Teknoloji

Fizikçiler, Daha Doğru Saatler Evrendeki Daha Fazla Düzensizliği Ortaya Çıkarıyor

0

Doğru bir saatin fiyatı nedir? Entropi, yeni bir çalışma ortaya çıkardı.

Entropi – veya düzensizlik – bir saat her tıklandığında oluşur. Şimdi küçük bir saatle çalışan bilim adamları basit bir ilişki olduğunu kanıtladılar: Bir saat ne kadar doğru çalışırsa, o kadar fazla entropi üretir.

Oxford Üniversitesi’nden bir fizikçi olan ortak yazar Natalia Ares, Live Science’a “Saatinizin daha doğru olmasını istiyorsanız, bunun için para ödemeniz gerekir” dedi. “Zamanı her ölçtüğümüzde, Evrenin entropisini arttırıyoruz.”

İlgili: 7 günlük şeyin gizemli fiziği

Zaman içinde ilerledikçe, termodinamiğin ikinci yasası, bir sistemin entropisinin artması gerektiğini belirtir. “Zamanın oku” olarak bilinen entropi, fizikte belirli bir yöne gitme zamanını belirleyen birkaç nicelikten biridir – entropinin düşük olduğu geçmişten, yüksek olacağı geleceğe.

Evrende bu düzensizlik eğilimi, bileşenleri birbirinden ayırmak yerine birlikte karıştırmanın neden daha kolay olduğu veya kulaklık tellerinin neden pantolon ceplerinde bu kadar karmaşık bir şekilde birbirine karıştığı gibi birçok şeyi açıklıyor. Ayrıca entropi, zaman algımıza çok yakından bağlı olan bu büyüyen bozukluk sayesinde.

Kurt Vonnegut’un romanından ünlü bir sahne Mezbaha-Beş İkinci Dünya Savaşı’nı tersten oynayarak entropinin zamanın bir yönünü diğerine nasıl farklı bir şekilde gösterdiğini gösterir: Mermiler yaralı adamlardan emilir; yangınlar küçültülür, bombalar halinde toplanır, düzgün sıralar halinde istiflenir ve bileşik minerallere ayrılır; ve ters zaman oku, savaşın kargaşasını ve yıkımını ortadan kaldırır.

Zaman ve entropi arasındaki bu yakın bağlantı, bilim adamlarını onlarca yıldır büyüledi. Saatler gibi makineler de çevrelerine yayılan ısı şeklinde entropi üretirler.

Fizikçiler, küçük bir kuantum saatinin – oldukça düzenli aralıklarla sıçrayan lazerle soğutulan atomları kullanan bir tür atom saati – zamanı ne kadar doğru ölçerse daha fazla düzensizlik yarattığını kanıtladı.

Ancak şimdiye kadar, teoride kulağa iyi gelse bile, daha büyük, mekanik olarak daha karmaşık saatlerin daha doğru sonuçlar aldıkça daha fazla entropi yarattığını kanıtlamak çok zordu.

“Saatler bir şekilde küçük buhar motorları gibidir – zamanı ölçmek için onlara iş koymanız gerekir,” dedi Ares, “iş, saatler gibi mekanik cihazları çalıştırmak için gereken enerji aktarımıdır.”

“O normal tik, tik, tik takmak için makineyi çalıştırmalısınız. Bu da entropi üretimine yatırım yapmanız gerektiği anlamına gelir.”

Bu fikri test etmek için araştırmacılar, elektrik darbeleriyle titreştirdikleri iki küçük direk arasına gerilmiş 50 nanometre kalınlığında, 1.5 milimetre uzunluğunda bir zardan oluşan basitleştirilmiş bir saat inşa ettiler.

Ekip, her esnemeyi bir tik olarak sayarak, daha güçlü elektrik sinyallerinin saati daha düzenli ve doğru bir şekilde çalıştırdığını, ancak sisteme daha fazla ısı ve dolayısıyla daha fazla entropi eklemek pahasına gösterdi.

Entropi ve doğruluk arasındaki bu ilişkinin kuantum saatten çok daha büyük bir cihazda gerçekleştiğini görmek, araştırmacılara bulgularının evrensel olabileceğine dair güven verdi.

Belki de saatler herhangi bir entropi üretmediyse, ileri doğru yaptıkları kadar geriye doğru gitme olasılıkları da vardır ve ne kadar çok entropi üretirlerse, kekemeliklerden ve ters dalgalanmalardan o kadar çok korunurlar.

“Henüz kesin olarak bilmiyoruz, ancak bulduğumuz şey – hem saatimiz hem de kuantum saatler için – doğruluk ve entropi arasında orantılı bir ilişki olduğudur,” dedi Ares. “Diğer saatler için her zaman doğrusal bir ilişki olmayabilir, ancak doğruluk termodinamik yasalarıyla sınırlanmış gibi görünüyor.”

Araştırmacılar, gelecekte saatlerin ve diğer cihazların tasarlanmasında yararlı olmasının yanı sıra, bulgularını, termodinamiğin büyük ölçekli yasalarının küçük nano boyutlu cihazlara nasıl uygulandığının daha fazla araştırılması için zemin hazırladığını düşünüyor.

“Artık bu küçük cihazlar üzerinde o kadar çok kontrole sahibiz ve onları o kadar hassas ölçebiliyoruz ki, termodinamiği tamamen yeni bir ölçekte yeniden keşfediyoruz.” Dedi Ares. “Nano ölçekte Sanayi Devrimi gibi.”

Araştırmacılar bulgularını 6 Mayıs’ta dergide yayınladı Fiziksel İnceleme X.

İlgili içerik:

Fizikteki en büyük çözülmemiş gizemler

18 kez kuantum parçacıkları aklımızı uçurdu

Bu da ne? Fizik sorularınız cevaplandı

Bu makale ilk olarak Live Science tarafından yayınlandı. Orijinal makaleyi buradan okuyun.

.

Profesör

Büyük Çalışma, Enflamasyonun Depresyonun Temel Bir Özelliği Olabileceğini Buldu

Previous article

China Mars rover’ın iniş sahası jeologları neden heyecanlandırdı?

Next article

You may also like

Comments

Comments are closed.

More in Teknoloji