Слово «квантовый» происходит от латинского слова *quantum*, означающего «сколько» или «определённая порция». В научном контексте термин «квантовый» используется для описания явлений, происходящих на уровне атомов и элементарных частиц, где классическая физика перестаёт быть применимой. Квантовый мир подчиняется законам квантовой механики — фундаментальной теории, объясняющей поведение материи и энергии в малых масштабах.
") теорией и термодинамикой. Исследователи из Нагойского университета в Японии и Словацкой академии наук продемонстрировали, что, несмотря на возможность гипотетического нарушения второго закона термодинамики в рамках квантовой [теории](https://hanga.su/glossary/theory "Теория – это фундаментальная часть науки, которая объясняет наблюдаемые явления и помогает предсказывать будущие события. Она создаётся на основе тщательных исследований, экспериментов и анализа данных. Теория – это больше, чем просто идея; она должна быть проверяема, объяснять существующие факты и быть способной к развитию.
"), реальные квантовые процессы могут быть реализованы без этого нарушения. Открытие, опубликованное в npj Quantum Information, подтверждает гармоничное сосуществование квантовой механики и термодинамики, подчеркивая их логическую независимость и совместимость. Этот прорыв открывает перспективы для дальнейшего развития квантовых технологий, включая квантовые вычисления и наномасштабные термодинамические системы. Второй закон термодинамики является одним из фундаментальных законов физики. Он утверждает, что [энтропия](https://hanga.su/glossary/entropy "Энтропия — это фундаментальная физическая величина, характеризующая степень неупорядоченности системы и направление протекания процессов. Впервые она была введена в термодинамике для описания необратимости тепловых явлений и стала ключевым понятием второго закона термодинамики.
") системы никогда не уменьшается самопроизвольно, а процессы, при которых система переходит в более упорядоченное состояние без внешнего воздействия, невозможны. Этот принцип также определяет невозможность создания вечного двигателя второго рода, который мог бы бесконечно генерировать энергию без затрат. Тем не менее, несмотря на свою фундаментальность, второй закон часто подвергается дискуссиям, особенно в контексте квантовой механики. Одним из ключевых вопросов в изучении второго закона является [парадокс](https://hanga.su/525,2025 "Квантовая энтропия и путешествия во времени | Разгадка парадокса дедушки") «демона Максвелла». В этом мысленном эксперименте, предложенном Джеймсом Клерком Максвеллом в 1867 году, гипотетический демон управляет молекулами газа, разделяя их на быстрые и медленные. Это приводит к образованию температурного градиента без затрат [энергии](https://hanga.su/glossary/energy "Энергия — одно из ключевых понятий физики и фундаментальная характеристика материи. Она выражает способность системы совершать работу, создавать движение или вызывать изменения в окружающем мире. Энергия существует в различных формах — механической, тепловой, электрической, химической, ядерной и других — и может переходить из одной формы в другую, но никогда не исчезает, что отражает закон сохранения энергии.
"), что, на первый взгляд, противоречит второму закону термодинамики. Физики долго искали объяснение этому парадоксу, и одним из решений стало представление о необходимости затраты энергии на стирание информации, накопленной демоном, что компенсирует кажущееся нарушение закона. В новой работе исследователи разработали математическую модель «демонического двигателя», основанную на квантовой теории инструментов. Эта структура была введена в 1970-х годах для описания наиболее общих форм квантового измерения. Модель состоит из трех этапов: демон сначала измеряет целевую систему, затем использует [информацию](https://hanga.su/glossary/information "Информация – основа познания, связующая науку, технологии и общество. Она представлена в виде данных, сигналов, знаний и сообщений, передающихся от источника к получателю с помощью различных носителей. В природе информация кодируется ДНК, в технологиях – цифровыми системами, а в культуре – языками и символами.
") для извлечения работы, а после этого стирает свою память, взаимодействуя с тепловой средой. Этот процесс позволил исследователям рассчитать точные уравнения для работы, затрачиваемой демоном, и работы, которую он извлекает, выражая их в терминах квантовой информации, таких как энтропия фон Неймана и прирост информации Грюневольда-Одзавы. Результаты показали, что в определенных условиях, допускаемых квантовой механикой, может наблюдаться кажущееся нарушение второго закона термодинамики. Однако исследователи подчеркивают, что это не означает фактического нарушения закона. На практике [квантовая](https://hanga.su/glossary/quantum "Квантовая физика — это фундаментальная область науки, исследующая поведение частиц на мельчайших уровнях, где классическая механика перестает работать. Принципы квантовой суперпозиции, запутанности и туннельного эффекта лежат в основе множества современных технологий, включая квантовые компьютеры, сенсоры и криптографию. Квантовые системы способны обрабатывать информацию на порядки быстрее традиционных компьютеров, а квантовая связь предлагает абсолютную защиту данных.
") [теория](https://hanga.su/glossary/theory "Теория – это фундаментальная часть науки, которая объясняет наблюдаемые явления и помогает предсказывать будущие события. Она создаётся на основе тщательных исследований, экспериментов и анализа данных. Теория – это больше, чем просто идея; она должна быть проверяема, объяснять существующие факты и быть способной к развитию.
") остается совместимой с термодинамическими принципами, и все реальные процессы могут быть реализованы без нарушения второго закона. Это означает, что квантовая механика и термодинамика логически независимы, но в то же [время](https://hanga.su/glossary/time "Время — это фундаментальная физическая величина, описывающая последовательность событий и меру их длительности. В научной картине мира время рассматривается не как абстрактная категория, а как измеримый параметр, связывающий процессы и определяющий порядок их развития. В классической механике время протекает равномерно и независимо от наблюдателя, однако теория относительности существенно расширила эти представления: скорость движения и гравитация способны изменять течение времени, что подтверждено экспериментально.
") не противоречат друг другу. Данное открытие подчеркивает, что второй закон термодинамики не является абсолютным ограничением для квантовых процессов, а скорее описывает макроскопическое [поведение](https://hanga.su/glossary/behavior "Поведение – это способ, с помощью которого живые организмы адаптируются к окружающей среде, взаимодействуют друг с другом и реагируют на внешние стимулы. От элементарных движений клеток до сложных социальных структур у животных – каждый аспект поведения раскрывает удивительные механизмы выживания и адаптации.
") систем. Это имеет важное значение для будущих разработок в области квантовых технологий, таких как квантовые вычисления и наномасштабные двигатели. Понимание пределов термодинамики в квантовых системах может помочь в разработке новых методов управления энергией на наноуровне и повысить эффективность будущих технологий. Таким образом, это исследование не только углубляет понимание фундаментальных законов природы, но и открывает новые перспективы для применения квантовых эффектов в термодинамике. Осознание того, что квантовые процессы могут быть реализованы без нарушения второго закона, позволит ученым разрабатывать новые подходы к управлению энергией в квантовых системах, расширяя границы возможного в современной физике. **Ссылка:** «Универсальная справедливость второго закона информационной термодинамики» [ DOI: 10.1038/s41534-024-00922-w.](https://dx.doi.org/10.1038/s41534-024-00922-w "DOI: DOI: 10.1038/s41534-024-00922-w") - [ Исследования ](https://hanga.su/research) - [ Космос ](https://hanga.su/space) - [ Физика ](https://hanga.su/physics) - [ Химия ](https://hanga.su/chemistry) - [ Квантовые технологии ](https://hanga.su/quantum-technologies) - Понравилось: 0 - Связанные материалы: [Внутри протона: самые мощные силы во Вселенной стали видимыми](https://hanga.su/774,2025)| [Граница между квантовым и классическим миром: от микрочастиц до макроскопической реальности](https://hanga.su/1588,2026)| [Какая интерпретация квантовой механики наименее абсурдна и почему этот вопрос до сих пор открыт](https://hanga.su/1583,2026)| [Квантовая запутанность: от телепатии частиц к интернету будущего и новым загадкам мироздания](https://hanga.su/1487,2025)| [Квантовая механика и сознание: где наука встречается с философией](https://hanga.su/1589,2026)| [Квантовая механика нарушает предел Карно: как микродвигатели будущего превзошли второй закон термодинамики](https://hanga.su/1409,2025) - Похожие материалы: [Квантовая загадка: свет существует в десятках измерений](https://hanga.su/661,2025) | [Квантовая телепортация: будущее связи через интернет уже наступило](https://hanga.su/398,2024) | [Квантовые силы в спинтронике: прорыв, который может изменить будущее электроники](https://hanga.su/563,2025) Загрузка следующей статьи... ## Schema ```json { "@context": "https://schema.org", "@type": "CollectionPage", "@id": "https://hanga.su/science#collection", "name": "Наука", "url": "https://hanga.su/science", "description": "Раздел «Наука» на HangaPro – подробные материалы о фундаментальных и прикладных исследованиях, научных открытиях и прогрессе. Узнайте больше о биологии, физике, химии, космосе и других направлениях науки." } ``` ```json { "@context": "https://schema.org", "@type": "BreadcrumbList", "itemListElement": [ { "@type": "ListItem", "position": 1, "name": "Hanga – ваш гид в мире науки и технологий. Читайте о последних научных открытиях, инновационных разработках, трендах технологий будущего и их влиянии на нашу жизнь. Углубляйтесь в сложное простым языком вместе с Hanga.", "item": "https://hanga.su" }, { "@type": "ListItem", "position": 2, "name": "Наука", "item": "https://hanga.su/science" }, { "@type": "ListItem", "position": 3, "name": "Квантовая механика и термодинамика: могут ли законы природы вступать в противоречие?", "item": "https://hanga.su/702,2025.md" } ] } ``` ```json { "@context": "https://schema.org", "@type": "NewsArticle", "mainEntityOfPage": { "@type": "WebPage", "@id": "https://hanga.su/702,2025.md" }, "headline": "Квантовая механика и термодинамика: могут ли законы природы вступать в противоречие?", "description": "Международная исследовательская группа сделала значительный прорыв в понимании связи между квантовой теорией и термодинамикой. Исследователи из Нагойского университета в Японии и Словацкой академии наук продемонстрировали, что, несмотря на возможность гипотетического нарушения второго закона термодинамики в рамках квантовой теории, реальные квантовые процессы могут быть реализованы без этого нарушения. Открытие, опубликованное в npj Quantum Information, подтверждает гармоничное сосуществование квантовой механики и термодинамики, подчеркивая их логическую независимость и совместимость. Этот прорыв открывает перспективы для дальнейшего развития квантовых технологий, включая квантовые вычисления и наномасштабные термодинамические системы.", "image": { "@type": "ImageObject", "url": "https://hanga.su/images/img_25/hypothetical_demon-d75ddc31fbf5_1200.jpg" }, "publisher": { "@type": "Organization", "name": "Наука, технологии и инновации: откройте мир знаний | HangaPro", "logo": { "@type": "ImageObject", "url": "https://hanga.su/images/iconset/android-icon-192x192.png" } }, "author": { "@type": "Person", "name": "Андрей Воробьев", "url": "https://hanga.su/about-us" }, "datePublished": "2025-02-07T14:14:04+03:00", "dateCreated": "2025-02-07T14:14:04+03:00", "dateModified": "2025-02-07T14:14:04+03:00" } ```