Fizikçiler, optik cımbız gibi gerçek dünya deneylerinde gözden kaçan belirsizliği tespit ediyor

(Nanowerk Haberleri) Fiziksel sistemleri tanımlayan denklemler genellikle sistemin ölçülebilir özelliklerinin (örneğin sıcaklık veya kimyasal potansiyel) tam olarak bilinebileceğini varsayar. Ancak gerçek dünya bundan daha karmaşıktır ve belirsizlik kaçınılmazdır. Sıcaklıklar dalgalanır, cihazlar arızalanır, çevre müdahale eder ve sistemler zamanla gelişir. İstatistiksel fizik kuralları, bir sistemin çevresi ile etkileşime girdiğinde ortaya çıkan, sistemin durumuna ilişkin belirsizliği ele alır. Ancak SFI Profesörü David Wolpert ve Avusturya'nın Viyana kentindeki Karmaşıklık Bilimi Merkezi'nde doktora sonrası araştırmacı olan Jan Korbel, başka bir türü çoktan kaçırdıklarını söylüyor. yılında yayınlanan yeni bir makalede Fiziksel İnceleme Araştırması (“Belirsiz Stokastik Süreçlerin Dengesizlik Termodinamiği”), fizikçi çifti, sistemin enerjik davranışını yöneten denklemlerde yerleşik olan termodinamik parametrelerdeki belirsizliğin de bir deneyin sonucunu etkileyebileceğini savunuyor. Burada bir nanoparçacığı yakalayan optik cımbızlar, fizikçilerin uzun zamandır gözden kaçırdığı bir tür belirsizlikten etkilenen sistemler arasında yer alıyor. (Resim: Steven Hoekstra / Wikipedia CC BY-SA 4.0) Wolpert, "Şu anda bu tür belirsizliğin termodinamik sonuçları hakkında, kaçınılmaz olmasına rağmen neredeyse hiçbir şey bilinmiyor" diyor. Yeni makalede o ve Korbel, stokastik termodinamiğin denklemlerini buna uyum sağlayacak şekilde değiştirmenin yollarını düşünüyorlar. Korbel ve Wolpert, 2019'da bilgi ve termodinamik üzerine düzenlenen bir çalıştayda buluştuklarında, denge dışı sistemler bağlamında bu ikinci tür belirsizlik hakkında konuşmaya başladılar. "Sisteminizi yöneten termodinamik parametreleri tam olarak bilmiyorsanız ne olacağını merak ettik?" Korbel'i hatırlıyor. "Sonra oyun oynamaya başladık." Termodinamik sistemleri tanımlayan denklemler genellikle sıcaklık ve kimyasal potansiyeller gibi şeyler için kesin olarak tanımlanmış terimleri içerir. Korbel, "Fakat bir deneyci veya gözlemci olarak bu değerleri çok büyük bir kesinlikle bilmiyorsunuz" diyor. Daha da can sıkıcı olanı, hem ölçümün sınırlamaları hem de bu miktarların hızla değişmesi nedeniyle sıcaklık, basınç veya hacim gibi parametreleri kesin olarak ölçmenin imkansız olduğunu fark ettiler. Bu parametrelerle ilgili belirsizliğin yalnızca sistemin orijinal durumu hakkındaki bilgileri değil, aynı zamanda nasıl geliştiğini de etkilediğini fark ettiler. Korbel bunun neredeyse paradoksal olduğunu söylüyor. "Termodinamikte, durumunuz hakkında belirsizlik varsayarsınız, dolayısıyla onu olasılıksal bir şekilde tanımlarsınız. Ve eğer kuantum termodinamiğiniz varsa, bunu kuantum belirsizliğiyle yaparsınız” diyor. "Fakat diğer taraftan tüm parametrelerin tam bir kesinlikle bilindiğini varsayıyorsunuz." Korbel, yeni çalışmanın bir dizi doğal ve mühendislik sistemi için etkileri olduğunu söylüyor. Örneğin bir hücrenin bazı kimyasal reaksiyonları gerçekleştirmek için sıcaklığı algılaması gerekiyorsa, bu durumda hassasiyeti sınırlı olacaktır. Sıcaklık ölçümündeki belirsizlik, hücrenin daha fazla iş yapması ve daha fazla enerji kullanması anlamına gelebilir. "Hücre, sistemi tanımadığı için bu ekstra maliyeti ödemek zorunda" diyor. Optik cımbızlar başka bir örnek sunuyoruz. Bunlar yüklü parçacıklar için bir tür tuzak oluşturacak şekilde yapılandırılmış yüksek enerjili lazer ışınlarıdır. Fizikçiler, parçacığın tuzak tarafından hareket ettirilmeye direnme eğilimini tanımlamak için "sertlik" terimini kullanıyorlar. Lazerler için en uygun konfigürasyonu belirlemek amacıyla sertliği mümkün olduğu kadar hassas bir şekilde ölçerler. Bunu genellikle belirsizliğin ölçümün kendisinden kaynaklandığını varsayarak tekrarlanan ölçümler yaparak yaparlar. Ancak Korbel ve Wolpert başka bir olasılık daha sunuyor; belirsizlik, sistem geliştikçe katılığın kendisinin değişebileceği gerçeğinden kaynaklanıyor. Durum böyleyse, tekrarlanan aynı ölçümler bunu yakalayamayacak ve en uygun konfigürasyonu bulmak zor olacaktır. "Aynı protokolü yapmaya devam ederseniz parçacık aynı noktaya gelmez, biraz itmek zorunda kalabilirsiniz", bu da geleneksel denklemlerle tanımlanmayan ekstra iş anlamına gelir. Korbel, bu belirsizliğin her ölçekte ortaya çıkabileceğini söylüyor. Çoğunlukla ölçümdeki belirsizlik olarak yorumlanan şey, parametrelerdeki gizli belirsizlik olabilir. Belki de deney güneşin parladığı bir pencerenin yanında yapılmış ve hava bulutluyken tekrarlanmıştı. Ya da belki birden fazla deneme arasında klima devreye girdi. Pek çok durumda, "bu diğer tür belirsizliğe bakmak anlamlıdır" diyor.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64416.php