2024-08-23

生命エントロピー減少

観察対象物体概念)がヒルベルト空間内の状態に変換される。この状態は以下のように表される:

|π(Item)⟩

ここで、π(Item)は解釈される対象を表す。

次に、この状態解釈するための基底状態概念)が定義される:

|Iᵢ⟩

ここで、iは状態のラベルである解釈はこれらの基底状態線形結合として表現される。

観察者が選択した基底|i⟩に対して、状態|π(Item)⟩は以下のように表される:

R|π(Item)⟩ = Σᵢ αᵢ |Iᵢ⟩

ここで、αᵢは重み付け係数であり、以下の内積によって計算される:

αᵢ = ⟨Iᵢ | π(Item)⟩

この重み付け係数αᵢの絶対値二乗|αᵢ|²は、観察者がその状態特定の|Iᵢ⟩として解釈する確率を表す。

状態解釈されると、システムはある特定の分類状態に「コラプス」する。この過程は以下のように記述される:

D = Σᵢ ιᵢ |Iᵢ⟩⟨Iᵢ|

ここで、ιᵢは観測結果として得られる固有概念を表す。最終的に得られる状態は、コラプスによって一つの値に決まる:

D|π(Item)⟩ → Collapse

このときシステム特定状態|Iₚ⟩に収束し、他のすべての状態消失する。

解釈プロセスは初期状態では混合状態複数可能性が共存する状態である。これを密度行列ρで表すと:

ρ = Σᵢ αᵢ |Iᵢ⟩ Σᵢ αᵢ* ⟨Iᵢ|

この密度行列は以下のように分解される:

ρ = Σᵢ |αᵢ|² |i⟩⟨i| + Σᵢ≠ₖ αᵢ* αₖ |i⟩⟨k|

最初の項は、異なる概念識別可能な部分を示し、第二項は概念区別不可能干渉部分を示す。

システムエントロピーは以下の式で計算される:

S = -k_B Trace(ρ ln(ρ))

密度行列ρが対角化されているため、エントロピーは次のように簡略化される:

S = -k_B Σᵢ |αᵢ|² ln(|αᵢ|²)

ここで、k_Bはボルツマン定数である

コラプス後、システムは一つの状態収束するため、最終的なエントロピーゼロになる。このときエントロピーの減少は以下のように計算される:

Q = k_B T Σᵢ |αᵢ|² ln(|αᵢ|²)

ここで、Qは放出される熱量、Tは温度であるエントロピーの減少により、システム環境に熱を放出し、全体のエントロピーが増加する。

記事への反応(ブックマークコメント)

ログイン ユーザー登録
ようこそ ゲスト さん