【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©2ch.net
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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
東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻の伊與田英輝助教、金子和哉大学院生、沙川貴大准教授は、マクロ（巨視的）な世界の基本法則で、不可逆な変化に関する熱力学第二法則を、ミクロな世界の基本法則である量子力学から、理論的に導出することに成功しました。
これは、極微の世界を支配する「量子力学」と、私達の日常を支配する「熱力学」という、二つの大きく隔たった体系を直接に結び付けるものです。
本研究では、量子多体系の理論に基づき、単一の波動関数（注４）で表される量子力学系において、熱力学第二法則を理論的に導きました。
従来の研究とは異なり、カノニカル分布などの統計力学の概念を使うことなく、多体系の量子力学に基づいて第二法則を導出したことが、本研究の大きな特徴です。
さらに、ゆらぎの定理と呼ばれる熱力学第二法則の一般化を、同様の設定で証明することにも成功しました。
本研究の成果は、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となるのみならず、冷却原子気体など高度に制御された量子多体系の非平衡ダイナミクスの理解にもつながると期待されます。
プレスリリース本文：/shared/press/data/setnws_201709061614152431248138_195100.pdf
Physical Review Letters：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.100601#fulltext
▽引用元：東京大学大学院工学系研究科 プレスリリース 2017.09.06
http://www.t.u-tokyo.ac.jp/soe/press/setnws_201709061614152431248138.html
http://www.t.u-tokyo.ac.jp/shared/press/images/setnws_201709061614152431248138_761028.jpg
＊ご依頼いただきました。 熱伝導のしくみを量子力学で説明できるなら物質特性を量子論で説明できるのか >>130
そんな賢くないのでよくわからないけど、単純に追い焚き機能に何か制限があったとして
室内や気温が寒かったらあまり意味がないでしょう
その制限は強弱や時間的なものとして
それより、問題はそういう状態に対応する波動関数の理論はどんなものかっていうね
結局統計力学分布を使わないとは言っても、あくまでも量子統計力学や量子情報踏まえないと
熱力学的な話にどうやって量子力学を当てはめるのか技術的にわかりにくいのはある
基盤は数学でいうと単にヒルベルト空間の測度と線形代数なんだけども >>1
これそんなにすごいのかなあ
量子統計力学なんて遥か昔から研究されて熱力学をミクロの観点から
すでに説明しているのにな。 なぜ時間は一方向にしか進まないのか? 東大が解明に向け前進 〜量子力学から熱力学第二法則の導出に成功
http://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/1079587.html
なんだ熱いコーヒーを何時でも飲みたいって話なのか >>132
ありがとう！ 質問ばかりですみません。
論文の最後の図2を見るとリープ・ロビンソン限界までに水色と緑のグラフがエントロピーが増大している。この水色と緑のグラフの意味、わかります？
あと図3ではリープ・ロビンソン時間よりも短い時間ではなりたっていたゆらぎが、限界を超えると熱浴の量子ゆらぎをうける。この水色と緑のグラフの意味、わかります？ 恐らく複雑な方程式を覚える代わりに、複数の方程式を覚えなくていいのか 哲学的には、時間や空間の前提としてなにがあるかはギリシャ時代から大きなテーマだった。 エントロピーの増大の変遷の様子が時間の矢だとすると時間があると思い込んでる
のは我々人間であって時間という物理量は存在しないことにならないか・・・ 時間なり空間を説明しようとすれば、その前提が必要なのだが
古来さまざまな説が主張されてきてる これは何の役に立つんだろ
極めると何にでも役に立つのかな >>1
非常な驚きだ
新学期の講義第一回で解説せなならん 凍土壁なんってやってるアホに教えてやれよ
３％の復興税が節減できる 専門家に聞いてみた。重要ではあるがN賞クラスではないとのこと
もちろん、俺レベルにはわからない（笑） >>150
そうなのか
門外漢からはとてつもなくすげえ研究成果のように見えるが 既知の問題を解くことが得意で想像力のない研究ばかりしている東大らしい発表
つまらない >>127
今まで熱力学のミクロは古典力学で考えてたけど量子力学でも成り立つことを確認したってことか
当たり前のことを確認しましたよってことかな >>156
新しいテクニックの誕生ということなのかな 公園にぶら下がってグルグル回る遊具があったんだが
回転方向を時間の進行方向として
ぶら下がってる子供の座標が現在点座標Aとし回転移動をしながら
非可逆的に起こりうる未来座標∞を通過するとするわ
でも遊具の輪っかにブレはあるわな
過去と未来がエンドレスにループしていて過去には戻れないが過去には進める
ブレなく回り続けることが出来れば壮大なスケールのタイムマシンと言えるかもだが
慣性によって回転運動を始めたのなら必ず回転にブレが出始める
未来から過去へループして訪れても君が生まれてない過去や
まったく違う歴史上を通過することになる
つまり何度過去と未来を繰り返そうが二度と同じ未来は訪れないかも知れない
慣性力が衰えて回転が破綻してくると輪の動きは大きく乱れだし有り得ない座標を結びだす
などとチンポ握り締めながら夢想
さあこくか ノヴァ博士が多いなｗ
銃夢火星戦記のムスターもすげえキャラで大好きだｗ 東大工物理工学の方が
東大理物理より、最近大活躍している
東大物理は素粒子に人と時間を取られすぎている >>155
ミクロにおいても時間の逆流が無いって事？ +++++++++++++++++++++++
自民党は民主主義を壊す。
売国安倍は憲法改正で国民主権と基本的人権
を奪うつもりだ。 ← 民主主義の崩壊
http://www.data-max.co.jp/280113_ymh_02/
↑ マスコミは 9条しか報道しないが 自民案
の真の恐さは21条など言論の自由を奪うこと
自民案が通ると 政府批判しただけで逮捕されるぞ！
http://blog.goo.ne.jp/kimito39/e/ec37220f64a8e1d6ed732dd0ab95cbf0
↑超危険な緊急事態条項で人権無視の内閣独裁に！
https://www.youtube.com/watch?v=h9x2n5CKhn8
上のビデオで 自民党は 国民に基本的人権
は必要ないと怖いことを平気で言う。
http://xn--nyqy26a13k.jp/archives/31687
↑ 都民ファーストも安倍と同じく 憲法改正で 人権
無視の大日本帝国憲法に戻すつもりだから
絶対に投票してはだめだ。 民主主義が崩壊する
http://blog.goo.ne.jp/ngc2497/e/8899f65988fe0f35496934dc972e2489
↑ ネトウヨ= 安倍サポーター工作員はネットで国民を騙す。
https://dot.asahi.com/aera/2016071100108.html?page=3
http://blog.goo.ne.jp/kimito39/e/c0dd73d58121b6446cf4165c96ebb674
↑ 安倍自民を操るカルト右翼「日本会議」は国民主権否定。
国民投票や選挙では自民党、維新、小池新党に絶対に入れるな。
+++++++++++++++++++++ 同じ量子でも前に見た時間結晶の話に比べると何だか夢がない話と思ってしまうのは私だけかニャー
【物理学】新物質「時間結晶」、2グループが生成に成功
http://egg.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1491859690 >>16
これでもう博士号もらえたようなもんじゃん。 >>160
必要があって研究するのと知的欲求に基づく研究だと進度が異なるのは当然
今回のテーマは量子情報処理のための必要に応じてでてきたもの
量子情報の散逸（エントロピー増大・熱平衡化）をどこまで防げるかが分野としての大きな課題
それが測定技術や制御技術の発展につながる
その中で系が大きくなると熱平衡になるという仮説(ETH)があって
小さな系にどこまで適用可能か判断しなきゃならないから孤立量子系からETHを組み立てる必要があった すごい研究だけど物理工学にやられちゃったね
理論物理の面々、今ごろ青ざめてるんじゃないかね >>7
現在は一瞬のうちに過去となり、誰もがいつかは死に
運命は人智を越えて荒れ狂う、それが当然といわんばかりに
私はそんなこの世の全てを憎む！熱力学第二法則を憎む！
火星大王とか、あそこら辺の内容好き。
作者の精神状態の悪さが逆に漫画の出来を良くしてたと思う。 うーむ、わからん。
熱雑音の原理を数学的に解明できるってこと？ 2ちゃんねるには、こんなに沢山のアインシュタイン並みの天才がいたのか。
アインシュタインは相対性理論を十代の頃に閃いて、学問業界の言葉を使って
証明するのに30年近く掛かったらしいぞ。
世間の一般ボンクラ人間が基準になっているので、馬鹿基地外扱いされている人にも
大天才がいるかもしれない、予言や閃きも、まだ、学問的に証明されていないだけで
真理かもしれない。 アインシュタインの最大の発見はテンソル計算におけるアインシュタインの規約の発見だとｗ >>174
アインシュタインは神様を信じていて、神様の言う通りに世の中は進むって考え方だから、神などいない確率が世の中を決めるって量子力学を主張する物理学者と喧嘩してたって話はどっかで見た気がする。
で、量子力学の世界では理論的に時間は逆流するのに、熱力学では時間は逆流しないから、これも争いがあって、キノコタケノコ論争みたいになっているんだよね。
で、この研究は量子力学のミクロの世界でも時間は熱力学の法則に従って逆流しないってのを証明できるかもしれないって事なんかな？
上でレスしている賢い人達と違ってネットで真実wレベルなんで、一気に庶民レベルになってすまんがw >>177
量子力学から導出ね。熱力学に従ってではなく >>1
いやいやいやいやいや、、、
そもそも量子力学って完成された理論じゃないでしょ？
観測問題とか解決できてるわけ？
神様にサイコロふらせちゃってるしさ。。。
実験的に正しいこと、数式が正しいことはわかってるけど、理解はすすんでるのか？
熱力学(経験則)と繋げたことは立派と思うけど、ある程度(数式の上で)当たり前の帰結じゃん。
なんでこのスレの住人が騒いどるのかわからん。。。
あっごめん、横レスです。。。
レス読んでたら、この人、工学系なのね。。。
じゃあ、何も問題ない 笑
うん、すごい業績と思う。 >>178
エロい人、ありがとう。
量子力学から熱力学第二法則が正しい事を導出したって事ですか？
アホな庶民も興味あるからご教授をm(_ _)m >>179
完成された理論って何をもって完成と言ってるんだ？
物理学において｢完全｣なんてあり得ないぞ？
おおよその事象を上手く説明出来るから理論として採用されてるものばかりだ
量子力学もそう
研究が進んだらどこかでひっくり返るんじゃないか？と言うのなら
今まさに重力ですらひっくり返りそうだし
その方が上手く説明出来るならそちらを採用する
それが物理学だぞ >>119
全くの素人だが、重力を電弱強と統合するのは無理筋じゃないかと思う
統合するには別の力の存在が必要なんじゃないかと直感が囁く
人類がまだ気付いてない何かの力 >>189
> 統合するには別の力の存在が必要なんじゃないかと直感が囁く
> 人類がまだ気付いてない何かの力
ご名答。 >>177
時代的な背景もあるのだろうけど
量子力学の黎明期の研究者は仏教に量子力学との親和性を見出だしていたみたいだよ >>184
それ以前に、重力の理解が間違っていたら、前提からやり直しになるんだよね。
重力の解明が先 >>26
別に経験的な理論が基礎的な法則から導出されても残念がる必要はないさ。
エントロピーの増大が、量子力学から説明できたとしても、それは前提が必要だから、前提が違えばエントロピーの減少もありうるだろう。
相対性理論から、万有引力が説明されて、そこから重力の存在が証明されたとしても、無重力空間があっていけないわけではないよ。 >>54
そろそろ相手の方が自分より色々わかってるということを理解しような。 >>150
そのレスが本当か、専門家というのが何かわからないけど、まあ妥当な評価
>>169
それは微妙だな。「自分はそれどころじゃないが誰かやっといて」的な問題かなとは思う
もう少しリアルな感覚としては、「まだ寝かせてもいい問題」というのがあるかな
量子論自体わからないことだらけだし、相変わらず「一般統計力学」の建設にも
程遠い。既成の統計力学を仮定しないとはいえ、これも十分統計力学の問題の一種に入る 歴史的な話を除けば、力の統一からあらゆる現象論を説明できるか、というのが統計力学
暫定的でもこういうモデルをいくつか証明しておくと、より強い統計力学の構築に役立つ 勃起したおちんぽが使っていないのに縮んでしまったんですよね
精を吐き出していないのにね
するというと、勃起は現実だったのかね
それとも勃起はしていなくてそう見えた見せかけだったのかね
でもね
水面のさざ波だったと思うんですよ
波のね山の部分だったのではと、そう思うと動いているんですね
波紋が拡がっていく、つまり時間が動いているように見えますね ボルツマン定数と分布が
直接求められるってことでいいのかな？ 物事はすべて秩序から混沌に向かって動いていくんだよ その逆は無い >>184
素人は黙ってろ ｶｰｯ(ﾟДﾟ≡ﾟдﾟ)､ﾍﾟｯ 熱力学と量子力学を合わせた呼び名は
熱量子力学？
量子熱力学？ 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。 >>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 >>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。 １＋１＝＞２＝＞ｘ＋ｙ(無限性)
閃いた！？ ・・・・気分になった (´・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！ 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・・・ >>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 
>>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 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。 >>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 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。 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。
https://twitter.com/iyodaeiki/status/905624560208306176 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 >>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 >>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？ >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 >>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 >>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 >>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 > 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。 ＞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！ >>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 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 >>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 https://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 >>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 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 >>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。 ■ このスレッドは過去ログ倉庫に格納されています
