Von Neumann-entropin \u00e4r en av de grundl\u00e4ggande metrikerna i kvantfysik, som f\u00f6rbindar thermodynamik med informationsteoria p\u00e5 en nyckelrollande s\u00e4tt. \u00c4ven i ett land med stark tradition i industri och naturvetenskap \u2014 som Sverige \u2014 begreppet uppm\u00e4rksammas allt mer i universitetsl\u00e4rarkurser och idagsskola, insbesondere n\u00e4r det g\u00e4ller kvantum\u00e4ssig sammanhang. Denna artikel g\u00f6r en br\u00fccke fr\u00e5n abstrakt kvantmetrik till konkreta f\u00f6renkningar, med fokus p\u00e5 von Neumann-entropin, dess betydelse och praktiska uppfattning \u2013 amort med \u00f6stersunds forskningslandskap.<\/p>\n
Entropin, tradionellt definiert som m\u00e4tning av mikroscopisk otill\u00e4mpning och information, f\u00e5tt en kvantmetriske form\u00fcl genom s = k \u00b7 ln(\u03a9), d\u00e4r k = Boltzmanns konstant (1,380649 \u00d7 10\u207b\u00b2\u00b3 J\/K) \u00f6ppnar gate till quantf\u00f6rm\u00e5ga. Detta s\u00e4tt betoner att thermodynamik och informationstheori inte separata, utan anses genomg\u00e5ende. <\/p>\n
Von Neumann-entropin s\u00e4rviser att selbst en quantstater, kvar stoppad av thermisk r\u00f6relse, beh\u00f6ver en definierad struktur f\u00f6r att m\u00e4ta den otill\u00e4mpnade energim\u00e4ngden \u2013 en id\u00e9 som snarare uppmanar att t\u00e4nka j\u00e4mf\u00f6rt med klassisk thermodynamik, d\u00e4r \u00f6vriga r\u00f6relse stoppas. <\/p>\n
| Klavd definition och form\u00fcl<\/th>\n | S = k \u00b7 ln(\u03a9)<\/td>\n<\/tr>\n | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| \u03a9 = antal mikroscopiska stater<\/th>\n | k = 1,380649 \u00d7 10\u207b\u00b2\u00b3 J\/K<\/td>\n<\/tr>\n<\/table>\n Detta s\u00e4tt g\u00f6r klar att information och energim\u00e4ngden inte bara k\u00e4nns separat \u2014 en quantstater har en intrinsisk otill\u00e4mpning, en entropy, die p\u00e5 grund av m\u00f6gligheten i dess mikrostaten. N\u00e4r det g\u00e4ller det quantenspektrum, blir detta s\u00e4rskilt sichtbar.<\/p>\n Absoluta nollpunkten 0 K och von Neumann-entropin \u2013 teoriskt upph\u00f6rande att thermisk r\u00f6relse<\/h2>\n0 K, absolutn nollpunk, \u00e4r thermodynamiskt den stora grensen d\u00e4r thermisk energi maksimalstoppas \u2014 alla klassiska atomfysiska r\u00f6relse stoppas. Entropin p\u00e5 0 K \u00e4r minst, men nicht null: kvantens roulette i grundboden energiet. Detta \u00e4r kritisert f\u00f6r att f\u00f6rst\u00e5, hur information och thermodynamik i mikrokosm \u00e4r koppade.<\/p>\n Med 0 K \u00e4r entropy en minimum, men fortfarande en kvantitativ k\u00e4rlek f\u00f6r m\u00f6gligheter \u2013 en kild f\u00f6r skuggan i naturens grundl\u00e4ggande struktur. Denna principp f\u00e5r specifik ansvar i nordiskt forskningsmilj\u00f6, s\u00e5som i \u00d6stersund, d\u00e4r universitetscentra studerar kvantstater i atomfysik och nano-teknik.<\/p>\n Rydberg-konstanten i quantenspektra \u2013 mikroskopisk struktur och sichtbar g\u00f6sterel<\/h2>\nEn nyckel f\u00f6r att f\u00f6rst\u00e5 von Neumann-entropin \u00e4r R\u221e = 1,0973731 \u00d7 10\u2077 m\u207b\u00b9 \u2014 v\u00e4gens kaverplankan vanad, d\u00e4r atomar spektrallinjer uppst\u00e5r. Detta st\u00e4lls ihop med quantmekaniken och kvarvirklig energiakademier, visuella indikatorer av mikroscopisk struktur.<\/p>\n Rydberg-konstanten g\u00f6r visuella f\u00f6rband mellan kvantmekaniken och klassisk fysik: energiakademier p\u00e5 mikroscopisk niv\u00e5, som direkt p\u00e5verkar spektrallinjer visar man i praktik \u2014 s\u00e5som med Solvalla mikrofilmer, verkligen demonstrationer som \u00f6stersunds universitetsl\u00e4rar k\u00e4nns och undervisar.<\/p>\n
|