¿Existe alguna relación entre la entropía y el principio de incertidumbre?

Si, absolutamente. De hecho, el uso de la entropía de la información de las distribuciones de probabilidad de dos observables no conmutables en lugar de su desviación estándar proporciona una declaración aún más fuerte y más general [1, 2, 3]. Podría decirse que también es una formulación más natural.

El principio de formulación entrópica de incertidumbre proporciona un límite inferior en la suma de la entropía de información de dos distribuciones. Por ejemplo, para la posición y el momento, existe el límite
[matemáticas] H (x) + H (p) \ geq \ log \ frac {e} {2} [/ matemáticas],
dónde
[matemáticas] H (x) = – \ int | \ psi (x) | ^ 2 \ log | \ psi (x) | ^ 2 dx [/ matemáticas]
es la entropía continua de la información de la distribución de x , dada por su función de onda y [math] H (p) [/ math] se define de forma análoga [1]. Se puede dar otro límite para cualquier par de observables no conmutables con un conjunto discreto de estados [2].

Usar la entropía en lugar de la varianza tiene sentido, ya que la entropía de la información es la herramienta estándar para resumir la incertidumbre intrínseca de las distribuciones de probabilidad. En términos de entropía, la desviación estándar es solo una buena manera de resumir la incertidumbre de una distribución de probabilidad si la distribución de probabilidad es normal [1].

Aquí hay algunos ejemplos de deficiencias de la formulación de desviación estándar:

  1. Considere una distribución de probabilidad para la posición que alcanzó su punto máximo en dos puntos muy separados. Entonces, el límite en el impulso del principio de incertidumbre de la desviación estándar será claramente muy pobre [3].
  2. Supongamos que la posición de una partícula se conoce con total certeza. Entonces, el principio de incertidumbre original no pone ningún límite en el impulso [2].

[1] http://en.wikipedia.org/wiki/Hir…
[2] H. Maassen y JBM Uffink, “Relaciones de incertidumbre entrópica generalizadas”, Phys. Rev. Lett. 60, 1103-1106 (1988). http://dare.uva.nl/document/43060
[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Unc…

Suponiendo que “entropía” significa entropía termodinámica:

Yo diría que no. El principio de incertidumbre (Heisenberg) es una consecuencia matemática de los operadores de posición y momento de una partícula que no se desplaza. Se aplica incluso a una sola partícula con estados energéticos no degenerados. Para que la entropía se vuelva relevante, un sistema debe tener al menos dos grados de libertad para distribuir su energía. Si estos desplazamientos o no no deberían tener ninguna relevancia.

La incertidumbre entre la energía y el tiempo parece relevante, particularmente en el contexto de la formación del par partícula-antipartícula. Aún así, dudo que esta incertidumbre influya en los cálculos de entropía o La segunda ley de la termodinámica. Los dos conceptos simplemente funcionan en diferentes escalas, y la entropía existe incluso en la física clásica.

La entropía debe obedecer al principio de incertidumbre. Para lograr esto, se requiere que una unidad cuantificada de entropía, según lo definido por Bekenstein y Hawking, donde 1 unidad de entropía = 4 áreas de tablones (4Lp ^ 2), se ajuste al principio de incertidumbre. Para que esto suceda, cada (Lp ^ 2) en un BH debe tener exactamente π Grados de Libertad (f.) Sin π (f.) Cualquier medida de entropía BH viola el principio de incertidumbre. La ubicación de los bits de información del área de la tabla en el horizonte debe incluir incertidumbre. Entonces, la medida de entropía que incluye el DOF requerido en el horizonte debe ser (4πLp ^ 2) por unidad de entropía. Si esto no sucediera, los BH no serían esféricos.

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