Blogindhold med markdown-formatering
Okay, jeg har brug for, at du forestiller dig noget sammen med mig.
Du ved, hvordan varmen altid strømmer udad, når du hælder en varm kop kaffe op? Den spreder sig til den køligere luft omkring den. Altid. Ingen undtagelser, vel? Det er termodynamikkens anden lov – entropi, universets tendens mod uorden, stiger altid. Varme strømmer fra varmt til koldt. Punktum.
Undtagen… hvad nu hvis jeg fortalte dig, at forskere lige har fundet en måde at få varme til at strømme baglæns?
Jeg ved det. Min hjerne lavede også et lille salto, da jeg første gang læste om dette.
Den seje (varme?) videnskab bag det
Her er det vilde: Et internationalt forskerhold har demonstreret, at man under meget specifikke kvantebetingelser faktisk kan få varme til at strømme fra et køligere område mod et varmere område. Det er som at se en flod flyde opad. Det burde ikke ske. Universet har regler, folkens!
Så hvordan fik de det til at lykkes? De udnyttede en af kvantefysikkens mest sindssyge egenskaber: superposition. Du kender nok grundprincipperne – kvantepartikler kan eksistere i flere tilstande på én gang, indtil du observerer dem. Dette hold brugte denne egenskab til at skabe noget, der kaldes “ubestemt kausal orden” (ICO for kort), hvilket er præcis så mærkeligt, som det lyder.
Tænk på det sådan her: I stedet for at A sker, derefter B – eller B derefter A – gør kvantesystemet ligesom… begge dele samtidigt. Opsætningen “ved” aldrig faktisk, hvilken side der er varm, og hvilken der er kold, før helt til slut. Og i den usikkerhed sker der magi (vel, fysik).
Mød Maxwells dæmon – kvanteverSIONEN
Forskerne lod sig faktisk inspirere af et berømt tankeeksperiment, som James Clerk Maxwell udtænkte tilbage i 1867. Han forestillede sig en lille “dæmon”, der sad ved en skillevæg mellem to gaskamre – det ene varmt, det andet koldt. Dette lille væsen kunne teoretisk sortere partikler, så kolde partikler drev mod den varme side, mens varme partikler blev blokeret fra at komme ind på den kolde side. Teoretisk set ville du reducere entropien. Hvilket ville krænke den anden lov.
Men her er pointen: For at dette faktisk skal fungere uden at bryde fysikkens love, skal dæmonens hukommelse slettes med jævne mellemrum. Når man tager højde for den energi, der kræves for at slette hukommelsen, stiger entropien igen. Universet afstemmer sine bøger.
Denne nye forskning tager dette koncept og giver det en kvanteopgradering. De kalder det en kvanteomskifter – en opsætning, hvor en qubit (kvanteækvivalenten til en almindelig computerbit) i bund og grund kan være i både “0”- og “1”-tilstanden på samme tid og dermed bestemme rækkefølgen af begivenheder. På grund af denne kvantemæssige uskarphed bliver den anden lov… lad os sige, blidt overtalt til at slappe lidt af.
Testen i praksis
Nu bliver det endnu sejere (ordspillet er helt bevidst). Det var ikke bare matematiske spekulationer. Holdet byggede faktisk et rigtigt eksperiment ved hjælp af – vent på det – en lysstråle.
De delte en fotonstråle for at skabe superposition og arrangerede derefter de to resulterende delstråler til at repræsentere forskellige rækkefølger af to partikelreservoirer. Målet? At se, om varme virkelig kunne strømme baglæns i praksis.
Og ved du hvad? Det virkede. Deres eksperimentelle resultater stemte overens med de teoretiske forudsigelser med over 99 % nøjagtighed. Halvfems ni procent! Det er næsten en guldmedalje inden for fysik.
Hvorfor skal du interessere dig for det?
Ud over den rene