Замкнутая система - изолированная система, для которой невозможен обмен с внешней средой и нет никаких корреляций системы с окружением.
Подсистемы замкнутой системы[]
В каком состоянии должны находиться подсистемы, и какие корреляции между ними возможны, чтобы состояние всей системы оставалось замкнутым (т.е. описывалось бы сепарабельными состояниями) ?
Здесь возможны два варианта:
- Когда вся система состоит из подсистем, каждая из которых, в свою очередь, сама является замкнутой. В данном случае каждая подсистема находится в ЧС, обладая при этом своим независимым вектором состояния в пространстве с размерностью меньшей, чем размерность всей системы (речь идет о гильбертовом пространстве). При таком условии вся система может быть разложена по независимым подсистемам. Вектор состояния всей системы (и размерность ее гильбертова пространства) будет равен тензорному* произведению векторов состояния подсистем. Такое состояние системы называется сепарабельным (разделимым). Это то, на чем стоит вся классическая физика. Если бы не существовало такого варианта чистого состояния, то не было бы и классической физики.
- Когда система находится в когерентной суперпозиции состояний всех ее подсистем. Обычно именно этот вариант вызывает наибольшие трудности в понимании. Вероятно, потому, что мы не можем непосредственно увидеть и «пощупать» это состояние в окружающем мире. В терминах квантовой физики этот случай соответствует чистому состоянию системы, в которой существуют лишь нелокальные квантовые корреляции. Такое состояние в квантовой физике называется чистым запутанным состоянием.
Свойства замкнутой системы[]
- замкнутая система находится в сепарабельном состоянии (при сепарабельных состояния отсутствует вообще какие-либо корреляции между подсистемами, как классические, так и квантовые);
- в замкнутой системе корреляции (и классические, и квантовые) между подсистемами могут отсутствовать вовсе (в случае не взаимодействующих подсистем);
- в замкнутой системе корреляции между подсистемами могут быть только нелокальными квантовыми (для взаимодействующих подсистем);
- в замкнутой системе отсутствуют классические корреляции между ее подсистемами.
В полной мере эти выводы справедливы только для всего Универсума, как единственной системы, которая является по-настоящему замкнутой.
Здесь может возникнуть вопрос: как же так, мы, вместе с окружающими нас объектами, являемся частью Вселенной, при этом классически взаимодействуем с окружением и вовсе не находимся в нелокальном состоянии.
Все дело в том, что мы, вместе с окружающими нас объектами, являемся именно частью системы, а классические корреляции отсутствуют во всей системе целиком. То есть в пространстве состояний (гильбертовом пространстве) с максимальной размерностью, соответствующем всей системе, классических корреляций нет, но они могут быть между подсистемами в пространствах состояний меньшей размерности.