在化學(xué)反應(yīng)的世界里，原子重新排列，化學(xué)鍵形成和斷裂，似乎與黑洞的奇異領(lǐng)域相距甚遠(yuǎn)。然而，最近的一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)彌合了這一看似巨大的鴻溝。研究人員已經(jīng)證明，某些化學(xué)反應(yīng)可以像黑洞一樣有效地?cái)_亂量子信息，盡管規(guī)模要小得多。這一發(fā)現(xiàn)被稱為化學(xué)反應(yīng)中的量子信息置亂，對(duì)我們理解化學(xué)動(dòng)力學(xué)和信息本身的基本性質(zhì)具有深遠(yuǎn)的意義。

我們對(duì)化學(xué)反應(yīng)的經(jīng)典理解將其描述為一系列明確定義的步驟：反應(yīng)物碰撞，克服活化能壘，形成產(chǎn)物。然而，當(dāng)我們深入到量子領(lǐng)域時(shí)，這幅圖景就動(dòng)搖了，在量子領(lǐng)域，粒子以概率的形式存在，反應(yīng)途徑變成了一種模糊的可能性疊加。在這里，信息置亂的概念變得至關(guān)重要。

量子信息置亂是指在量子系統(tǒng)中編碼的初始信息隨著時(shí)間的推移變得越來(lái)越難以恢復(fù)的過(guò)程。想象一副牌，每張牌代表一種反應(yīng)分子的特定狀態(tài)。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，洗牌的速度越來(lái)越快，重建初始順序的難度也越來(lái)越大。這種信息的快速洗牌是混沌系統(tǒng)的標(biāo)志，這一特性以前被認(rèn)為是經(jīng)典世界所獨(dú)有的。

理解化學(xué)反應(yīng)中置亂的關(guān)鍵在于一種叫做超時(shí)序相關(guān)器(OTOCs)的數(shù)學(xué)工具。這些相關(guān)器測(cè)量了在量子系統(tǒng)中不同時(shí)間進(jìn)行的測(cè)量之間的相關(guān)性。在非置亂系統(tǒng)中，這些相關(guān)性隨著時(shí)間的推移而緩慢衰減。然而，在置亂系統(tǒng)中，相關(guān)性衰減迅速，表明對(duì)初始狀態(tài)的記憶丟失。

研究人員已將OTOCs應(yīng)用于模擬化學(xué)反應(yīng)的研究，他們的發(fā)現(xiàn)是令人吃驚的。在特定的反應(yīng)場(chǎng)景中，特別是在由隧穿主導(dǎo)的場(chǎng)景中，信息混亂的速率接近Maldacena, Shenker和Stanford (MSS)為黑洞提出的量子本征界限。這意味著某些化學(xué)反應(yīng)可以像這些宇宙巨人一樣有效地?cái)_亂信息。

這一發(fā)現(xiàn)對(duì)我們理解化學(xué)動(dòng)力學(xué)具有重要意義。這表明，定義明確的反應(yīng)途徑的經(jīng)典圖景可能并不完全準(zhǔn)確。相反，在反應(yīng)過(guò)程中可能會(huì)有一段重要的信息置亂的時(shí)期，模糊了反應(yīng)物和生成物之間的界限。這可能導(dǎo)致對(duì)反應(yīng)速率和機(jī)理的更深入理解，特別是在復(fù)雜系統(tǒng)中。

此外，化學(xué)反應(yīng)和黑洞之間的聯(lián)系暗示了微觀世界和宏觀世界之間更深層次的聯(lián)系。黑洞經(jīng)常被描述為具有信息悖論——任何落入黑洞的東西似乎永遠(yuǎn)消失了。在化學(xué)反應(yīng)中觀察到的混亂為信息在黑洞中如何丟失提供了一個(gè)潛在的類比，為研究量子引力提供了新的途徑。

然而，值得注意的是，與黑洞相比，在化學(xué)反應(yīng)中觀察到的置亂在一個(gè)小得多的尺度上發(fā)生。并且在化學(xué)反應(yīng)中，信息置亂發(fā)生在飛秒(10^-15秒)的數(shù)量級(jí)上；而在黑洞中，它被認(rèn)為發(fā)生在普朗克時(shí)間(10^-43秒)的數(shù)量級(jí)上，這是一個(gè)難以想象的小時(shí)間范圍。

盡管存在局限性，但化學(xué)反應(yīng)中量子信息置亂的發(fā)現(xiàn)代表了我們對(duì)量子力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)的理解的重大飛躍。它為研究化學(xué)反應(yīng)途徑，探索經(jīng)典世界和量子世界之間的界面，以及潛在地揭示黑洞內(nèi)信息的命運(yùn)打開(kāi)了新的大門。隨著研究的繼續(xù)，這種微觀和宏觀之間的新聯(lián)系可能會(huì)對(duì)現(xiàn)實(shí)的結(jié)構(gòu)提供深刻的見(jiàn)解。(www.ws46.Com)