量子力学から熱力学第二法則を導出することに成功～「時間の矢」の起源の解明へ大きな一歩～/東京大 : 理系にゅーす

1: 2017/09/06(水) 23:33:13.15 ID:CAP_USER

2017.09.06
量子力学から熱力学第二法則を導出することに成功～「時間の矢」の起源の解明へ大きな一歩～：物理工学専攻伊與田英輝助教、金子和哉さん（D1)、沙川貴大准教授

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（注４）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。

続きはソースで

プレスリリース本文：/shared/press/data/setnws_201709061614152431248138_195100.pdf
Physical Review Letters：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.100601#fulltext

▽引用元：東京大学大学院工学系研究科　プレスリリース　2017.09.06
http://www.t.u-tokyo.ac.jp/soe/press/setnws_201709061614152431248138.html
http://www.t.u-tokyo.ac.jp/shared/press/images/setnws_201709061614152431248138_761028.jpg

引用元: ・【物理】量子力学から熱力学第二法則を導出することに成功～「時間の矢」の起源の解明へ大きな一歩～/東京大©2ch.net

2: 2017/09/06(水) 23:36:19.73 ID:nKwV3Sz3

これは、正しかったらすごい。

4: 2017/09/06(水) 23:39:36.28 ID:eTsSMbFk

　何気に凄くないか？
　マクロの世界も量子力学で説明できちゃうかも知れないんだろ？

55: 2017/09/07(木) 01:01:17.59 ID:48SslzQA

>>4
今の研究方向としては、まさにその量子力学でマクロの世界の記述が可能なのではないかというものなんだよな

79: 2017/09/07(木) 04:28:20.58 ID:ugluelWC

>>4
つまり一般相対論が量子化できるということか！

117: 2017/09/07(木) 10:15:54.09 ID:gN9djQpM

>>79
そういうことみたいだね。
この研究成果はその内の一歩かな

127: 2017/09/07(木) 11:48:38.41 ID:qQfvbIm1

>>79
いや、それは違う
平衡統計力学は熱力学に量子力学の歩調を合わせる話
これは量子力学に熱力学の歩調を合わせる話
大雑把に言えば局所的な量子系では本当に熱力学や平衡統計力学が成り立つのか確かめる話

130: 2017/09/07(木) 11:56:28.61 ID:/jtd93jF

>>127
熱浴（追い炊き機能のついたお風呂）と、熱いコーヒーを落としたときを例に説明してもらえませんか？

132: 2017/09/07(木) 12:36:57.13 ID:qQfvbIm1

>>130
そんな賢くないのでよくわからないけど、単純に追い焚き機能に何か制限があったとして
室内や気温が寒かったらあまり意味がないでしょう
その制限は強弱や時間的なものとして

それより、問題はそういう状態に対応する波動関数の理論はどんなものかっていうね
結局統計力学分布を使わないとは言っても、あくまでも量子統計力学や量子情報踏まえないと
熱力学的な話にどうやって量子力学を当てはめるのか技術的にわかりにくいのはある
基盤は数学でいうと単にヒルベルト空間の測度と線形代数なんだけども

135: 2017/09/07(木) 13:10:50.39 ID:/jtd93jF

>>132
ありがとう！　質問ばかりですみません。
論文の最後の図2を見るとリープ・ロビンソン限界までに水色と緑のグラフがエントロピーが増大している。この水色と緑のグラフの意味、わかります？

あと図3ではリープ・ロビンソン時間よりも短い時間ではなりたっていたゆらぎが、限界を超えると熱浴の量子ゆらぎをうける。この水色と緑のグラフの意味、わかります？

155: 2017/09/07(木) 17:57:45.15 ID:ugluelWC

>>127
今まで熱力学のミクロは古典力学で考えてたけど量子力学でも成り立つことを確認したってことか
当たり前のことを確認しましたよってことかな

156: 2017/09/07(木) 18:01:58.99 ID:OpzqJk+b

>>155
つまり新しい道が拓けたと言うことだな

9: 2017/09/06(水) 23:44:57.23 ID:aXYuW1ZP

俺が思うに、真の統一理論完成のためには、

あらゆる物理法則にフラクタル対称性を組み込むことだと思うんだ。

12: 2017/09/06(水) 23:46:44.90 ID:v9JMAFTk

検証するには量子コンピュータがいりそうだな

16: 2017/09/06(水) 23:51:01.53 ID:wNZKlA+Y

こういうのは限られた条件で証明しただけ、と相場が決まっている

60: 2017/09/07(木) 01:46:40.63 ID:qQfvbIm1

>>16
まあ、そんな上手い話はないからな。理研みたいなプレスやめてほしいわ
本格的に量子論と熱力学を統合するには、フィールズ賞レベルの数学が必要なはず

70: 2017/09/07(木) 03:04:13.75 ID:9QSJ7hAP

>>16　のリリースpdf によれば

>本研究グループは、小さな量子系（システム）と大きな量子多体系（熱浴）が
>接触している格子系(図１)を考え、シュレーディンガー方程式に従って
>時間発展した際の全系のエントロピー生成（注１１）を議論しました。

>その際、熱浴の初期状態は単一のエネルギー固有状態、すなわち
>純粋状態とすることにより、ほぼ全ての固有状態に対して、
>ある時間内においてはエントロピー生成がほとんど非負になる、
>つまり熱力学第二法則が成り立つことを証明しました。

>今回の理論の鍵は、量子多体系の相互作用の局所性と、ETHの二つです。

88: 2017/09/07(木) 06:50:18.67 ID:61z4FPBv

>>70
>純粋状態とすることにより、ほぼ全ての固有状態に対して、
>ある時間内においてはエントロピー生成がほとんど非負になる、
>つまり熱力学第二法則が成り立つことを証明しました。

つまり、ごくまれにエントロピーが減り長く待ってたらポワンカレの回帰でほぼ元に戻ることもある、って
古典系でもよく知られてる話じゃねーの？

20: 2017/09/06(水) 23:58:58.39 ID:tmMXmfju

統計力学使わずにマクロとミクロがダイレクトに繋がったという事？

23: 2017/09/07(木) 00:04:31.20 ID:SZk/k/2l

量子力学の方程式は全部時間の向きに対して対称って聞いたが
嘘だったって事？

64: 2017/09/07(木) 02:37:55.23 ID:tgu7FZTn

>>23
量子”多体系”だからでしょ

27: 2017/09/07(木) 00:09:46.74 ID:W9P46VlJ

これ、大学院生の業績だよな？
凄いね、ノーベル賞ものだ

32: 2017/09/07(木) 00:16:26.36 ID:6KJP7FNs

>>27
限定条件がなければマジでノーベル賞級

ただ、実験とか現象と結びつかないと数理科学分野にカウントされてノーベル賞の対象にはならないかも

まあどのみちもらえたとして年齢的に30年後ぐらいだろう

38: 2017/09/07(木) 00:23:46.15 ID:q05Yqw1U

>>32
いや、この理論を実証する実験が出てくれば、それと一緒に受賞というパターンもある。