ลองจินตนาการถึงเสียงนาฬิกาที่กำลังเดิน แต่ละติ๊กใช้เวลาเท่าไร? สำหรับนาฬิกาที่ดี คำตอบควรเป็น 1 วินาทีเพื่อความแม่นยำ หากเราต้องการทำให้นาฬิกามีความเที่ยงตรงมากขึ้น กฎของอุณหพลศาสตร์กำหนดให้เราต้องทำงานมากขึ้น และปริมาณความร้อนทิ้งที่กระจายสู่สิ่งแวดล้อมจะต้องเพิ่มขึ้นเพื่อชดเชยเห็บที่มีลำดับสูง ในที่สุด สิ่งนี้นำเราไปสู่ผลลัพธ์ที่น่าประหลาดใจแต่หลีกเลี่ยงไม่ได้
นั่นคือ ยิ่งเรา
สร้างนาฬิกาของเราได้ดีเท่าไร เราก็ยิ่งเพิ่มความไม่เป็นระเบียบหรือเอนโทรปีของจักรวาลมากขึ้นเท่านั้น
ในปี 2560 นักฟิสิกส์แสดงให้เห็นว่าความแม่นยำของนาฬิกาควอนตัมนั้นแปรผันโดยตรงกับเอนโทรปีที่สร้างขึ้น ตอนนี้ นักวิจัยในสหราชอาณาจักรและออสเตรียได้ค้นพบว่านาฬิกาคลาสสิกระดับนาโน
มีความสัมพันธ์เชิงสัดส่วนที่คล้ายคลึงกัน ผลงานที่ตีพิมพ์บอกเป็นนัยว่าไม่เพียงแต่การวัดเวลาจำเป็นต้องเพิ่มค่าเอนโทรปีบางส่วนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความสัมพันธ์ที่แน่นอนระหว่างความแม่นยำของเข็มนาฬิกากับค่าเอนโทรปีที่เกิดขึ้นอาจเป็นแง่มุมสากลของการบอกเวลา ผลที่ได้อาจเกี่ยวข้องกับ
เครื่องยนต์ความร้อนระดับนาโนซึ่งทำงานในลักษณะเดียวกับนาฬิกา และเทคโนโลยีที่ขึ้นอยู่กับการบอกเวลาที่แม่นยำ การซิงโครไนซ์ควอนตัมและคลาสสิกการทดสอบความเชื่อมโยงระหว่างความถูกต้องและค่าเอนโทรปีนั้นทำได้ยากในระบบแบบคลาสสิก เนื่องจากการติดตามการถ่ายเทความร้อน
และการทำงานทำได้ยาก เพื่อเอาชนะอุปสรรคนี้และทีมงานของเธอที่มหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ดได้ทำงานร่วมกับเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัย เพื่อสร้าง “นาฬิกานาโน” เชิงกลที่เรียบง่าย ประกอบด้วยเมมเบรนที่ขับเคลื่อนด้วยสนามไฟฟ้า การกระจัดของเมมเบรนขณะที่มันกระดิกขึ้นลงจะถูกบันทึกไว้
และการกระดิกแต่ละครั้งจะถูกนับเป็นเข็มนาฬิกา นาฬิกามีเอาต์พุตที่เป็นประโยชน์ – รถไฟของเห็บ – โดยเพิ่มความผิดปกติของสภาพแวดล้อมโดยการให้ความร้อนแก่วงจรที่เชื่อมต่อกับเมมเบรน ระบบนาโนสเกลนี้ใหญ่เกินกว่าจะวิเคราะห์ควอนตัมเชิงกลได้ และมันยังแตกต่างอย่างสิ้นเชิงกับนาฬิกาควอนตัม
ที่ศึกษา
ก่อนหน้านี้ อย่างไรก็ตาม นักวิจัยพบความสัมพันธ์แบบเดียวกันระหว่างความแม่นยำและเอนโทรปีเช่นเดียวกับในนาฬิกาควอนตัม ความสัมพันธ์ระหว่างความแม่นยำของสัญญาณนาฬิกากับค่าเอนโทรปีของเสียในการทดลองยังสอดคล้องกับแบบจำลองทางทฤษฎีของนักวิจัยอีกด้วย ซึ่งยืนยันว่ารูปแบบนี้
สามารถใช้ได้กับแบบจำลองคลาสสิกและควอนตัม นิยามใหม่ที่ดีที่สุดแม้ว่านักวิจัยจะทดสอบความสัมพันธ์ระหว่างเอนโทรปีและความแม่นยำสำหรับการใช้งานนาฬิกาคลาสสิกเพียงอย่างเดียว แต่พวกเขาอ้างว่าความคล้ายคลึงกันกับผลควอนตัมบ่งชี้ว่ามันอาจเป็นจริงสำหรับนาฬิกาใดๆ
นักวิจัยยังแนะนำให้นิยามนาฬิกาที่ “เหมาะสมที่สุด” เสียใหม่ โดยเป็นนาฬิกาที่มีความแม่นยำสูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้โดยมีการกระจายตัวของเอนโทรปีน้อยที่สุด (ตามความสัมพันธ์ที่ค้นพบระหว่างความแม่นยำและเอนโทรปี) โดยไม่ขึ้นกับรายละเอียดทางกายภาพของนาฬิกา
การเขียน
ในบล็อกวิทยาศาสตร์ของอ็อกซ์ฟอร์ด แนะนำว่าความสัมพันธ์ระหว่างความแม่นยำและเอนโทรปี “อาจใช้เพื่อเพิ่มความเข้าใจของเราเกี่ยวกับธรรมชาติของเวลา และข้อจำกัดที่เกี่ยวข้องในประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ระดับนาโน” คำถามเปิดที่สำคัญข้อหนึ่งเกี่ยวข้องกับสิ่งที่เรียกว่า
“ลูกศรแห่งเวลา” แสดงออกอย่างไรในสเกลขนาดเล็กและสเกลควอนตัม ลูกศรของเวลามักถูกกำหนดให้เป็นทิศทางที่เอนโทรปีเพิ่มขึ้น ในทางกลับกัน นาฬิกาทั้งหมดใช้การเพิ่มเอนโทรปีในบางรูปแบบเพื่อหาปริมาณเวลาที่ผ่านไป ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับการวัดเวลาสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่
เมื่อมีการสั่งการด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า ต้นกำเนิดของปรากฏการณ์การทำลายล้างนี้เกิดจากปฏิกิริยาทางกลเชิงควอนตัมระหว่างสปินของอิเล็กตรอนกับโมเมนต์แม่เหล็กของอะตอม ต่ำกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านของตัวนำยิ่งยวด “ปฏิสัมพันธ์การแลกเปลี่ยน” นี้พยายามจัดคู่คูเปอร์ การแลกเปลี่ยนปฏิสัมพันธ์
จึงกำหนดข้อจำกัดที่เข้มงวดในการมีอยู่ของตัวนำยิ่งยวด อย่างไรก็ตาม ผลึกตัวนำยิ่งยวดที่มีโครงตาข่ายย่อยต้านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของอะตอมธาตุหายากสามารถดำรงอยู่ได้ วัสดุดังกล่าวชนิดแรก ได้แก่ สารประกอบ ของธาตุหายาก และโมลิบดีนัมซัลไฟด์ ถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2518
โดยกลุ่มที่มหาวิทยาลัยเจนีวา สองปีต่อมาซึ่งขณะนั้นอยู่ในรัฐนิวเจอร์ซีย์ และเพื่อนร่วมงานพบพฤติกรรมเดียวกันในชุดโลหะผสมโรเดียม-บอไรด์ ตัวนำยิ่งยวดของสารประกอบเหล่านี้ส่วนใหญ่ต่ำกว่าอุณหภูมิวิกฤตระหว่าง 2 K และ 10 K และผ่านการเปลี่ยนเฟสแม่เหล็กในช่วง การทดลอง
การกระเจิงของนิวตรอนได้ยืนยันว่าเฟสตัวนำยิ่งยวดของสารประกอบเหล่านี้เกือบทั้งหมดมีคำสั่งต้านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าระยะไกล แท้จริงแล้ว ตัวนำยิ่งยวดและสารต้านสนามแม่เหล็กสามารถอยู่ร่วมกันได้อย่างสันติ เพราะโดยเฉลี่ยแล้ว โมเมนต์แม่เหล็กในสารประกอบเหล่านี้แทบไม่มีผลกระทบต่อคู่คูเปอร์
กล่าวคือ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างการแลกเปลี่ยนเป็นศูนย์ ความขัดแย้งภายในแต่ตัวนำยิ่งยวดและเฟอร์โรแมกเนติกจะอยู่ร่วมกันได้หรือไม่? คำตอบสำหรับคำถามนี้น่าสนใจกว่ามาก ข้อมูลบางอย่างสามารถพบได้ในเออร์เบียม โรเดียม บอไรด์ และโฮลเมียม โมลิบดินัม ซัลไฟด์ ตัวนำยิ่งยวดของวัสดุทั้งสองนี้
จะถูกทำลายโดยการเริ่มต้นของการเปลี่ยนเฟสเฟอร์โรแมกเนติกลำดับที่หนึ่ง กับภาระความร้อนส่วนเกินหรือการก่อตัวของคอนเดนเสทจากการแช่แข็งจำนวนมาก แต่ต่ำพอเกี่ยวกับความเชื่อมโยงของความร้อน งาน และลูกศรของเวลา
