想必大家都聽說過大名鼎鼎的熱力學第二定律吧，這可是小編最推崇的一個定律，幾乎所有物理過程都要遵從它，小編從出生到現在還沒有聽說能夠違反熱力學第二定律的現象存在。

那什麼是熱力學第二定律呢？簡單點說，就是說有個克勞修斯的人認為：不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化，這個說法揭示了熱量傳遞的不可逆性；另一個叫開爾文的說法是：不可能從單一熱源吸熱使之完全轉化為功而不引起其他變化，這個說法揭示了熱功交換的不可逆性。

舉個栗子，你在開水杯子里加一塊冰，很快杯子裡水溫就會涼下來，但是這個過程卻無法逆轉，你不可能讓你這杯溫水還原成一杯熱水喝一塊冰。這個過程就是系統從有序向無序轉化的過程，“熵”就是系統有序度的一個度量，而這個溫度的中和過程也是熵增的過程，其實熵增過程也可以微觀化為微觀粒子隨機運動並混合的過程。

這種“熵只能增加而不能減少”的原理，必須遵從一個條件，那就是系統的孤立，若系統非孤立，而是伴隨能量的輸入，那就會出現熵減的現象。

這個定律提出後，人們提出了很多反對意見，最典型的就是設計了很多“永動機”模型，事實證明，所有“永動機”模型無一例外有外界系統輸入能量。

麥克斯韋妖

1870年前後，詹姆斯·克拉克·麥克斯韋提出了一個思想實驗“麥克斯韋妖”，他假設了一個密閉的容器，這個容器分為A和B兩個部分，中間用沒有摩擦力的隔板隔開，隔板的打開關閉由一個妖魔控制，當高速分子由A向B運動或慢速分子由B向A運動，妖魔就打開隔板，但是當相反情況出現時，妖魔就關上隔板，起初A和B溫度都是30度，時間長了，A區就會變成0度，而B區變成100度，這個時候再用這個溫差發電，豈不是一個永動機嗎？

後來，法國物理學家布里淵發表專著《科學與信息論》，認為妖魔要觀察分子運動狀態必須藉助外界光線，這就必須輸入能量，從而導致系統不再孤立。

雖然，麥克斯韋妖被證實是不可能的，但是科學家仍然不遺餘力的想當這個“妖”，因為這個妖太牛逼了，可以控制微觀粒子，那前途不可限量呀，比如量子計算機領域就需要這個妖的幫助。

你別說，最近賓西法尼亞州立大學的一組研究人員就通過

在一個隨機填充的5x5x5原子晶格中減少熵。每一行顯示格子中5個平面的快照。上面一行顯示了原子在125個可能位置的三維陣列中的初始隨機分佈。第二行表示第一次排序後的原子分佈，第三行表示第二次排序後的原子分佈，此時目標5x5x2子格完全被填滿。這個過程將系統的熵降低了2.4倍。

要知道，有組織的原子塊那可是構成量子計算機的基礎，因為量子計算機使用非帶電粒子對數據進行編碼並進行計算。這項研究的論文發表在9月6日的《自然》雜誌上。

該小組負責人說，傳統的計算機使用晶體管將數據編碼成二進制位，可以產生0和1兩種狀態，而他們設計的量子計算機將使用原子作為“量子位”或“qubits”，這種量子計算機可以根據量子力學現象對數據進行編碼，使它們同時處於多種狀態，而且當把很多原子組織到一個壓縮的3D網格中，可以讓計算變得更簡單、更高效。

但是如何將隨機運動的大量原子有序排列呢？

這個小組的研究人員使用激光捕捉並冷卻三維晶格中的原子，這些原子隨機分佈在5×5×5的立方體中的125個位置上的大約一半的位置，通過調整激光捕集器的偏振，研究人員可以單獨或分組移動原子，並重新組織這些隨機分佈的原子的位置，使其充分填充晶格中的5×5×2或4×4×3子集。

因為原子被冷卻到儘可能低的溫度，該系統的熵幾乎完全由晶格內原子的隨機構型決定，所以該實驗中對原子的組織竟使系統內的熵降低大約2.4倍。

但從本質上來說，這個實驗也就是通過外部激光能量的輸入控制了系統內部的有序度，所以最終肯定是遵從熱力學第二定律的，但此次試驗牛逼的地方就是他們操控的是原子，這確實實現了麥克斯韋的思想實驗。

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