Квантовая стрела времени

Большинство фундаментальных законов физики остаются неизменными при замене направления времени на противоположное. В связи с этим возникает вопрос о том, как природа выбирает конкретное направление физической эволюции. Одним из популярных подходов является термодинамическая стрела времени, в котором направление времени определяется направлением роста энтропии (увеличением беспорядочности). Однако для малых систем, имеющих квантовые свойства, возможна суперпозиция состояний с ростом и уменьшением энтропии, что размывает понятие термодинамической стрелы времени. G. Rubino, G. Manzano и C. Brukner показали [15], что, несмотря на указанную суперпозицию, можно ввести понятие о термодинамической стреле времени на квантовом уровне, если дополнительно измерять диссипативную работу W_diss=W-ΔF (обычная работа минус разность свободных энергий), связанную с суммарным производством энтропии. В зависимости от соотношения этой величины и температуры T, выбирается то или иное направление, соответствующие классическому понятию о стреле времени. При W_diss/(k_BT)>>1 выбирается одно направление, а при W_diss/(k_BT)<<-1 — другое. Однако, если W_diss/(k_BT)≈1, то два направления интерферируют. В этом случае для флуктуаций W нет классического (не квантового) аналога. [15] Rubino G, Manzano G, Brukner C Communications Physics 4 251 (2021)