Откуда берется энтропия?

Казалось бы, простой вопрос — кинул монетку на стол и получил 1 бит энтропии. Но это требует наличие стола, монетки и броска. А откуда может взяться энтропия на самом базовом уровне мироздания, когда есть только элементарные частицы? Вот и получается, что этот вопрос является одним из важнейших открытых вопросов основ физики — на него нет общепринятого ответа. Однако есть пара противоположных точек зрения: квантовая и классическая.

1. Квантовый подход. Ответ: ниоткуда. Энтропия никогда не растет, она равна нулю для всей квантовой системы. Квантовая эволюция всегда унитарна, то есть обратима, фазовый объем постоянен, квантовая энтропия фон Неймана для чистого квантового состояния — строго ноль. Второму закону термодинамики это не противоречит, так как по нему в обратимых процессах энтропия как раз не растет.

Однако появляется положительная энтропия у подсистемы. Энтропия фон Неймана растет у приведенной матрицы плотности, которая описывает подсистему. В этом случае энтропия лишь кажущаяся, она является результатом незнания полной системы (энтропии запутанности). А полная энтропия всей Вселенной сохраняет нулевое значение. Вся Вселенная в этом случае является многими мирами Эверетта в суперпозиции. То есть в ней буквально просходит все везде и сразу, а наша кажущаяся реальность лишь результат неполноты знания. К слову, наша неполнота знаний может быть объективная, в частности возникать из-за наличия горизонтов событий, что объясняет её рост с увеличением космологического горизонта.

2. Классический подход. Энтропия наблюдаемого мира реальная, а не кажущаяся. Главное отличие в том, что никаких многих миров Эверетта не существует, как и волновой функции всей Вселенной. Вселенная является принципиально классическим объектом.

А что же тогда происходит с квантовой механикой? Ведь микромир описывается именно ей. Вводится так называемый разрез Гейзенберга: квантовая механика работает только для микромира, но начиная с некоего порога происходит так называемый коллапс (или объективизация), когда вся полная матрица плотности становится proper смесью. Именно в этот момент и рождается физическая энтропия, из которой состоит объективная реальность. Классический бит объективно возникает из квантового кубита при переходе с микро на макроуровень.

В отличие от квантового подхода тут есть фальсифицируемая гипотеза: порог коллапса должен быть количественным и универсальным. Можно сказать, что Heisenberg cut должен проходить где-то внутри Schrödinger's cat. Он либо есть и тогда классический подход доказывается, либо его нет и тогда побеждает квантовый подход.

Как вы знаете, я сторонник классического подхода и разрез Гейзенберга прогнозирую на 400 кубитах.

Также возможно, что оба подхода могут быть частично совмещены в варианте, когда классический подход описывает реальность, как подсистему внутри космологического горизонта. Тогда разрез Гейзенберга пролегает буквально на границе пространства.

А какой подход ближе вам?

#Энтропия@entropians
#КвантоваяФизика@entropians