الفوضى دون عشوائية: لماذا لا تزداد الإنتروبيا سريع
مئات الطهاة في المطبخ — فوضى تامة. عادة تزداد العشوائية. في فيزياء الكم، يسمى مقياس هذه العشوائية الإنتروبيا جون فون نيومان. لنظام متعدد الجسيمات، تزداد الإنتروبيا عادةً مع عددها. لكن العلماء وجدوا استثناءً.
السر في قاعدة صارمة: لا يمكن لطاهيين الدخول في نفس الممر في آنٍ واحد. هذا الحظر مألوف من ذرات ريدبيرغ: الجسيمات المتجاورة لا يمكن أن تكون في نفس الحالة. بسبب هذا، لا تتجاوز الإنتروبيا ln 2 (حوالي 0.7)، وكأن مطبخًا ضخمًا يتصرف مثل زاوية صغيرة.
تغير هذه النتيجة نظرتنا للفوضى الكمومية. ليست الطاقة فقط مهمة، بل هندسة الفضاء حيث تعيش الجسيمات. يقترح الباحثون بناء أنظمة بحد معين للإنتروبيا مما يفتح الطريق لأجهزة كمومية جديدة.
ذرات ريدبيرغ، التي ألهمت هذا العمل، هي ذرات ضخمة منتفخة إلى حجم البكتيريا. إلكتروناتها بعيدة جدًا عن النواة لدرجة أن الذرات يمكنها أن 'تشعر' ببعضها البعض عبر مسافات شاسعة.
فكرة أن الأنظمة المعقدة قد تخفي قيودًا صارمة تذكرنا برواية 'مشكلة الأجسام الثلاثة' للكاتب ليو تسي شين، حيث تخضع الفوضى غير المتوقعة ظاهريًا لقوانين خفية.