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為什麽扭轉擴散方向並不比扭轉時間流逝容易?

2024-09-30科學

讓我們同時討論兩個有趣的相關物理現象。其中之一是眾所周知的擴散,它涉及透過不同級別的粒子自發運動來相互混合材料。第二個是一個非常難理解的東西,叫做熵。

瓶內反向擴散

根據經典概念,擴散過程的方向和擴散本身的驅動力是從有序狀態向有序狀態轉變的願望,或者更常說的,是系統熵的增加。

而且,人們似乎相信熵的方向總是相同的。從更有序的狀態到不太有序的狀態。但有一天,偉大的物理學家馬克士威提出了一個概念,稱為馬克士威妖。

根據這個邏輯,如果你在一個封閉的系統中隱藏一些惡魔,並迫使它改變粒子的方向到所需的方向(這個邏輯有不同的解釋),你將能夠違反熱力學定律,並且在同時發明了永動機。

惡魔必須在正確的時刻開啟窗戶,讓高能粒子透過,將其與總品質分離

當這個邏輯被提出時,量子物理學正處於其發展的最初階段。如果我們現在回到這個邏輯怎麽辦?也許新知識能讓我們逆轉擴散?

從理論上講 ,是的,這是可能的,但實際上不可能。 你必須首先扭轉所有導致擴散的因素。

將擴散想象為將一滴碘滴入一杯水中。酒精分子擴散,與水分子混合,直至分布均勻,得到固液。

反擴散就像試圖神奇地分離碘溶液和水,將所有溶液分子帶回到一個濃縮部份。這是一個新水平上的魔法,而量子力學即使完全控制了波函式的塌縮,也無法完全達到這個水平。

問題在於波函式塌縮的本質。當你測量一個量子系統時,它的波函式(描述其所有可能的狀態)會塌縮成一種特定的狀態。這種崩潰本質上是隨機的:你可以影響機率,但無法預測確切的結果。

在這裏,值得記住我的視訊「事故並非偶然」。但即使你能以某種方式控制每一次崩潰,你仍然必須每次都進行測量。

扭轉擴散需要極高的精確度和協調性。您必須完美地組織無數的測量才能將系統恢復到原始狀態。這在理論上是不錯的,但以目前的技術發展水平來說是不可行的。

這就像試圖將十億只貓放進一個小盒子裏,每只貓都有自己的議程。從理論上講這是可能的,但可能性對你不利。

資訊遺失也會發生。這是一個艱難的時刻,我自己也無法完全描述,我也寫了相關材料。眾所周知,當波函式崩潰時,有關系統其他可能狀態的資訊就會遺失。逆轉擴散需要恢復遺失的資訊,這就像試圖開啟雞蛋的包裝一樣。我們不了解資訊的物理本質,更不知道如何從虛無中恢復資訊。

事實證明,加深我們在量子力學領域的知識並沒有給我們帶來多大幫助。這裏有一個非常有趣的點。我們已經討論過好幾次了,時間是一個難以理解的東西,時間旅行更可能屬於科幻小說。但即使我們對簡單物質有更深入的了解,我們也無法逆轉擴散。有一個假設,熵的過程與時間的過程有著千絲萬縷的聯系,如果我們現在了解擴散逆轉的本質,那麽也許有一天我們能夠找到時間流動的一些「基本」本質。相似性原則在這裏也適用。