大發現：永動機成真？美科學家發現打破第二定律方法

下文也許你看不太明白，這裡先來個簡單的一句話解釋：「美國科學家們發現在量子世界內，熱力學第二定律被打破了！」

美國芝加哥大學的Argonne National Laboratory阿貢國家實驗室的科學家們最近在權威學術期刊nature（自然）上發布了一篇論文，論文題為「H-theorem in quantum physics」，闡述了他們研究量子級別玻爾茲曼H定理模型，最後發現在量子世界熱力學第二定律可能有個例外（A Potential Quantum Exception To The Second Law Of Thermodynamics）的現象，而這個例外在理論上可以據此建造一個第二類永動機。

歷史上人們曾熱衷於製造永動機，一開始人們想造的是機械做工的第一類永動機「只需要一個初始力量就可使其運轉起來，之後不再需要任何動力和燃料，卻能自動不斷地做功」，後來熱力學第一定律誕生宣告了這種永動機不可能實現。

然後人們開始研究第二類永動機「它可以從一個熱源無限地取熱從而做功」，這種永動機的可能性也被之後的熱力學第二定律給徹底否定了。

下圖為發表於自然雜誌的論文：

一般來說，通常的熱力學研究都是觀察大數量的粒子宏觀現象，但阿貢國家實驗室卻設計了一個方法，可以單獨觀察單一粒子是否遵循熱力學第二定律，這本身就是奇怪的事，因為熱力學是從宏觀角度研究物質的熱運動性質及其規律，現在通過觀察單一粒子的熱運動來驗證熱力學果然觀察到了奇怪的事。根據項目組成員Ivan Sadovskyy的解釋「這種觀察方式可以讓他們通過物理手段觀察量子級別的 H定理」；「打通了量子力學和量子資訊理論之間的通道」，最終觀察結果就是，在這個量子級別的 H定理 模型中一些量子出現了短暫的熵減，這打破了熱力學第二定律，因為熱力學第二定律也叫「熵增定律」，按照第二定律，在自然過程中一個孤立系統的熵不會減小。

發現這個打破熱力學第二定律的特例後，阿貢國家實驗室現在開始著手於建立一個基於該發現的短暫熵減機械模型，他們認為這個機器目前雖然只能在量子級別短暫運行，但這個發現的意義卻很深遠，而且很有可能讓他們在量子級別造出世界上第一台真正意義上的第二類永動機。

下圖右側為第二類永動機：

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