고전적 확률 원리로 푸는 깁스 역설: 정보론적 해석

초록

본 논문은 양자역학의 1/N! 보정 없이, 고전적 마이크로캐노니컬·캐노니컬 앙상블의 동일 확률 원리만을 이용해 깁스 역설을 해결한다. 엔트로피를 섀넌 정보 엔트로피로 해석함으로써, 동일 기체 혼합 시 정보 손실이 엔트로피 증가와 동일함을 보이고, 정보와 추출 가능한 일 사이의 정량적 관계를 제시한다.

상세 분석

논문은 먼저 전통적인 깁스 역설을 재정의한다. 고전적 이상기체의 파티션 함수 Z를 에너지 표면 위의 모든 미시상태에 동일 확률을 부여하는 원리(동일 확률 원리)에서 출발해, 캐노니컬 앙상블에서 ρ(p,q)=e^{-βH}/Z 를 얻는다. 이로부터 구한 엔트로피 식 S_id(N,V,T)=\frac{3}{2}Nk