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热力学第二定律发现了一个漏洞!

1. 科学家以公式来表示一个数学定理,显示牛顿第二定律可能至少有一个漏洞。

2. 这项发现可能为未来的发现提供依据,也许让我们能够在远端驱动装置。

热力学第二定律发现了一个漏洞!

热力学第二定律的漏洞

违反定律

热力学第二定律陈述在一个孤立系统内的熵总是在增加,这个坚固的定律一直维持是真的有很长一段时间。然而,美国能源部的阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)研究人员可能发现一个方法来违反这的定律。

这个定律的依据是在H定理里,这个定理陈述如果你打开两个房间之间的门,一个房间是热的而另一间是冷的,两个房间的温度最终会达到平衡,造成这两个房间是微热的。

虽然H定理是在宏观层面被观察,科学家无法完全理解它的基本物理来源。在发表于科学报导(Scientific Reports)的一项研究中,量子资讯理论(quantum information theory)能够提供一个熵增加的数学概念,它预测有特定的情况使得熵可能在短时间内实际上是减少的。

与阿贡国家实验室的材料科学部门以及运算研究所为共同被任命者暨论文作者之一的Ivan Sadovskyy说:「当量子H定理涉及到可能在实际上被观察的事物时,这允许我们用公式来表示。它在完善记录的量子物理学过程与组成量子资讯理论的理论量子通道(theoretical quantum channel)之间建立起一个连接。」

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建立不可能

他们的研究并不是唯一的一个研究来理论化这个违反定律。在1867年,物理学家James Clerk Maxwell设计出一个思想实验,一个假设的人在某种夜店的热与冷房间之间担任保镖。这个人认为所谓的"马克斯威尔的恶魔(Maxwell’s Demon)",只让特定速度的粒子进入。阿贡国家实验室杰出伙伴暨研究的其他作者Valerii Vinokur说:「这项研究可能提供一个平台,作为实际实现量子马克斯威尔的恶魔。」

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Vinokur希望这可以引导到来创造似乎是不可能的机器,像是一台局部量子的永动机(perpetual motion machine)。另一个他所看到的使用,是应用这些原理在远端驱动装置。在他使用的例子里,一台冰箱能够在另一个位置被冷却。

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