的法律是現代物理學中最重要的一些原理，因為它們定義了三個基本物理量——溫度、能量和熵——在不同情況下的表現。
但現在物理學家說他們已經發現了一個漏洞在這些定律之一中，它可能會創造出熵（或無序度）實際上隨著時間而減少的場景。
由於現代物理學，宇宙中幾乎所有事物都可以根據兩種理論來解釋：廣義相對論對於像恆星、星系和宇宙本身這樣的大物體； 和量子力學，對於原子尺度上的行為。
在這兩個分支中，我們有熱力學四大定律，它描述了熱（或熱能）如何與不同類型的能量相互轉換，以及這對各種形式的物質的影響。
基本上，如果你想知道能量如何在系統內移動——從原子到原子- 這些是您需要的法律。
我們現在特別感興趣的是熱力學第二定律，它涉及系統內能量從“可用”到“不可用”的轉變。
隨著封閉或隔離系統內可用能量的減少，以及不可用能量的增加，熵也增加。
熵是對封閉或孤立系統內隨機性或無序性的度量，熱力學第二定律指出，隨著可用能量的損失，混亂會增加 - 並且向無序的發展永遠無法逆轉。
正如 Alok Jha 所解釋的那樣守護者,熱力學第二定律可能比熱力學第二定律更深刻熱力學第一定律- 它指出能量不能被創造或破壞 - 因為它描述了我們的宇宙可以做的事情的極限。
「這條定律是關於低效率、退化和衰退的。它告訴我們，我們所做的一切本質上都是浪費，而且宇宙中存在不可逆轉的過程。”賈說。
“它為我們提供了時間之箭，並告訴我們，我們的宇宙有著不可避免的黯淡、荒涼的命運。”
但如果不是每個場景都是如此呢？ 如果你能創造一個熵實際上減少的系統——可以這麼說，雞蛋會自行解開，結果會怎麼樣呢？
美國能源部阿貢國家實驗室的研究人員表示，他們可能發現了熱力學第二定律中的漏洞，即熵的行進可以朝相反的方向發展——至少在微觀尺度上，而且只是在短期內。 。
他們研究了支撐第二定律的統計概念，稱為H定理。 H 定理以其最簡單的形式描述瞭如果你打開兩個房間（一個熱一個冷一個）之間的門，它們最終會達到不冷不熱的平衡。
但，正如艾佛瑞湯普森所解釋的那樣流行力學，因為幾乎不可能繪製出每個分子在這種情況下（以及更複雜的情況）如何移動的圖，物理學家將它們視為群體，而不是個體。
為了更現實地了解單一分子如何根據 H 定理表現，阿貢實驗室團隊決定在量子尺度上研究它。
他們透過採取量子資訊理論，它是基於一堆抽象的數學系統，並將其應用於凝聚態物理學，提出一個新的量子 H 定理模型。
「這使我們能夠制定量子 H 定理，因為它與可以物理觀察到的事物相關，」團隊成員之一 Ivan Sadovskyy 說道。在新聞稿中解釋。
“它在有據可查的量子物理過程和構成量子信息理論的理論量子通道之間建立了聯繫。”
他們表示，在他們的新量子 H 定理模型中，在某些情況下，熵實際上可能會減少——至少是暫時的。
他們將結果與麥克斯韋妖- 1867 年物理學家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋 (James Clerk Maxwell) 進行的一項思想實驗。
麥克斯韋提出，如果一個微小的量子惡魔坐在兩個不冷不熱的房間之間的門口，只讓以一定速度傳播的粒子通過，它就可以有效地控制溫度的流動，導致一個房間變暖，而另一個房間變冷。
「惡魔只允許熱的東西往這邊走，冷的東西往那邊走。」湯普森解釋說福斯力學。 “本質上，惡魔可以分解混合物。”
阿貢實驗室團隊現在更進一步，提出了一個數學模型來展示如何在存在臨時條件的情況下創建量子系統“負熵增益”- 換句話說，熵減少。
“雖然違規行為只是局部範圍，但影響卻是深遠的，”團隊成員瓦萊裡·維諾庫爾 (Valerii Vinokur) 說道。 “這為我們提供了一個實際實現量子麥克斯韋妖的平台，這使得局部量子永動機成為可能。”
這是一個高概念的東西，而且備受爭議，但研究人員正在計劃擴大他們的團隊，以便他們可以設計一個基於量子 H 定理模型的概念驗證系統。
我們必須等待，看看他們是否能成功。
該研究發表於科學報告。
