Paradoxes of quantum and statistical mechanics.

Paradoxes of quantum and
statistical mechanics.
Dr. Kupervasser Oleg
Истечение газа из сопла. Показаны, в увеличенном размере, на
самом деле невидимые невооруженным глазом молекулы газа
.
Пример неустойчивости
Contradiction between second law of
thermodynamics and reversible laws of
•
•
•
•
classical physics.
Second law of thermodynamics: Macroscopic
Entropy (Coarsened Microscopic entropy) of
closed isolated system can only increases and
achieves its maximum in thermodynamics
equilibrium state.
Microscopic entropy is always constant in
classical physics but Macroscopic Entropy can
increases and also decreases.
Poincare’s Paradox
Zermelo’s Paradox
Four main components of full
system.
• Observed system (microscopic,
mesoscopic or macroscopic)
• Surround medium
• Observer + memory
Macroscopic entropy increasing
paradox resolution.
• Definition of time arrow in Macroscopic entropy
increasing direction.
• For observed system: Synchronization of time
arrow of observed system with time arrow of
surround memory and observer time arrow is a
result of small uncontrolled interaction and
instability of decreasing entropy processes.
• For a full system: impossibility of selfobservation (impossibility of self-observation of
returns). Memory erasing during returns.
Две причины, приводящие к несоответствию реальных законов движения законам
классической и квантовой динамики. Это внешний шум и погрешность начальных
условий. Эти факторы приводят к разрешению парадоксов в квантовой механике и
классической статистической физике. Они объясняют отклонение от законов
идеальной динамики в этих парадоксах.
. Состояние с противоположными стрелами времени у двух подсистем
неустойчиво. Малое взаимодействие между системами приводит к синхронизации
стрел времени. Поэтому всюду во Вселенной стрелы времени сонаправлены.
Положительное направление стрелы времени идет в направлении роста энтропии.
Поэтому энтропия повсюду во Вселенной только растет.
Возврат системы к исходному состоянию из-за корреляций. Этот возврат
не может быть зафиксирован при самонаблюдении из-за стирания памяти.
Разлетающиеся электрон и
позитрон в ЭПР парадоксе.
Схема интерференционного
опыта Юнга.
Дифракция электронов на двух
щелях.
Мячики, пролетающие сквозь щель в заборе, оставляют
на стене следы в виде двух полос — «изображения»
щелей. Так же вел бы себя и свет, будь он просто
потоком частиц.
Contradiction between reduction of wave
function and Schrodinger law (Unitary
evolution) of quantum mechanics.
• Microscopic entropy is
constant under
Schrodinger law but
increases under
reduction.
• Schrodinger cat paradox
as illustration of wave
function reduction
paradox.
Опыт со Шредингеровским Котом с точки зрения
внешнего наблюдателя и с точки зрения самого Кота
(самонаблюдение)
Пример квантовой суперпозиции
макросостояний.
Four main components of full
system.
• Observed system (microscopic,
mesoscopic or macroscopic)
• Surround medium
• Observer + memory
Schrodinger cat paradox resolution.
•
For a observed system: reduction happens
because of non closed character of system:
1) small uncontrolled interaction with surround
medium (decoherence process)
2) necessary for measurement interaction with
observer
• For a full system: reduction happens because
of impossibility of self-observation (selfobservation of returns). Memory erasing during
returns.
Возврат системы к исходному состоянию из-за квантовых корреляций
между «Мирами» в Многомировой интерпретации. Этот возврат не может
быть зафиксирован при самонаблюдении из-за стирания памяти.
Прямой и обратный процессы
Analogy between quantum (QM)
and classical mechanics (CM).
• Similarity in paradoxes resolution
• Analogy between reduction process and “molecular
chaos hypothesis” (MCH) F(x1,x2)=F(x1)*F(x2):
1) Nondiagonal elements of density matrix in QM and
correlations in CM dissapearing
2) Entropy increasing
• Main Difference between QM and CM:
It is not probabilistic character of QM.
Observation in QM is impossible without some small
interaction even for macroscopic system. In CM it is
possible. Definition of same uncontrolled small
interaction in CM make this difference unimportant. CM
in this case is also probabilistic.
Real and ideal dynamics.
• Impossibility of full description for observed and
full system.
• Microscopic and macroscopic variables and
master equations (obtained by reduction or
MCH): Real and ideal dynamics
• Unfalsifiability (in Karl Popper’s sense) of
difference between Real and ideal dynamics for
full system
• Practical Unfalsifiability of difference between
Real and ideal dynamics for observed system
Unpredictable dynamics.
• Quantum computers as example of Unpredictable
dynamics for external observer which doesn’t know initial
state. Mesoscopic isolated systems
• Mesoscopic Classical systems with returns as analogy
of Quantum computers. Mesoscopic fluctuations.
• Open Living systems as example of Unpredictable
dynamics. Very unstable correlation inside of organism
and with outside world in CM (or nondiagonal terms of
density matrix in QM) conserved by metabolism
processes.
• Phase transition (bifurcation points)
Схема квантового компьютера