکدانان تمامی پروسه ها دارای قابلیت انعکاس هستند. پژوهشگران راه حلهای متعددی برای حل این معما ارائه داده اند. اما هیچ یک نتوانسته است نظر کلیه پژوهشگران را به خود جلب کند. کریستین گوگولین فیزیکدان موسسه علوم فوتونیک کاستید فلس اسپانیا می گوید:«این موضوع همواره یکی از ابهامات علم بوده است.»
 
 
 
 
گوگلین بر آن شده است تا با استفاده از مکانیک آماری برخی کمیتها چون دما و حرارت را به مکانیک کوانتومی مبدل کند. برخی از فیزیکدانان بر این باورند که رویکرد آماری- مکانیکی نشان می دهد برخی کمیتها از جمله آنتروپی و یا حرارت به میزان اطلاعات بیننده بستگی دارد.  این رویکرد در سالهای اخیر مورد مطالعات بسیاری قرار گرفت و فیزیکدانان از نتیجه ی این مطالعات دریافتند که اطلاعات چیزی کیفی هستند، اما دارای مفهوم فیزیکی. مکانیک آماری در سیستم های متشکل از ذراتی که طبق قوانین کوانتومی گرد هم آمده اند غیر قابل نفوذ می باشند. به طور مثال اگر گرایش بسوی اختلال پدیده ای کاملا آماری باشد، پس اصولا نمی تواند بر روی یک موکول موثر باشد.
 
 
با این وجود در ده سال اخیر نظریه پردازان ثابت نموده اند که سیستم های کوانتومی گرایشی بسوی رسیدن و حفظ تعادل دارند، حتی زمانی که تعداد عناصر آنها ناچیز باشد. آزمایش‌هایی که در خلا نور لیزر بر روی شمار اندکی اتم صورت گرفته است، این نظریه  را اثبات می رساند. علاوه بر این، در یکی از مقالاتی که در سال 2011 در مجله نیچر چاپ شده بود، ویدرال و همکارانش نشان داده اند که ارتباطات کوانتومی، یعنی توان ذرات در اشتراک یک حالت کوانتومی آن هم هنگامی که در فواصل دور از یکدیگر قرار دارند، می تواند برای تولید کار مکانیکی موثر باشد.
 
اخیرا فیزیکدانان به موفقیت هایی در خصوص قانون سوم دست یافته اند. بر اساس مقاله ای که در 14 مارس 2017 (23 اسفندماه 1395) در مجله نیچر ارتباطات منتشر گردید پژوهشگران دانشگاه لندن، لودیس ماسانآس و جاناتان اوچن هیم، اثبات نمودند که  قوانین مکانیک کوانتومی سرعتی که به واسطه آن در اجسام حرارت ایجاد می شود، کاهش می دهد و رسیدن به نقطه صفر مطلق نیاز به زمانی نامحدود دارد. از  حاصل مطالعات آنها چنین بر می آید که قانون سوم از طریق مکانیک کوانتومی قابل اثبات است.
 
 
 
به عقیده نظریه پردازان دانشگاه آکسفورد، کیارا مارلِتو و دیوید دِاوچ باید معیارهایی تعریف شود که با تمامی نظریه‌های فیزیک همگام و در یک راستا باشد. به عبارتی نوعی «نظریه عام» که مکانیک کوانتومی نیز شامل آن می شود. مارلتو در یکی از پیش‌نویس‌هایش که به سال  2016 برمی‌گردد توضیحاتی درباره این که چگونه می توان از طریق این نمیه قوانین به تعریف مفاهیم ترمودینامیک پرداخت،ارائه داده است.
 
 
 
 
نتیجه‌ی این مناظره‌ها هرچه باشد می تواند برای فناوری آینده موثر واقع شود. فیزیکدانان در این مناظره‌ها «موتورهای حرارتی کوانتومی» تهیه کرده و مورد استفاده قرار داده اند. این دستگاه‌ها قادر هستند حرارت را از لحاظ کوانتومی به کار تبدیل کند. اپلیکیشن‌های انفورماتیک کوانتومی در حال گذر از مرحله نظری به مرحله واقعیت هستند. درک ترمودینامیک بر مقیاس بسیار کوچک می تواند برای علم امروز تعیین کننده محسوب شود. رِنر می گوید:«باید الگوریتم‌هایی ساخت که نه تنها دارای سرعت بالا باشند، بلکه به لحاظ ترمودینامیک از کارکرد بسیار خوبی برخوردار باشند.»
 

 
منابع:
 
 
 
1395/8/9لينک مستقيم

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 
 المپياد فيزيك

 

     

 

 

صفحه‌ي اصلي

     

 

راهنماي سايت

     

 

 

آموزش

     

 

بانك سوال

     

 

 

مسابقه

     

 

 

زنگ تفريح

     

 

 

مصاحبه و گزارش

     

 

 

معرفي كتاب

     

 

 

مشاوره

     

 

 

پرسش‌و‌پاسخ‌علمي

     

 

اخبار

 

فعاليت‌هاي علمي

 سايت‌هاي المپياد فيزيك
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  1132
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  1132