元スレ【物理】量子力学から熱力学第二法則を導出することに成功～「時間の矢」の起源の解明へ大きな一歩～/東京大

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201 :

正直分からんから、日経サイエンスに解説が載るまで待つわ。Newtonには全く期待していない。

202 :

>>200
量子熱力学だな。ただしこれで終わったわけではないし、類似研究がたくさんある
>>193
そこまではいかない。ボルツマン定数と量子場の関係を解明できたら完全にノーベル

203 :

>>174みたいなレスを時々見るけどなんなんだ？
馬鹿の中に天才がいるかもしれない！ではどうにもならない。そんなの確率的に０でないのは当たり前。
何を主張してるのか分からん。

205 :

>>196
時間結晶は？

206 :

(´・ω・｀)全然わかんないけどすごいことっぽいのであげておこ！

207 :

量子力学ってよく分からないんだけど、
古典力学を別の観測点から、違う視点で見ているだけで、
本質はまったく同じだという気が昔からしてるんだよなぁ・・・

208 :

>>207
ニュートン力学も光速に比べて充分遅い運動であれば一般相対性理論と同一にあつかえるように、量子力学も同じ事ではないでしょうか？
たとえばフェルミ粒子で成立するパウリの排他律をクォークやそれ以下の世界でも成立させるために、
アインシュタインがマクスウェルの方程式を使って運動方程式を統合させたようなブレークスルーがあってもおかしくないと思います

209 :

>>101
エントロピー増大則は完全な非可逆じゃないし、今回の様に導出出来てもおかしくないと思う

210 :

これ以前に、熱力学と統計力学のエントロピーが同じだというのが納得できない。

211 :

>>210
ファーストの「エントロピー」という教科書読むといい
古い本だけどていねいに説明されてるよ

212 :

ローレンツ力のパラドックスを
相対論なしで説明できたなら
そっちのほうがはるかにインパクトがある。

213 :

>>212
その意味は？

214 :

共著者の沙川から伝言です。「量子力学から第二法則を導出」の意味を、少し詳しく（プロ向きに）説明させてください。
「量子力学から」は「（等重率の原理などの）統計力学の仮定を使わずに」という意味です。
カノニカル分布などは確率モデル（つまりマクロな物理量を計算するための処方箋）であり、
実際のミクロな量子状態がそうなっている保証はありません（詳しくは田崎さんの『統計力学』などを参照）。
この研究では熱浴がカノニカル分布であると仮定せず、単一のエネルギー固有状態の性質として、第二法則を証明しています。
エネルギー固有状態は純粋に量子力学の概念なので、「量子力学から」と言えます。
ここから、固有状態の重ね合わせや混合についても第二法則が示せます。
第二法則を満たさない例外的な固有状態もありえますが、その数が少ないことも証明しています。
これはdisorderのない量子多体系の性質として証明できます（弱い形のETH）。
（等重率の原理の強い表現である）ヒルベルト空間のtypicalityとは全く異なるものです。
「第二法則を」の部分は、「ゆらぎの定理」と呼ばれる熱ゆらぎの性質まで導出した点、
つまり熱力学第二法則の背後にある構造も含めて量子力学から出ることを示した点が重要です。
Random waiting timeと呼ばれる先行研究の手法では、これを示すことはできませんでした。
ちなみにこの「量子力学から第二法則を導く」という方向性は、
早くも2000年ごろに田崎さん @Hal_Tasaki が言い始めて、最近になってようやく世界的に重要性が認知されてきた話です。
今回の結果はこの方向性で初めて満足のいくものだと（僭越ながら）思っています。
http://twitter.com/iyodaeiki/status/905624560208306176

215 :

やっぱり素晴らしい業績なんだな

216 :

なんかあやしいわ
証明しました自称は、フェルマー大定理の証明にもよくあったよな

217 :

>>216
そういうことは論文を読んでから言おう
言ってるのは本人じゃなくて共著者だしな

218 :

>>1
そりゃ、「熱」　は時間が経てば　冷めるからね

何いまさら当たり前のこと言ってるの？ばかなの？

219 :

>180
熱力学・統計力学（古典統計力学、量子統計力学）に色々な法則があるんだけど
それら法則は、極々少数の原理（と数学）を仮定すればそこから導出することができる。
等重率の原理は言うなれば統計力学の前提で
なぜ原理が破れていないのか？という理由はあいまい

>1で重要なのはここ

>「量子力学から」は「（等重率の原理などの）統計力学の仮定を使わずに」という意味です。

で、統計力学の大元にあたる仮定を置かなくても、エントロピーやゆらぎに関する
法則が成り立つことを、量子力学の基本法則から（一定の条件を満たす系について）
一般的に導くことができた

220 :

>>216
> なんかあやしいわ
> 証明しました自称は、フェルマー大定理の証明にもよくあったよな

フェルマーの大予想の証明しました自称は素人ばかりだよ
だからその「証明」を発表する手段も自費出版の類ばかりでちゃんとした数学の論文誌ではない
逆に言えば、ちゃんとしたプロの数学者でフェルマーの大予想を証明しました自称やった人間はいない

今回のはプロの物理学者による証明で、更にその論文は一流の学術誌であるPRLの査読を通って掲載されている
つまりプロの物理学者でその方面に明るい数人の査読者が論文の内容は正しいと判断したということだ

プロの数学者は送られてきてもゴミ箱に速攻で投げ込んでいた
数学マニアという素人によるフェルマー大予想の自称証明とは全く違う

221 :

>>220
投稿は素人でもいいんだよ
しかし、アブストラクトかある程度の概要で普通はわかるからな
大体はすぐわかっちゃうデタラメだったわけだな
最低限関数論か代数幾何の概念で説明しなきゃ基本アウト

田崎教授って元々確か2ちゃんねらーだったよね？まあこの人の影響があるのはすぐわかる
統計力学を使わないとは言っても、結局平衡統計力学の理論が重要な参照項なのは間違いない
論文を読む人は田崎さんのテキストが必携だw

222 = 220 :

>>221
> 投稿は素人でもいいんだよ

建前上はね、だが現実には難しい
さらに言えば確かプレプリントの登録サイトであるArxivはアカポス（まあ企業の研究所でもＯＫだろうけど）に
就いていない人はプレプリントを上げられなかったはずなので、組織に所属しない全くの素人の数学ファンは
arxivにプレプリントを上げて批判を求めることはできなかったと思う（現在はルールが違ってるのかも知れないが）

> しかし、アブストラクトかある程度の概要で普通はわかるからな
> 大体はすぐわかっちゃうデタラメだったわけだな

その通り

> 最低限関数論か代数幾何の概念で説明しなきゃ基本アウト

これもその通り
フェルマー大予想に関して言えば、Wilesによる解決前からプロの数学者の中では初等的な証明は有り得ないという
コンセンサスがあり、他方、数学マニアが送り付けてくる自称「フェルマー大予想の解決」はすべて初等的なものばかり
なので、速攻でゴミ箱行きになったというわけだ

（大予想と同じく整数論における有名な定理の一つである素数定理について言えば、
この定理は初等的で無い概念を用いて証明されるのが普通だが、実はこの定理に関して言うと
初等的な概念だけでも証明できる。但し、素数定理の初等的な証明は初等的で無い証明よりもずっと読みづらいのだが、
いずれにしてもフェルマー大予想の場合は素数定理の証明のようなことは起こり得ないというのが
プロの数学者の間でのコンセンサスだったわけで、それに反する自称証明は即ゴミ箱行きというわけ）

それはともかく、今回のはちゃんとした雑誌の査読も通っているので出鱈目ということはまずないだろうね
ただ、本当にどのぐらい一般的な証明と言える（つまり仮定している事柄が少なくそれがもたらす制約が
実質上ないと言える）か否かは論文を実際に良く読んで詳細に検討しないと判断が付かない

ノーベル賞とかには縁のないタイプの業績だと思うが、証明の一般性が高ければ物理学の基礎にとっては
極めて重要な成果だと思う

余談：
量子力学の基礎に関する定理とか証明とかでノーベル賞の可能性があったとすればBellの不等式（Bellの定理）だろうね
J. S. Bell が存命ならそろそろノーベル賞かという話が出てきてただろうになあ
（それに実験的な検証を最初にやったAspectも一緒にノーベル賞をもらえた可能性が高い）
Bellがあの不等式を発表した時代に比べて、現代では量子情報とかの絡みで彼の不等式の重要性は格段に高くなったからね

223 :

> 量子力学だけに基づいて不可逆性の起源を理解する大きな一歩

タイムマシーンとか時間移動などは不可能という事なのだな。

224 :

＞１
ようは原子力村の工作活動でしょ？
記者、意味のないニュースをスレにするなっつーの！

225 :

>>224

この論文の意味は>>4だから、原子力村とか微塵も関係ない

226 :

すごくないよ
成功したという発表の九十五パーセントはフェイクだから

227 :

>>226
すくなくとも、
お前さんの脳の九十五パーセントはフェイクだと発表された事は素晴らしい成果だと思う

228 :

http://www.t.u-tokyo.ac.jp/foe/index.html
東大工学部プレスリリース
2017.09.06
量子力学から熱力学第二法則を導出することに成功〜「時間の矢」の起源の解明へ大きな一歩〜：物理工学専攻伊與田英輝助教、金子和哉さん（D1)、沙川貴大准教授
2017.08.28
鉄系超伝導体における新しい電子構造の発見－超伝導と共存する未知の秩序相－：物理工学専攻　下志万貴博助教（研究当時）、石坂香子准教授、物性研究所　辛埴教授ら
2017.08.21
量子力学的な作用による光電変換を実証－太陽電池や光検出器の高性能化に道－：物理工学専攻川崎雅司教授、十倉好紀教授ら
2017.08.21
非平衡で強相関物質の超伝導が強まるという原理を提唱－熱平衡では到達できない強い超伝導をレーザー照射により実現する方法を、スーパーコンピュータを駆使して発見－：物理工学専攻井戸康太さん（D3）、大越孝洋特任助教、今田正俊教授ら
2017.08.21
電子の粒子性と波動性の新たな狭間～粒子性を持つ絶縁体状態と波動性を持つ金属状態の間をゆっくりと行き来する電子の発見～：物理工学専攻鹿野田一司教授ら

229 = 228 :

>>228

全部物理工学科

東大工学部は全部物理工学科で良いよ

230 = 228 :

東大　現総長　物理工学科
志位和夫　　　物理工学科

東大工学部物理工学科のパフォーマンス凄い
機械工学とか土木工学とか偏差値あまり関係ないから
東大は物理工学や数理工学など地頭で差が付く分野に力を入れるべき

231 :

>>213
観測者の速度によって
電子の速度も変わるから、２つの電子流の間で
働くローレンツ力もかわってしまうという・・・

相対論では結局どんな速度で見ても
ローレンツ力とクーロン力の和は静止時のクーロン力になる。

相対論なしで正しいローレンツ力の解釈ができるかどうか。

232 :

>>231
だから「相対論無しで正しいローレンツ力の解釈ができる」ということに、どんな意味が有るのか？と言う事だろ

233 :

>>171
ノヴァいいよな
あのエピソードがあるからどんな非道行ってもお茶目に感じる

234 :

>>230
是非やってくれ

どうせ捏造と改竄しか出来ない東大医学部は病院諸共更地にして、

その資金を真面目な分野へ回した方がよほど人の為だ

236 :

光電化は熱力学と関係あるのは分かるけれど
光電作用は発熱を伴うし、電子を動かして発光もさせるから
量子力学とも関係あるらしいのは分かるけど
時間の矢についてはどうも眉唾だね
http://www.youtube.com/watch?v=jwQY0vOAiOQ&t=1289s

237 = 221 :

ざっと軽く見ただけだから偉そうなことは何も言えないけど、
やっぱり数学的には結構簡単というか、平衡統計力学とあまり変わらないよね
多体系というからもっと泥臭い解析地獄かと思ったんだけど、モデルの選び方がいいのか

238 = 221 :

あと時間の矢に関しては、本当に熱力学第二法則やエントロピーの話で十分なのか
個人的には疑問だね。自分なりのアイデアがあるからそれは書けないけど
はっきりしてきたのは、量子情報やヒルベルト空間の測度や熱力学のエントロピーが
基本的には同じような数学的対象として統合できるだろうということか

239 :

謎が多いな

240 = 232 :

>>235
いるよなあ。
自分では分かったつもりになって、２ちゃんでは偉そうに書くヤツ

242 = 227 :

>>241
ローレンツ力のパラドックスを相対論無しで解釈することがどれだけ意味深い事なのかを説明してあげれば良いのでは?

243 :

第二法則って熱いものと冷たいものを混ぜると中間の温度になるって奴だっけ
経験的にも直感的にも当たり前の事を第一原理から証明出来るってそんな凄い事なの
学問的には体系化しやすくなるから良いだろうけど

244 :

>>243
バカ発見

245 = 243 :

>>244
熱力学と量子力学は完全には理解出来なかったからバカなのはそうなんだけど、どう凄いのか教えて

246 :

>>243
そういう経験や直感だけだと扇風機を思いつくことはできるが
冷蔵庫やエアコンを思いつくことはできないのでは

247 :

>>245
熱力学や量子力学なんて関係ない。
経験則が定理として証明されることの意義が分からないなんて、学問向いてない。
数学の証明の意義も分からんのだろ？

248 :

>>247
横レスだが
数学での証明の意義と物理学での証明の意義とは全く異なるぞ

本質的に演繹的な学問である数学では、証明がない主張は予想や仮説あるいは場合によっては単なる願望に過ぎない
主張は証明されて初めて数学という学問体系の中で確固たる存在となる
もちろん予想や仮説が極めて興味あるものであったりそれが正しい場合には豊かな数学の発展が見込める場合、
予想や仮説が多くの優れた数学者の関心を惹き数学の発展に大きく寄与し貢献できることはフェルマー大予想や
リーマン仮説などで観察された通りだが、たとえそうであっても証明されていない予想や仮説では数学の中で
確固たる存在を持つことはできない

それに対して物理学は本質的に経験的で帰納的な学問であるのでそこで本質的に重要なのは
主張が演繹的に証明されることではなく、経験的につまり実験によって帰納的に実証されることだ

物理学で演繹的には…つまり数学の立場では…全く文句の付けようのない形で証明された主張（つまり数学での定理）に
なったが実験で反証されて棄却された主張なんてものは掃いて捨てるほどある

今回の証明が…直前の２つのパラグラフにもかかわらず…物理学において重要なのは、現象論の典型である
熱力学の基本法則がより根本的と看做されている量子力学より導出されるということは、物理学者が常に追い求めて来た
還元主義が熱力学に対しても成功したことになるからだ

アトミズム的発想に基づく統計力学から熱力学のエントロピーを導くのは昔からなされているが
その導出には様々な仮定があり決して自明に正しいと認められるものではなかったという憾みがずっとあった

249 :

>>248
長文だがこのスレで一番分かり易いな

250 :

ある意味、数学的にも単純に量子力学だけに帰着しないであろう量子重力理論が
かなり厄介ということでもある
量子重力理論次第では多体量子系の計算体系が大幅に変わってくる可能性が高いしね