นักฟิสิกส์ระบุความไม่แน่นอนที่ถูกมองข้ามในการทดลองในโลกแห่งความเป็นจริง เช่น แหนบแบบใช้แสง

(ข่าวนาโนเวิร์ค) สมการที่อธิบายระบบทางกายภาพมักจะถือว่าคุณลักษณะที่สามารถวัดได้ของระบบ เช่น อุณหภูมิหรือศักย์ทางเคมี เป็นต้น สามารถทราบได้อย่างแน่ชัด แต่โลกแห่งความจริงนั้นยุ่งเหยิงกว่านั้น และความไม่แน่นอนก็หลีกเลี่ยงไม่ได้ อุณหภูมิผันผวน เครื่องมือทำงานผิดปกติ สภาพแวดล้อมรบกวน และระบบมีการพัฒนาเมื่อเวลาผ่านไป กฎของฟิสิกส์เชิงสถิติกล่าวถึงความไม่แน่นอนเกี่ยวกับสถานะของระบบที่เกิดขึ้นเมื่อระบบนั้นมีปฏิสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อมของมัน แต่พวกเขาพลาดประเภทอื่นไปนานแล้ว กล่าวโดยศาสตราจารย์ David Wolpert จาก SFI และ Jan Korbel นักวิจัยหลังปริญญาเอกที่ Complexity Science Hub ในกรุงเวียนนา ประเทศออสเตรีย ในบทความใหม่ที่ตีพิมพ์ใน การวิจัยทบทวนทางกายภาพ (“อุณหพลศาสตร์ที่ไม่สมดุลของกระบวนการสุ่มที่ไม่แน่นอน”) นักฟิสิกส์คู่หนึ่งให้เหตุผลว่าความไม่แน่นอนในพารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์ซึ่งสร้างขึ้นในสมการที่ควบคุมพฤติกรรมที่มีพลังของระบบอาจส่งผลต่อผลลัพธ์ของการทดลองด้วย แหนบแบบใช้แสงซึ่งแสดงไว้ที่นี่เพื่อดักจับอนุภาคนาโน เป็นหนึ่งในระบบที่ได้รับผลกระทบจากความไม่แน่นอนประเภทหนึ่งที่นักฟิสิกส์พลาดไปนานแล้ว (ภาพ: Steven Hoekstra / Wikipedia CC BY-SA 4.0) “ในปัจจุบัน แทบไม่มีใครรู้เกี่ยวกับผลที่ตามมาของอุณหพลศาสตร์ของความไม่แน่นอนประเภทนี้ แม้ว่าจะหลีกเลี่ยงไม่ได้ก็ตาม” Wolpert กล่าว ในรายงานฉบับใหม่ เขาและ Korbel พิจารณาวิธีปรับเปลี่ยนสมการของอุณหพลศาสตร์สุ่มเพื่อรองรับสมการดังกล่าว เมื่อ Korbel และ Wolpert พบกันในเวิร์กช็อปเกี่ยวกับข้อมูลและอุณหพลศาสตร์ในปี 2019 พวกเขาเริ่มพูดถึงความไม่แน่นอนประเภทที่สองนี้ในบริบทของระบบที่ไม่สมดุล “เราสงสัยว่าจะเกิดอะไรขึ้นหากคุณไม่ทราบพารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์ที่ควบคุมระบบของคุณอย่างแน่นอน” นึกถึงคอร์เบล “แล้วเราก็เริ่มเล่นกัน” สมการที่อธิบายระบบทางอุณหพลศาสตร์มักมีคำศัพท์ที่กำหนดไว้อย่างแม่นยำสำหรับสิ่งต่างๆ เช่น อุณหภูมิและศักยภาพทางเคมี “แต่ในฐานะนักทดลองหรือผู้สังเกตการณ์ คุณไม่จำเป็นต้องรู้ค่าเหล่านี้เสมอไป” Korbel กล่าว ยิ่งไปกว่านั้น พวกเขาตระหนักว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะวัดพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น อุณหภูมิ ความดัน หรือปริมาตรได้อย่างแม่นยำ เนื่องจากข้อจำกัดในการวัดและความจริงที่ว่าปริมาณเหล่านี้เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว พวกเขาตระหนักดีว่าความไม่แน่นอนเกี่ยวกับพารามิเตอร์เหล่านั้นไม่เพียงส่งผลต่อข้อมูลเกี่ยวกับสถานะดั้งเดิมของระบบเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อการพัฒนาของมันด้วย มันเกือบจะขัดแย้งกัน Korbel กล่าว “ในทางอุณหพลศาสตร์ คุณถือว่ามีความไม่แน่นอนเกี่ยวกับสถานะของคุณ ดังนั้นคุณจึงอธิบายมันในลักษณะที่น่าจะเป็น และถ้าคุณมีอุณหพลศาสตร์ควอนตัม คุณจะทำเช่นนี้ด้วยความไม่แน่นอนของควอนตัม” เขากล่าว “แต่ในทางกลับกัน คุณถือว่าพารามิเตอร์ทั้งหมดทราบด้วยความแม่นยำที่แน่นอน” Korbel กล่าวว่างานใหม่นี้มีผลกระทบต่อระบบทางธรรมชาติและระบบทางวิศวกรรมหลายอย่าง หากเซลล์จำเป็นต้องรับรู้อุณหภูมิเพื่อทำปฏิกิริยาทางเคมี เซลล์นั้นจะถูกจำกัดในเรื่องความแม่นยำ ความไม่แน่นอนในการวัดอุณหภูมิอาจหมายความว่าเซลล์ทำงานได้มากขึ้นและใช้พลังงานมากขึ้น “ห้องขังต้องเสียค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมนี้เนื่องจากไม่ทราบระบบ” เขากล่าว แหนบออปติคัล เสนออีกตัวอย่างหนึ่ง เหล่านี้เป็นลำแสงเลเซอร์พลังงานสูงที่ได้รับการกำหนดค่าเพื่อสร้างกับดักสำหรับอนุภาคที่มีประจุ นักฟิสิกส์ใช้คำว่า "ความแข็ง" เพื่ออธิบายแนวโน้มของอนุภาคที่จะต้านทานการถูกกับดักเคลื่อนที่ เพื่อกำหนดการกำหนดค่าที่เหมาะสมที่สุดสำหรับเลเซอร์ พวกเขาจะวัดความแข็งอย่างแม่นยำที่สุดเท่าที่จะทำได้ โดยปกติแล้วจะทำการวัดซ้ำๆ โดยถือว่าความไม่แน่นอนเกิดขึ้นจากการวัดนั่นเอง แต่คอร์เบลและโวลเพิร์ตเสนอความเป็นไปได้อีกอย่างหนึ่ง นั่นคือความไม่แน่นอนเกิดขึ้นจากข้อเท็จจริงที่ว่าความแข็งนั้นอาจเปลี่ยนแปลงไปเมื่อระบบวิวัฒนาการ หากเป็นกรณีนี้ การวัดที่เหมือนกันซ้ำๆ จะไม่จับภาพได้ และการค้นหาการกำหนดค่าที่เหมาะสมที่สุดจะยังคงเป็นเรื่องยาก “หากคุณใช้โปรโตคอลเดิมต่อไป อนุภาคจะไม่จบลงที่จุดเดิม คุณอาจต้องออกแรงสักหน่อย” ซึ่งหมายถึงงานพิเศษที่ไม่ได้อธิบายไว้ในสมการทั่วไป ความไม่แน่นอนนี้สามารถเกิดขึ้นได้ทุกระดับ Korbel กล่าว สิ่งที่มักตีความว่าเป็นความไม่แน่นอนในการวัดอาจเป็นความไม่แน่นอนในพารามิเตอร์ที่ซ่อนอยู่ บางทีอาจมีการทดลองเกิดขึ้นใกล้หน้าต่างซึ่งมีดวงอาทิตย์ส่องแสง และทำซ้ำอีกครั้งเมื่อมีเมฆมาก หรือบางทีเครื่องปรับอากาศก็เริ่มทำงานระหว่างการทดลองหลายครั้ง เขากล่าวว่าในหลาย ๆ สถานการณ์ “การพิจารณาความไม่แน่นอนประเภทอื่นนี้เกี่ยวข้องกับการพิจารณา”

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai เพิ่มพลังให้กับตัวเอง เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตไอสตรีม. Web3 อัจฉริยะ ขยายความรู้ เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตESG. คาร์บอน, คลีนเทค, พลังงาน, สิ่งแวดล้อม แสงอาทิตย์, การจัดการของเสีย. เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตสุขภาพ เทคโนโลยีชีวภาพและข่าวกรองการทดลองทางคลินิก เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64416.php