Dvě století fyziky postavená na vratkých základech.
Po více než 200 let vysvětlovala termodynamika, proč motory běží a proč ledničky chladí. Je spojen s každodenním životem, protože začal jako inženýrský nástroj. Lidé chtěli maximalizovat tepelnou účinnost. Jen. Ale základní matematika nebyla nikdy dostatečně přísná.
Nyní se to mění.
Brian Roberts z London School of Economics tuto teorii přeskupuje. Tradiční postupy zahazuje. Místo toho používá výkonný aparát kvantové teorie pole. Tohle je ústup. Tučné.
“V termodynamice existují dvě úrovně,” říká.
Roberts rozděluje svět na přístupný a nepřístupný. Představte si píst motoru. Můžete si to vzít. Pohyb. Tohle je práce. Skutečná, hmatatelná manipulace. Pak je tu horko. Vyhozená energie. Teplo je těžko zjistitelné. Nemůžeš to držet jako hasák. Roberts tomu říká latentní energie.
Standardní učebnice považují práci a teplo za stejné veličiny. Stačí je složit. Roberts nesouhlasí. Vidí hierarchii.
Zde vstupuje do hry teorie rozchodu.
Představte si koule kutálející se po podlaze. Vypadají identicky. Identické bílé skořápky. Ale hluboko uvnitř každá kulička obsahuje jedinečnou barvu. Tato barva není vidět. Na bruslení se můžete jen dívat.
Roberts zobrazuje termodynamiku přesně stejným způsobem. Viditelný pohyb? Toto je pozorovatelný prostor. Skryté barvy? Prostor paprsku. Jedno se promítá do druhého. Jako stín odhalující tvar předmětu, který jej vrhá.
Na tom záleží.
Teplota a entropie? To už nejsou vágní pojmy. Roberts je definuje prostřednictvím této geometrické projekce. To funguje pro motory automobilů. To funguje i pro černé díry. Hladší uplatňování pravidel tam, kde dříve žádná neexistovala.
Zní to jako čistá abstraktní matematika?
Možná, ale ne na dlouho. Naznačují to již experimenty s molekulárními přechody. Navrhují termodynamickou verzi Aharonov-Bohmova efektu. V kvantové mechanice vnímají nabité částice skrytá magnetická pole, se kterými by teoreticky neměly interagovat. Teplo dokáže něco podobného. Skryté proměnné, které se objevují ve fyzické realitě.
Roberts to prezentoval na konferenci v Irvine 16. června. Reakce byla pozitivní. Lucas Celeri z Federální univerzity v Goiás v Brazílii si myslí, že nápad je krásný.
Má obavy z kvantové termodynamiky. Definice jsou matoucí. Kolem se vznáší příliš mnoho verzí „práce“ a „tepla“. Teorie měřidel může konečně přinést pořádek. Celeri a jeho tým už vidí výsledky. Standardní kvantové výsledky jsou v souladu s novým modelem.
Hlavní test zůstává.
Speciální teorie relativity. Einsteinova pravidla. Jejich spojení s termodynamikou je notoricky obtížné. Klasická matematika má problémy. Celeri má podezření, že měřidla odvádějí lepší práci. Matematika se blíží fyzice.
Nebo ne.
Čas ukáže, zda stíny mohou vysvětlit světlo.
