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RÉSUMÉ
La représentation mathématique SEAQT (thermodynamique quantique de la plus forte hausse entropique) , issue de l’approche « non orthodoxe » de la thermodynamique quantique intrinsèque IQT, permet la modélisation des dynamiques non unitaires de relaxation et de décohérence ainsi que des processus de non-équilibre des systèmes chimiques réactifs et non réactifs depuis l’échelle microscopique jusqu’à l’échelle macroscopique. Mais auparavant, on peut se poser la question d’une dynamique non linéaire de type émergente ou fondamentale dans le monde du non-équilibre.
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Michael VON SPAKOVSKY : Professeur et Directeur Center for Energy Systems Research, ME Department, Virginia Tech, Blacksburg, VA, États-Unis
INTRODUCTION
Même si elle est désignée comme un serpent de mer, la recherche sur l’origine et la nature profonde du second principe de la thermo-dynamique a connu un nouvel essor durant les trois ou quatre dernières décennies. Ce qui en ressort est le champ de la thermodynamique quantique, qui inclut les théories des systèmes quantiques ouverts et de « typicality », et, à partir de ces approches, le second principe de la thermodynamique émergeant de l’approche quantique (mécanique quantique). Une théorie alternative est celle de la thermodynamique quantique intrinsèque (IQT), qui considère le second principe comme fondamental. Le support mathématique de IQT, ainsi que la thermodynamique quantique de la plus forte hausse entropique (SEAQT), constitue l’essentiel de cet article avec application aux systèmes réactifs ou non depuis l’échelle microscopique jusqu’à l’échelle macroscopique.
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1. Contexte
La naissance de la thermodynamique au début du XIX e siècle, en tant que science expérimentale, a été rapidement suivie par son développement théorique en tant que science phénoménologique. À la fin du XIX e siècle, toutes les lois de thermodynamique étaient développées ; et avec le XX e siècle, le développement théorique de la mécanique quantique (QM) a commencé, avec le rapprochement de la thermodynamique conduisant à la loi de Planck, et à la naissance de la théorie quantique. En suivant les idées de Planck sur le rayonnement du corps noir, Einstein en 1905 a proposé la quantification du champ électromagnétique ; et à partir de là, la QM s’est développé indépendamment de la thermodynamique. En fait, la description fondamentale du mouvement d’une particule ou d’une onde fournie par QM contraste fortement avec la description phénoménologique résultant du second principe. Le couplage des deux nécessite l’usage de l’une des deux lois déduites du second principe de la thermodynamique, à savoir, le théorème du maximum d’entropie ou le théorème du minimum d’énergie, puis une interprétation selon la mécanique statistique des résultats obtenus. Néanmoins, les résultats restaient limités à cause de la condition d’équilibre stable, mais fournissaient (et fournissent encore) un support théorique puissant pour le couplage du comportement du monde microscopique avec celui du monde macroscopique.
Une autre différence, qui existait entre ces niveaux de description, était que le modèle de réalité physique fourni par QM était celui d’un monde dans lequel tous les processus étaient réversibles. Cela contrastait fortement avec la représentation de la thermo-dynamique pour laquelle se produisent à la fois des processus réversibles et irréversibles. En fait les deux points de vue semblaient confirmés au moins initialement par les observations, l’un prévalant au niveau microscopique,...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - EINSTEIN (A.), PODOLSKY (B.), ROSEN (N.) - Can quantum-mechanical description of physical reality be considered complete ? - Physical Review, vol. 47, p. 777-780 (1935).
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(2) - LOSCHMIDT (J.) - * - Sitzungsber. Kais. Akad. Wiss. Wien, Math. Naturwiss., vol. 73, p. 128-142 (1876).
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(3) - VON NEUMANN (J.) - Mathematische grundlagen der quantenmechanik. - Springer, 1932, Mathematical Foundations of Quantum Mechanics, Engl. transl. of the 1932 German edition by BEYER (R.T.), Princeton University Press, p. 295-346 (1955).
-
(4) - SCHLOSSHAUER (M.) - Decoherence, the measurement problem, and interpretations of quantum mechanics. - Reviews of Modern Physics, vol. 76, p. 1267-1305, 23 fév. 2005.
-
(5) - EVERETT (H.) - Theory of the universal wavefunction. - Ph. D. doctoral dissertation, Dept. of Physics, Princeton Univ., Princeton, NJ (1956).
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...
ANNEXES
Center for Energy Systemp Research, Mechanical Engineering Department Virginia Tec http://www.me.vt.edu/CESR
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