麦克斯韦的恶魔没有量子驱魔(但不需要一个)

研究人员发现,量子理论可能允许违反热力学的第二定律,而不会实际违反。

来源:Scientific Inquirer

在一项开创性的发现中,日本纳戈亚大学和斯洛伐克科学院的研究人员揭示了对量子理论与热力学之间的相互作用的新见解。该小组表明,尽管量子理论并不能固有地禁止违反对热力学的第二定律,但可以在不实际违反法律的情况下实施量子过程。这一发现发表在NPJ量子信息上,尽管它们是合乎逻辑的独立性,但仍强调了这两个领域之间的和谐共存。他们的发现开辟了新的途径,以理解量子技术的热力学边界,例如量子计算和纳米级发动机。

NPJ量子信息

这一突破有助于长期探索热力学的第二定律,这一原则通常被认为是物理学中最深刻和最神秘的原则之一。第二定律断言,熵(系统中的疾病量度)从未自发减少。它还指出,循环运行的发动机无法通过从单个热环境中提取热量来产生机械工作,并强调了单向时间流的概念。

尽管其基本角色,但第二定律仍然是科学中最辩论和误解的原则之一。这场辩论的核心是“麦克斯韦的恶魔”的悖论,这是物理学家詹姆斯·克莱克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)在1867年提出的思想实验。

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麦克斯韦设想了一个假设的存在 - 恶魔 - 可以在热平衡处的气体中快速和缓慢的分子进行排序而无需花费能量。通过将这些分子分为不同的区域,恶魔可以产生温度差。随着系统恢复平衡,提取了机械工作,看似违反了热力学的第二定律。

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