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物理学家学会如何倒流时间

了解热力学第二定律展现出的惊人灵活性,允许在微小尺度上出现可测量的违背。

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根据热力学第二定律,任何孤立系统随着时间的推移往往会变得更加混乱——这是你水槽里的脏乱只会越来越糟的根本原因,除非你洗碗。但澳大利亚国立大学的物理学家丹尼斯·埃文斯发现,第二定律有时可以被强制倒转。对物理学家来说,这相当于发现你在等待时,碗自己洗干净了。埃文斯和他的同事通过在足以容纳在显微镜载物台上的一种水填充的培养皿中添加细小的乳胶珠(每个珠子直径小于一百万分之一英寸)来寻找第二定律的缺陷。研究人员以精确的节奏摇晃培养皿,并使用激光束追踪单个珠子在腔体内的运动轨迹。他们发现,当他们观察珠子不超过十分之一秒时,珠子的路径导致系统变得更有序——与应该发生的情况相反。这项实验证明了埃文斯和他的同事黛布拉·希尔斯九年前的预测:在极小的尺度上,可以出现对第二定律的可测量的违背;然而,在更大的尺度上,它们会消失在整体混乱的趋势中。这种漏洞最终可能帮助工程师设计微型机器,例如由单个蛋白质分子构建的转子。它还有助于研究因果关系本身的本质。第二定律定义了时间的箭头——为什么碗不会自动变干净,或者为什么你无法将洒出的牛奶重新装回杯子里。定律中存在一些灵活性暗示着事件可以暂时倒转,但仅限于微小的距离。人类无法让自己恢复年轻。目前的理论“仍然禁止大型系统的时间反转,”埃文斯说。

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