挑战热力学第二定律的极端量子力学实验 _量子力学

Erez等人，通过对量子力学中一个迄今未曾探索过的体系的行为的预测，涉足了一个未知的领域，在这个体系中，热力学第二定律或认为热量总是由较热的地方向较冷的地方流动的常识都不再适用。他们所做的研究工作，在为该论文所配发的“News and Views”文章中被比作是用量子力学方式唤醒“麦克斯韦妖怪”（Maxwell’s demon）。在这项研究工作中，量子测量的过程似乎控制着热力学行为。所考虑的体系由两个能级组成，其周围是一个“热浴” ，它能供应或吸收任意数量的热量。在这样的两级量子体系中，进行测量的动作会使它们松弛而减速（Zeno效应，即一个被连续观测到的不稳定的粒子从不衰减）或加速（反Zeno效应）。后一个效应与体系及“热浴”的熵和温度的下降有关，而前一个效应则导致加热及更高的熵。这种行为破坏了标准的热力学定律。从实践角度来讲，这些异常也许会为在量子体系中非常快地控制热和熵提供可能性。