【科学】量子力学から熱力学第二法則(エントロピー増大則)を導出することに成功 時間が逆方向に流れない理由解明へ大きな一歩…東大 ©2ch.net
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東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻の伊與田英輝助教、金子和哉大学院生、沙川貴大准教授は、マクロ（巨視的）な世界の基本法則で、不可逆な変化に関する熱力学第二法則を、ミクロな世界の基本法則である量子力学から、理論的に導出することに成功しました。
これは、極微の世界を支配する「量子力学」と、私達の日常を支配する「熱力学」という、二つの大きく隔たった体系を直接に結び付けるものです。
本研究では、量子多体系の理論に基づき、単一の波動関数で表される量子力学系において、熱力学第二法則を理論的に導きました。従来の研究とは異なり、カノニカル分布などの統計力学の概念を使うことなく、多体系の量子力学に基づいて第二法則を導出したことが、本研究の大きな特徴です。
さらに、ゆらぎの定理と呼ばれる熱力学第二法則の一般化を、同様の設定で証明することにも成功しました。本研究の成果は、量子力学だけに基づいて不可逆性の起源を理解する大きな一歩となるのみならず、冷却原子気体など高度に制御された量子多体系の非平衡ダイナミクスの理解にもつながると期待されます。
http://www.t.u-tokyo.ac.jp/shared/press/images/setnws_201709061614152431248138_761028.jpg
http://www.t.u-tokyo.ac.jp/foe/press/setnws_201709061614152431248138.html
プレスリリース本文
http://www.t.u-tokyo.ac.jp/shared/press/data/setnws_201709061614152431248138_195100.pdf
論文：Fluctuation Theorem for Many-Body Pure Quantum States
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.100601 宇宙の最後は量子も消滅する、今までよりも暗黒世界が想像される >>694
激流に逆らえるだけのエネルギーが無いからな。 「時間が流れる」という認識自体がおかしいと思うんだが。 つまり系を閉じてしまえばいいんだろ？
例えば地球を何らかの方法で宇宙と切り離して、その系の中でエネルギーを使って
局所的に時間を遡ったりすることが可能になるとタイムマシーンができたりするんじゃね？
少なくとも今の地球上でも「時間を止める」ことは可能なんじゃね？ 己自身は止まってるが
時間は流れていく
時間を浴びてると言い換えてもいい 古舘伊知郎「私ですね、このニュース、さっぱり分かりません」 >>699
アインシュタインが正しければね
多分、無理だろうけど >>1
感染には理解出来ないけど
ノーベル賞級なのはわかる お前らの家とか部屋と同じなんだよ
新築のきれいな状態から、あとはどんどん汚れてちらかっていくだけ
汚れた部屋が新築の状態に戻ることはない
つまり時間には方向性がある >>699
スーパーマンは地球を逆回転させて時間を遡っていたなｗ エントロピー増大則は閉じた系で成り立つけど、宇宙的に考えると万有引力はエントロピー増大則に対抗する力になっていると思う
宇宙的にエントロピー増大則だけだと宇宙はどんどん均一かつ冷めた世界になって行くが、万有引力があるからそれに抗して物質が集合する力となり、圧力から新たに熱が発生する 時間は、エネルギーの量を測るために人間が便宜上設定した概念に過ぎない。
人間にとって時間より大切なものは無いかもしれないが、宇宙には関係のない話。 >>714
この話はすっきりするわ
時間という概念は他には無さそうだし >>712
巨大なエネルギーが有れば、エントロピーを減少させることが可能。
歴史には「必然」とか、「方向性」があって、
それが「熱力学第二法則」にあたりますね。
ところが、ゴキブリみたいな、その必然や方向性とは無関係に、
その場その場で適当に動くゴキブリみたいのがいるわけで、
そこは量子論の出番というか、ゴキブリは量子的なわけですね。
そして、
「ゴキブリは、この世界の歴史とは関係ない」
という結論に至る。
つまり、
「ゴキブリが何をやろうが、歴史の必然、方向性は不変であり、
つまり、神は不変であり、世界は神の望むようになる。」
ということ。 時間というのは、因果律つまり「原因は結果の前にある」という
この順序を確定させるために存在してるんだよ >>714
その大事な時間を無為に浪費した末路がお前らニートw 重力が時間の経過の指標であって、量子は質量が大きく減っていて重力の影響が少ないゆえに、
そのあれが、アレなんだよ、つまりは時間が逆転する事は無いし、止まる事も無い、 量子レベルで熱力学第二法則が証明されてってこと？
大したことなさそう 量子力学は、哲学なんかじゃないよ。
人間の感覚では納得いかないかもしれないけど。 おれバカだけど質量保存の法則ならったから、タイムとらべるしたらトラベル先も元も質量変わるから出来ないと思います コペンハーゲン解釈や不確定性原理など量子力学の基盤自体にすでに確率論が組み込まれている認識だったんだが、違ったんだな、俺も不勉強だった
もし、組み込まれてるだけなら、この論文はそれを再確認しただけになってしまうので >>698
微視的にはね。
巨視的には多分正しい。
ミクロとマクロが違う物理法則だってことね。 あのね。
ニュートンのりんご以来、物理学は微視的世界と巨視的世界とを分けないで考えて来た。
その態度を再考せねばならなくなって来ているってことね。 >>723
科学は一つの宗教だし
宗教は哲学から生じたもの
量子力学は違うとか言うのは単なる無知 まあ要は「未来」ってのは「昔」の記憶がないと存在できないってこった
昔の記憶を持ってるのは人間みたいな思考する存在だけ
時間と言う概念はそういうものの中にある夢みたいなもの
言い換えるなら、思考というものそのものが過去の記憶であるということだ
今、PCも量子コンピュータとか言ってますからね。
別にそんなものが存在するわけではなく、
「量子論的な処理」とか、そういうことですけどね。
物事が浸透段階に入ると、量子論的になってきますね。
ゴキブリ・スプレーが「古典的駆除」だとすると、
バルサンは「量子論的駆除」ですね。
スプレーと中身は同じだが、考え方が違う。
量子論では電子を雲として扱うわけですが、
今、クラウド（雲）化の時代ですから、
全体的にそういう段階ですね。 >>246
熱力学の第二法則というものを根本的に理解できていない
分子が何個であれ、かき混ぜるのに必要なエネルギーとそれがもとに戻すためのエネルギーは等価なはずなのに実際はそうはならない
そのことを「閉じた系のエントロピーは減少しない」って表す
コーヒーで言うならミルクを入れた後、スプーンで4，5回かき回すとカフェオレ色になるが逆回転にかき回しても元のコーヒーとミルクに分かれない、ってこと
エネルギーを考えなければもとに戻すことなんて可能なんだよ
ここが透過ではないことを言ってるのが熱力学の第二法則
これよりこっちの例のほうがわかりやすい
沸騰したお茶を部屋にずっとおいておく
何時間後には室温になってしまう
例えば部屋が20度だとしたらお茶も20度になる
これは沸騰したお茶が持っていた熱エネルギーが室内に放出され拡散されたから
この部屋の温度が18度、10度、0度、とどんどん下がってもいいからお茶は100度近いままキープしてて欲しい
と思ってもそれは絶対にできない
熱力学の第二法則があるから
コーヒー混ざる話と別の話をしているように思えるがじつはこの2つはまったく同じことを話してる
エネルギーは下から上に行かないってことを言っている 熱力保存の法則から考えると
太陽パネルが増えれば増えるほど日照時間が短くなる あんま時間の存在を重要視しないほうがいいと思うんだけどね。 >>734
＞コーヒーで言うならミルクを入れた後、スプーンで4，5回かき回すと
＞カフェオレ色になるが逆回転にかき回しても
＞元のコーヒーとミルクに分かれない、ってこと
これなんだけど、
「コーヒーにミルクを入れて、かき回した後に分離しようとする」
という馬鹿が最近、目立つでしょ。
移民排斥論とか、トランプとかのアホですよ。
だから、「マクスウェルの悪魔」ってトランプとかのことですよｗ
ただ、局所的に（例えばアメリカ）そんなことがあっても、
「大勢（熱力学第二法則）は変わらない」ということ。 無限大ポテンシャルの箱のなかに、
とあるエネルギーの電子を複数ぶちこんでほったらかしにしたら、
各電子の波動関数が均一に向かって収束する（確率が極めて高い）ということを
理論的に証明したってことなのかな？
なんかそんな凄いとは思えんけど。 時間は当然過去には流れないよ
ただ結果的に過去の地点に飛ぶことはあって、結局そこから未来に向かって進むわけだ >>743
数学で証明できたってのは実験で成功するより凄いことだと思うが >>737
そうなんだよね
過去の状態に戻ろうとする行為が
前向きでなく男らしくない エルゴード仮説は要らなくなったってこと？
全然違う？ >>734
わかってないのはあなたのほう
分子数個しかない系ならかき混ぜてるうちに元の状態に戻せる場合はある
つまり可逆過程だよ
コーヒーを逆にかき混ぜても元に戻せないのは分子の数が多いせいで
元に戻る確率が極端に低くなってるだけ
無限に近い時間を使えるならコーヒーとミルクに分かれる可能性はゼロではなくなる
お湯の例でもまったく同じことがいえる
温度とは分子の運動エネルギーのことだから、室内とコップの水を合わせた全系で
温度が均一な平衡状態になるのは運動エネルギーの高い分子、低い分子の分布が
系内で均等になるから
なぜ均等になるかというと、運動エネルギーの高い分子と低い分子が衝突を繰り返して
分子ごとの運動エネルギーがどんどん変化することでシャッフルされていき
高エネルギーの分子と低エネルギーの分子が適当に混ざり合った状態になるので
室内の温度もコップの中の水の温度も均一になる
均一になった後もすべての分子が同じ運動エネルギーになるわけじゃなくて
相変わらず高エネルギーの分子もあれば低エネルギーの分子もあってランダムに動き続けている
しかしマクロな視点からみるとその分布が均一になってるので温度はそれ以上変化しない
しかし、これも分子の数が圧倒的にたくさんあるからいえる話
分子の数が極端に少なければ室内のどこかに高エネルギーの分子が偏って分布するような状態も
自然に発生できるだけの確率をもてるようになる >>749
エネルギーの等価の話なんだってば
可逆か不可逆かの話じゃない
系がより秩序の高い状態になれないことをいっているのはないよ
運動エネルギーの高い分子と低い分子が偏って分布することが許されないって話でもない
それに要するエネルギーが等価にならない、じゃあその負担分はなに？
って言ったときにエントロピーって概念があるわけ
分子2個だろうと閉じた系のエントロピーは減少しない
ボール2個転がす系でも同じだよ
転がすのと元の位置に戻すのに必要なエネルギーが同じにならない
そのお湯の解説はまったくその通りだけど、室温が下がってもいいから沸騰状態を保てないのはそのまさに言う通りの仕組みがあるから
熱力学の第一法則がエネルギー保存の原則を言ってるのに対して、それだけでは説明できないことを第二法則で言ってるってことだよ ＞ボール2個転がす系でも同じだよ
＞転がすのと元の位置に戻すのに必要なエネルギーが同じにならない
言いたいことがいまいちよくわからないんだけどそれは
エントロピー増大則じゃなくてエネルギー保存の法則で説明される話じゃないの？
転がってるうちに一部のエネルギーが摩擦熱として失われていくから
その間に失われたエネルギーをどこかから持ってきて埋め合わせないと
元の状態には戻らないということなのでは？
エントロピーの定義は熱力学では系に流入した熱量を系の温度で割ったもの
これは熱が高温側から低温側に向かってしか流れないというマクロな熱移動の経験則を
数式化するために作られた定義だからマクロな系で使わないと意味がない
分子2個の系とかの話をするなら統計力学的エントロピーの定義で考えないとだめ
こっちは分子が取りうる状態数ΩにたいしてS=k・ln(Ω)で定義される
分子の数が極端に少なければSの値が自然に減少するような過程は
ランダムな分子の運動によって普通に起こりうることは計算すればすぐわかるはず 赤インク分子2個、青インク分子2個が入った箱
っていう系でいうならこれが綺麗にまた右側に赤インク分子2個、左側に青インク分子2個に別れたところでそれはエントロピーを減少させたわけではない
新しい状態を作っただけ
サイコロ振って同じ目が出ただけであり過去に戻せたわけではないよ
その分子4つ、まったく同じエネルギー量でまったく同じ経路を逆走して元に位置に戻りなさい
っていうのがエントロピーの増大が無視できる状態じゃないかな
「閉じた系のエントロピーは減少しない」っていう物理法則を破る減少が起きたわけではないよって話 光速のように物理法則には限界があるから
小さな範囲では時間の矢には方向がないけどある範囲を超えると
時間の矢が生まれてしまうって話と理解していいのかな 2013年10月8日の読売は永久保存版だぞｗ
http://hayabusa3.2ch.net/test/read.cgi/news/1381235548/
http://uni.2ch.net/test/read.cgi/newsplus/1381214144/l50
新聞界のドンであるナベツネが書いてるんで有名な社説で
「放射能は、時間を経ると減り、１０００年で９９・９５％が消滅する。」
なんて書いちゃってるからなｗｗｗ
新聞の社説は一番重要だからちゃんと読めとか言われたことあるよな？ｗ
その世界最大の発行部数が自慢な新聞の社説でこれだからな実態はｗ
読売を読んでる奴＝バカｗｗｗｗ 全ての素数の積が4π^2になる話と似てる気がする
理論的には無限に発散するんだけど現実では収束してしまう感じ >>751
閉じた系の初期値を正確に把握することはできないから
微視的であっても閉じてると仮定してるだけで実は閉じてない >>752
いやいや。
赤インク分子2個（R1とR2）と青インク分子2個（B1とB2）を
真ん中で仕切った箱の中に入れるときの可能な状態数をちゃんと数えてみなよ
箱の左右に赤と青に分かれるのは[左/右]＝[(R1,R2)/(B1,B2)]の1通りしかない
左右に赤青がバラけて入ってる状態は
[左/右]＝[(R1,B1)/(R2,B2)], [(R1,B2)/(R2,B1)], [(R2,B1)/(R1,B2)], [(R2,B2)/(R2,B1)]
この4通りあるからエントロピーはその分高くなる
でもこの程度の状態数の差しかなければランダムに分子運動してるあいだに
いま挙げた4通りの状態のどれかから[(R1,R2)/(B1,B2)]に移ることは十分あり得る
そしてR1とR2、B1とB2を区別しない、つまり遠くから眺めたとき（赤,青）＝（紫）に見える
というマクロな視点でいえばこの過程でエントロピーが減少したことになる
実際のマクロな系でそうならないのはインクの分子数を増やしたとき
赤青に分離している[(R1,R2,...,Rn)/(B1,B2,...Bn)]の状態数はあいかわらず1だけど
紫にみえるほうの状態数は爆発的に多くなるから確率的にそっちしか出現しなくなる
これが統計力学的にみたエントロピー増大則 量子以外の熱力学的な物体がない限りは宇宙の外に物質はないような気がする オイラーの定理のよーに無関係の定義から同じ結論が導かれるというのはこの世の真理を投影しているのだ 気象シュミレーションを量子力学の方程式でやるってこと？ 人間が感知できる物理世界では時間だけでなく空間も不可逆と言える
３次元世界で正の値を取るものしか我々は知らない
負の値の立体物って見たことあるか？
高さ-5ｍ、幅-3ｍ、深さ-1ｍ
想像もつかん もしこれが本当なら量子力学は熱力学に内包されることになる >>767
いや熱力が量子力学の近似になるだけだよ なんやよーわからんが 俺の腕時計は 針を逆回転できることはできるぞ >>1
何言ってるかわからんけどとにかくすごいんだろうな テュアナのアポロニウス、タルソスのパウロ、魔術師シモン、アスクレピオス、パラケルスス
ベーメ、ブルーノに知られていた大いなる秘密はこうである。我々は時間内を後退している。
事実、宇宙は自らを完成させる単一の実体に収斂している。堕落と混乱を我々は逆に増加
していると見る。先に記した治療者たちは我々とは逆に時間内を前進する術を学び取ったの
である。 >>761
違うんだってば
混ぜるっていうエネルギーを加えるわけだろう？
そうしてできた結果のまったくの逆順を同じエネルギーではトレースしてくれない、っていう話
どっちが綺麗に2つ行ったかとか関係ないｗ
そんな簡単な偶然で時間を戻せたとか宇宙めちゃくちゃになっちまうわ
加えられたエネルギーで撹拌された各分子の動き、これを逆再生のように戻す動き
本当は同じエネルギーで出来るはずなのに出来ない
これが熱力学の第二法則
何度も混ぜて混ぜてやってるんだったらその系の混沌さは増す一方
それやってるうちにたまたま赤インク2つが右に行ったとかそれはその混沌の中で起きた新しい現象ってだけで何ひとつ戻ってないんだよ
お前さんはインクが2つに別れることにこだわりすぎてる
ここで時間が戻ったりすることはない
そもそも熱力学の第二法則が言ってることはそれではない
「閉じた系のエントロピーは減少しない」ってだけ
その系でもまったく減少してない
そもそも熱力学の第二法則にケンカ売るってどうなってんだって気がするがケンカすら売ってないよその思考実験 >>773
そもそも>761は「撹拌された」というほどの空間を想定してねーから
情報空間上の話しかしてない >>774
別に熱力の第2法則にケンカなんか売ってないよ
ケンカ売ってるようにみえるとしたらそれはあなたが第2法則を理解できていない証拠
第2法則は多数の粒子系で成り立つ法則だってことがわかってないから
分子数個の系でエントロピー計算するとエントロピー減少するという説明が奇妙に聞こえるだけ
もともと多数の系で成り立つ法則であっていついかなることときも成り立つ絶対原理じゃないし
エントロピーが自然に減少する過程では時間が逆行しているわけでもない 熱力学の第二法則って，思考実験のマクスウェルの悪魔でやるヤツかな？
量子力学の世界でも成り立つんだねえ。 >>775
773と761の話が噛み合ってないから
そもそも議論の前提から違うという話をしただけだ >>775
自然が何故確率が高い方を目指すのか、説明されていない >>781
それもやはり確率論だろうに。
自然が確率の高い方を目指す説明は無いわけだ。 >>774
逆再生のように戻せる過程ではエントロピーの変化量dS＝0になる
つまりそういう過程ではエントロピーは増えも減りもしない、一定だよ
第2法則が言ってることは逆再生のようにして戻せない過程（不可逆過程）では
必ずdS>0になる、ということだけ
自然現象が不可逆過程なのは何度もいうように多数の粒子が集まった系であるためだ
確率的に起こりやすい平衡状態に向かって変化していくことをエントロピー増大と呼んでいる
＞加えられたエネルギーで撹拌された各分子の動き、これを逆再生のように戻す動き
＞本当は同じエネルギーで出来るはずなのに出来ない
＞これが熱力学の第二法則
そんなのは第2法則の定義とはいわない
摩擦ゼロと仮定すれば逆再生で元に戻す可逆過程は可能
自然現象が不可逆過程なのは摩擦が存在してエネルギーが熱に変わるから
いちど熱になったエネルギーを（外から補給せずに）運動エネルギーに完全に戻すことは不可能
この「熱をすべて仕事に変えることはできない」というのも熱力学第2法則の表現の1つ
では、なぜ熱をすべて仕事に変えることができないのか？
もしそれができるとするとその効果を利用して
熱が低温側から高温側に自然に移動することが可能になるためだ
結局、根本的には熱力学第2法則は「熱が低温側から高温側に自然に移動することはない」
という経験則を述べているだけなんだよ
そしてそれは多数の粒子が集まっている系で確率的になりたつ法則だ
あなたが熱力学の第2法則だと思ってるのは何か勘違いした説明を読んで
それを信じているんじゃないのか？
啓蒙書とかウェブサイトではなくまともな熱力学の教科書に
そのとおりの定義が書いてあるなら本の名前を教えてほしいもんだ >>779
ごめんアンカー間違った
>>775は>>773に向けて書いたものです >>745
お前はハバードモデルのようなゴミが実験と等価だとでもいうのか >>773
こんにちは！
ちょっといいですか？
良い議論されていますね
良かったらおまんこ触らせてくれませんか？
東京近辺で良いでしょうか？ なるほどわからん
理由も何も時間の定義の問題じゃないの？ >>164
そういう謙虚な経済学者ばかりならいいのだが、竹中とか実政策に応用しいようとする学者が後を絶たないのが現実
世の中を自分理論の社会実験の場と思ってる >>783もアンカー間違ってるな
>>774ではなく、>>773だ 時間が進むのもエントロピー増大も人間の意識がそうさせてるんだよ >>790
いやそれは>>164が間違ってる
過去の説明しかしない学問なんてクソほどの価値もないよ
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