想必大家都听说过大名鼎鼎的热力学第二定律吧，这可是小编最推崇的一个定律，几乎所有物理过程都要遵从它，小编从出生到现在还没有听说能够违反热力学第二定律的现象存在。

那什么是热力学第二定律呢？简单点说，就是说有个克劳修斯的人认为：不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其他变化，这个说法揭示了热量传递的不可逆性；另一个叫开尔文的说法是：不可能从单一热源吸热使之完全转化为功而不引起其他变化，这个说法揭示了热功交换的不可逆性。

举个栗子，你在开水杯子里加一块冰，很快杯子里水温就会凉下来，但是这个过程却无法逆转，你不可能让你这杯温水还原成一杯热水喝一块冰。这个过程就是系统从有序向无序转化的过程，“熵”就是系统有序度的一个度量，而这个温度的中和过程也是熵增的过程，其实熵增过程也可以微观化为微观粒子随机运动并混合的过程。

这种“熵只能增加而不能减少”的原理，必须遵从一个条件，那就是系统的孤立，若系统非孤立，而是伴随能量的输入，那就会出现熵减的现象。

这个定律提出后，人们提出了很多反对意见，最典型的就是设计了很多“永动机”模型，事实证明，所有“永动机”模型无一例外有外界系统输入能量。

麦克斯韦妖

1870年前后，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦提出了一个思想实验“麦克斯韦妖”，他假设了一个密闭的容器，这个容器分为A和B两个部分，中间用没有摩擦力的隔板隔开，隔板的打开关闭由一个妖魔控制，当高速分子由A向B运动或慢速分子由B向A运动，妖魔就打开隔板，但是当相反情况出现时，妖魔就关上隔板，起初A和B温度都是30度，时间长了，A区就会变成0度，而B区变成100度，这个时候再用这个温差发电，岂不是一个永动机吗？

后来，法国物理学家布里渊发表专著《科学与信息论》，认为妖魔要观察分子运动状态必须借助外界光线，这就必须输入能量，从而导致系统不再孤立。

虽然，麦克斯韦妖被证实是不可能的，但是科学家仍然不遗余力的想当这个“妖”，因为这个妖太牛逼了，可以控制微观粒子，那前途不可限量呀，比如量子计算机领域就需要这个妖的帮助。

你别说，最近宾西法尼亚州立大学的一组研究人员就通过

在一个随机填充的5x5x5原子晶格中减少熵。每一行显示格子中5个平面的快照。上面一行显示了原子在125个可能位置的三维阵列中的初始随机分布。第二行表示第一次排序后的原子分布，第三行表示第二次排序后的原子分布，此时目标5x5x2子格完全被填满。这个过程将系统的熵降低了2.4倍。

要知道，有组织的原子块那可是构成量子计算机的基础，因为量子计算机使用非带电粒子对数据进行编码并进行计算。这项研究的论文发表在9月6日的《自然》杂志上。

该小组负责人说，传统的计算机使用晶体管将数据编码成二进制位，可以产生0和1两种状态，而他们设计的量子计算机将使用原子作为“量子位”或“qubits”，这种量子计算机可以根据量子力学现象对数据进行编码，使它们同时处于多种状态，而且当把很多原子组织到一个压缩的3D网格中，可以让计算变得更简单、更高效。

但是如何将随机运动的大量原子有序排列呢？

这个小组的研究人员使用激光捕捉并冷却三维晶格中的原子，这些原子随机分布在5×5×5的立方体中的125个位置上的大约一半的位置，通过调整激光捕集器的偏振，研究人员可以单独或分组移动原子，并重新组织这些随机分布的原子的位置，使其充分填充晶格中的5×5×2或4×4×3子集。

因为原子被冷却到尽可能低的温度，该系统的熵几乎完全由晶格内原子的随机构型决定，所以该实验中对原子的组织竟使系统内的熵降低大约2.4倍。

但从本质上来说，这个实验也就是通过外部激光能量的输入控制了系统内部的有序度，所以最终肯定是遵从热力学第二定律的，但此次试验牛逼的地方就是他们操控的是原子，这确实实现了麦克斯韦的思想实验。

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