Audio Edition: Heat Destroys All Order. Except for in This One Special Case.
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我是劳伦·古德，我是《连线》杂志的高级撰稿人。我是迈克尔·卡洛里，《连线》杂志消费科技和文化的总监。我是佐伊·希弗，商业和产业总监。我们是《连线》杂志《诡异谷》节目的主持人。这是一个关于硅谷的人们、权力和影响的节目。每周，我们都会聚在一起讨论来自硅谷的技术和文化如何影响我们的日常生活。互联网真的不再是早期的那样了。它关乎赚钱。

钱。他把连帽衫换成了西装。它只是变成了“我是硅谷奋斗的程序员”的简写。或者我们会深入探讨硅谷一些最重要机构和人物的历史。所以很多人指出萨姆·奥特曼和史蒂夫·乔布斯之间的相似之处。对Meta的底线来说非常有利于参与，可能或大概对人类不利。我不知道是否有人值得我信任。

无论你对硅谷接下来会做什么感到乐观还是绝对恐惧，这都是适合你的播客。我们将提供你只能从《连线》获得的分析和报道。无论你在哪里收听播客，都可以收听和关注《连线》杂志的《诡异谷》。欢迎收听Quanta音频版。在每两周播出的这些剧集中，我们都会直接从Quanta网站上为你带来关于基础科学和数学发展的报道。我是苏珊·瓦莱特。

热量应该会破坏它接触到的任何东西。但是物理学家现在已经证明，有一种物质是真正耐热的，它是一种理想化的磁性物质。接下来就是这个。量子杂志是一个编辑独立的在线出版物，由西蒙斯基金会支持，以增强公众对科学的理解。

阳光融化雪花。火把木头变成烟灰和烟。热烤箱会使磁铁失去吸引力。物理学家从无数的例子中知道，如果你把温度提高到足够高，结构和模式就会崩溃。

然而，现在他们已经找到一个显著的例外。在过去几年的研究结果中，研究人员已经证明，一种类似于两种混合磁铁的理想化物质，理论上可以保持有序的模式，无论温度有多高。这一发现可能会影响宇宙学，或者影响将量子现象带到室温的探索。

法比安·雷内克是德国吉森理论物理研究所的研究员，他没有参与这项工作。他说，即使只是在理论上，这种效应是可能的，这种想法会让你大吃一惊，因为它不是你所期望的。德国卡尔斯鲁厄理工学院的物理学家约格·施马利安也对此很感兴趣。他说他正在考虑如何找到这个框架的具体实现。

这一发现源于2019年在耶路撒冷希伯来大学的一次讲座上的听众提问。来自石溪大学的访问物理学家佐哈尔·科马戈茨基评论说，任何形式的有序，例如固体中原子规则的间距或磁铁中原子的排列，在足够高的温度下都会不可避免地分解，

一位听众，希伯来大学的埃利泽·拉比诺维奇问科马戈茨基他是否确定这是真的。讲座结束后，两人开始与其他同事合作。他们并不是第一个感到疑惑的物理学家：

在20世纪50年代，艾萨克·波梅兰丘克计算出，稍微加热过冷的液氦-3原子会使它们冻结。一种被称为罗谢尔盐的晶体，用作泻药，在较温暖的温度下会转变为更有序的结构。像这样的奇特现象促使物理学家和未来的诺贝尔奖获得者史蒂文·温伯格在20世纪70年代发展了一种理想化的耐热有序量子理论。

但在液氦和罗谢尔盐中，进一步加热会破坏这种秩序。温伯格的理论在一定温度以上也失效了。是否可能有一种模式永远持续下去，无论温度有多高？科马戈茨基、拉比诺维奇和合作者试图找出答案。物理学家关注的是我们许多人在日常生活中都会经历的事情，即磁性。

想象一下一堆原子排列在一个方形网格中。每个原子都像一个微型磁铁，有一个指向向上或向下的北极。如果原子以某种模式排列，例如都指向相同的方向，则该材料具有磁有序。想象一下将这个网格直接放在第二个原子网格的顶部。这些新的原子可以自由摆动，指向任何方向，而不是只有向上或向下。

附近的原子会与一个网格中的涟漪相互作用，从而触发另一个网格中的涟漪。现在，放大直到网格线消失，系统变成一个光滑的薄片，一个量子场。原子消失了，但场在每个点仍然有两个磁箭头，一个指向垂直向上或向下，另一个指向任何方向。

研究人员意识到，正是这种理想化的场可以在任何温度下保持磁有序。在凉爽的条件下，上下箭头会相互推动以达到一致。比如说，全部向上，而自由旋转的箭头指向随机方向。随着温度升高，人们会期望热能开始剧烈地翻转所有箭头，从而消除任何排列。但事实并非如此。

自由箭头旋转得更多，稳定了上下箭头中的磁有序。即使温度持续上升到永恒，这种排列也能生存下去。磁有序永远不会消失。

需要注意的是，这种技巧似乎在自由旋转的箭头具有很大的自由度时效果最好。科马戈茨基想象的箭头可以在一个具有数百维的抽象空间中自由指向任何方向。但这不必是现实空间中的字面方向。它们代表了场从一点到另一点在数学上变化的所有方式。

2020年，科马戈茨基和合作者计算出，在这种系统中，磁性将持续到无限温度。但有一个问题：他们的数学依赖于概率不必精确加起来等于100%的假设。这是一个物理和逻辑上的不可能。

他们放弃了寻找更可靠的证明，直到去年秋天，一个欧洲物理学家团队，迈克尔·谢勒、荣俊钦和比拉尔·哈瓦西安，推动了这一论点。他们以忽略某些轻微的磁性相互作用为代价，恢复了100%的概率，并发现对于穿过少至15个抽象维度的箭头，秩序仍然存在。

他们的工作启发了科马戈茨基和一位新的合作者费特尔·波波夫重新审视这个问题，并最终找到一个克服所有先前缺点的不可熔化秩序的严格证明。他们在2024年12月发布了一篇描述这项工作的预印本论文。谢勒认为新的证明会成立，但他表示，问题是，我们现在该怎么办？

知道秩序理论上可以承受任何数量的热量，可能会影响宇宙诞生的理论。典型的说法是有序是在年轻宇宙的烈火冷却时发展起来的，但最近的研究突出了更奇怪的可能性。南丹麦大学的物理学家弗朗切斯科·萨尼诺说，这为科学家可以使用的工具箱增加了新的理论。

苏尼诺独立地证明了基本量子理论中耐热有序的存在。这种新的量子模式耐热方法也可能会启发研究超导性等微妙现象的物理学家，超导性是一种电流无电阻流动的相。

通常，热量会破坏使超导性成为可能的量子有序，从而限制了它的应用。但也许在一个借鉴磁性理论关键特征的材料中，可以使完美的电流经受住温度的升高。

迈克尔·肯扬·洛戈帮助制作了这一集。我是苏珊·瓦莱特。要了解更多关于这个故事的信息，请阅读查理·伍德的完整文章《热量摧毁所有秩序，除了这一个特殊情况》，文章发表在我们的网站quantummagazine.org上。

每周二查看此供稿，收听Quanta播客，总编辑萨米尔·帕特尔将与我们的作家和编辑讨论更多Quanta最受欢迎、最有趣和最发人深省的故事。来自公关。