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咱们从小到大被灌输的“物理定律牢不可破”,最近真的松动了!
热力学第二定律,在原子尺度上,被实锤“绕过去了”。
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这事儿要是放在20年前,怕是要被当成民科笑话。
可今天,它就发生在德国顶尖实验室里,还登上了《科学进展》这样的顶级期刊。
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1824年,法国人卡诺给所有热机画了一条红线:效率永远达不到100%,温差决定天花板。
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两百年来,从蒸汽火车到核电站,没人敢越雷池一步。
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关键在哪?量子关联。
周叔打个比方:宏观世界里,粒子像一群互不搭理的路人;但在原子级别,它们之间仿佛系着“看不见的橡皮筋”——哪怕没直接接触,状态也彼此牵连。
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这种关联本身储存着能量。传统热力学只算“热量”这一种燃料,却忽略了“关系能”。
而量子热机,恰恰能把这种“幽灵般的联系”当燃料烧!
更妙的是,这不违反能量守恒。就像你用信用卡透支消费,钱没多,但支付方式变了。
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科学家只是发现:热力学第二定律需要加上“量子修正项”。
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这项突破绝非纸上谈兵。2025年10月中旬起,日本、德国、美国多个团队已启动“量子热机”原型研发。
据《自然·物理学》同期评论,这类微型引擎有望解决纳米技术最大的痛点:供能。
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想想看:未来要在血管里放纳米机器人清理血栓,总不能拖根电线进去吧?
传统电池在微米尺度下效率暴跌,几乎瘫痪。
而量子热机不同——它不需要巨大温差,甚至能在看似“热平衡”的环境中,靠提取粒子间的有序关联做功。
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周叔查过最新进展:斯图加特团队已与马克斯·普朗克研究所合作,尝试用囚禁离子构建首个可编程量子热机。
虽然离实用还有距离,但方向明确了——未来的微型机器,动力源可能不是电,而是“信息”和“纠缠”。
从另一个角度看,这不仅是能源革命,更是对“功”与“信息”关系的重新定义。
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早在1980年代,物理学家兰道尔就提出“信息即物理”,如今,这句话正在变成现实。
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有人担心:这是否意味着经典物理崩塌?完全不是。
卡诺定律在宏观世界依然坚如磐石。汽车、电厂、空调,照常运行。
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问题只出在尺度切换时——就像牛顿力学在接近光速时失效,热力学在量子尺度也需要升级。
说白了,大自然从来不是非黑即白,而是分层运作的。
咱们人类以前只看到一层,现在借着量子技术,窥见了更深的规则。这不叫推翻,叫拓展。
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周叔觉得,真正震撼的不是“突破极限”,而是人类终于学会在微观世界“精打细算”。
连粒子之间的“关系”都能榨出能量,这份对自然的洞察力,才是最珍贵的。
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物理定律从未禁止我们走得更远,只是提醒我们换一副眼镜看世界。
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这声“碎裂”,不是大厦将倾的警报,而是新纪元开启的钟鸣。
在微观的寂静中,我们听见了未来引擎的轰鸣。
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