إذا مررنا تيارًا كهربائيًا في سلك، فإن السلك يسخن. هذا يعرفه كل من لمس شاحن الهاتف مرة واحدة على الأقل. يسمي الفيزيائيون هذا التسخين بتسخين جول (Joule heating) — نسبة إلى جيمس جول، الذي قاس في منتصف القرن التاسع عشر كمية الحرارة التي ينتجها التيار الكهربائي. ومنذ ذلك الحين، أصبحت المعادلة بسيطة: كلما زادت المقاومة وشدة التيار، زادت حرارة السلك.

ولكن ماذا يحدث في أعماق هذه الصورة — على مستوى الإلكترونات والذرات الفردية؟ هناك يخضع كل شيء لميكانيكا الكم، وهي تعمل بشكل مختلف. في العالم الكمومي لا يوجد احتكاك بالمعنى المألوف. يمكن للجسيم أن يمر عبر العوائق دون أن يصطدم بها، وتنتقل الطاقة فقط في حزم. أخذ مؤلفو الدراسة الجديدة نموذجًا بسيطًا لسلك كمومي وحاولوا فهم من أين يأتي التسخين فيه. وواجهوا مفاجأة: إذا تابعنا كل إلكترون بدقة، وفقًا لقوانين الفيزياء الكمومية، فإن الإنتروبيا — مقياس الفوضى — لا تزداد إطلاقًا. يبقى السلك باردًا.

إذن من أين تأتي الحرارة في السلك الحقيقي؟ إجابة المؤلفين: القياسات هي التي تخلقها. لكي يبدأ السلك في التسخين، يجب وضع أجهزة استشعار صغيرة على طوله — مزدوجات حرارية (thermocouples) تقيس القراءات باستمرار. كل جهاز استشعار يحصل على معلومات حول حالة الإلكترونات وبالتالي يتدخل في حياتها. هذا التدخل هو ما يولد اللارجعة. المعلومات التي يحصل عليها المستشعر تتحول إلى حرارة — تمامًا كما يطلق مسح البيانات على القرص الصلب القليل من الطاقة. في السلك الحقيقي، تلعب التصادمات العشوائية للإلكترونات مع ذرات الشبكة البلورية دور هذه المستشعرات. كل تصادم هو قياس صغير يحدد مكان الإلكترون.

نحصل على صورة جميلة: حرارة جول ليست مجرد احتكاك، بل ثمن للمعلومات. يسخن السلك لأن الطبيعة "تراقب" الإلكترونات باستمرار، مما يجبرها على اختيار موضع معين. كلما زادت هذه الملاحظات، زادت الحرارة. في الحد الأقصى، عندما يكون هناك الكثير من المستشعرات، يسخن السلك الكمومي تمامًا كما تتنبأ معادلة جول الكلاسيكية. ميكانيكا الكم لا تلغي القانون الثاني للديناميكا الحرارية، بل تخفي آليته في عملية القياس نفسها.