挑戰熱力學第二定律的極端量子力學實驗 _量子力學

Erez等人，通過對量子力學中一個迄今未曾探索過的體系的行為的預測，涉足了一個未知的領域，在這個體系中，熱力學第二定律或認為熱量總是由較熱的地方向較冷的地方流動的常識都不再適用。他們所做的研究工作，在為該論文所配發的“News and Views”文章中被比作是用量子力學方式喚醒“麥克斯韋妖怪”（Maxwell’s demon）。在這項研究工作中，量子測量的過程似乎控制著熱力學行為。所考慮的體系由兩個能級組成，其周圍是一個“熱浴” ，它能供應或吸收任意數量的熱量。在這樣的兩級量子體系中，進行測量的動作會使它們松弛而減速（Zeno效應，即一個被連續觀測到的不穩定的粒子從不衰減）或加速（反Zeno效應）。后一個效應與體系及“熱浴”的熵和溫度的下降有關，而前一個效應則導致加熱及更高的熵。這種行為破壞了標準的熱力學定律。從實踐角度來講，這些異常也許會為在量子體系中非常快地控制熱和熵提供可能性。