物理学上有四大神兽，诀别是芝诺的乌龟欧博开户，拉普拉斯兽、麦克斯韦妖、薛定谔的猫。之前屡次共享过薛定谔的猫，今天链接共享另一大神兽：麦克斯韦妖。

1872年，物理学界大佬麦克斯韦在一册书中提到，有一种生物可能会违背热力学第二定律，具体是奈何回事呢？

让咱们设计有一种奇特的生物，暂且叫它“麦克斯韦妖”，这种生物领有很高的能力，不错精准跟踪每个分子的脚迹轨迹，能分辨出分子的速率位置等，简略按照某种次第或者限定把有时畅通的分子分拨到相应的区域。

当今，假定有这样一个容器，容器被分为A和B两部分，两部分中间有隔板分开，隔板上有一个小洞。由于麦克斯韦妖能精准不雅测到单个分子的畅通速率和位置，是以表面上就不错让畅通速率更快的分子从A部分过问到B部分，只需要比及某个速率更快的分子将近到达隔板上的小洞时，立地掀开隔板，分子就会从A部分到达B部分。

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如斯抵制进行一样的操作，着力就是B部分的分子畅通速率更快，而A部分的分子畅通速率更慢，B部分的温度更高，A部分的温度更低。麦克斯韦假定挡板相配轻，对挡板掀开经过中的作念功不错忽略不计。

这就意味着，麦克斯韦妖在什么都莫得作念，起码莫得作念功的情况下，就让热量完毕了交换，这昭着违背了热力学第二定律，昭着是不行能的。

这就是麦克斯韦妖的由来，那么，咱们到底该怎样解释麦克斯韦妖违背热力学定律这个矛盾呢？

先从热力学第二定律提及。

热力学定律共有四个，咱们相比熟习的是前三个定律，第四个定律叫作念“热力学第零定律”，成心思意思的不错去搜索了解下，这里不再胪陈了。

第一定律是能量守恒定律，第二定律也被称为“熵增定律”，天然界能量转动都是具有场地性的，不行逆的。第三定律，王人备零度时，统共纯物资的圆善晶体的熵值为零。也叫王人备零度。王人备零度本质是无法达到的，仅仅表面值。

三大定律中，第二定律其实更意思，能带给咱们更深的想考。热力学第二定律往时有两种表述形势。

第一：不行能制造出这样一种热机，只从单一热源吸热对外作念功而不产生其他影响。

第二：不行能把热量从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或者说热量不行能自愿地从低温物体传到高温物体。

而麦克斯韦妖的操作，昭着意味着热能不错额自愿地从低温物体周折到高温物体。何况刚才说了，热力学第二定律其实亦然“熵增旨趣”，该旨趣标明，在一个禁闭的系统里，系统老是倾向于从有序到无序，这个经过是不行逆的。

从熵的角度来讲，麦克斯韦妖一样是矛盾的，违背了熵增定律，毕竟速率更快的分子沿路到B部分，速率更慢的分子留在A部分，很昭着通盘系统变得更有序了。

再来说说温度的见解欧博开户。

提到温度，咱们往时会用热或者冷来表述，其中这种表述形势是不严谨的，因为冷热都是相对的，40的天气咱们嗅觉很热，但40度在太阳温度眼前又显得太冷了。

（针对俄代表质疑美方一事俄罗斯卫星通讯社报道截图）

物理学上对温度的界说是这样的，用平均动能来暗示，庸碌聚拢就是无数分子的平均动能，而不是单个分子的热畅通，这里专揽的是统计学旨趣。每个分子都有热畅通，但并不是统共的分子都以沟通的速率畅通。

说完毕温度的见解，再回过甚来望望麦克斯韦妖这个“恶魔”。为了更好地聚拢麦克斯韦妖，咱们以至不错把这个恶魔瞎想成一个圭臬相配小的传感器，能精准感应到分子的速率，从而决定是掀开挡板如故关闭挡板。

当传感器感应到速率较快的分子时，用红色小点暗示这样的分子，就会掀开挡板，让分子过问B区域。要是传感器感应到的是速率较慢的分子，就不会掀开挡板。如斯一来，到临了B区域就只会剩下速率较高的分子，温度天然也会更高。

刚才也说了，这就相配于恶魔莫得使用任何动力，就不错把热量从低温物体传递到高温物体。要是确凿不错这样作念的话，那东谈主类就发达了，意味着澈底的动力解放，说白了就是咱们领有了心驰神往的永动机，无谓再为动力零落而发愁。

缺憾的是，上头的设计是不行能的，因为违背了热力学第二定律，咱们不行能通过这种形势制造出永动机的。

关联词，问题还在，咱们该怎样解释麦克斯韦妖的活动呢？明明违背了热力学第二定律，但看上去确扩充得通。麦克斯韦妖这个想想实验到底那里出了问题呢？

对于麦克斯韦妖这个恶魔，第一个问题是，这个恶魔确凿能精准测量出每个分子的速率吗？何况测量的经过确凿不浮滥任何能量吗？

事实上，能精准测量出每个分子的速率的“恶魔”是不存在的。明慧的东谈主可能依然看出来了，在麦克斯韦妖这个想想实验经过中，完全莫得谈到恶魔是怎样精准测量分子速率的。

而现实情况是，不管恶魔怎样测量分子的速率，也就是测量温度，一定会使用能量。而浮滥能量就意味着着熵增。

恶魔在处理分子的信息形成的会熵增，远远跨越分拨粒子的熵减，是以麦克斯韦妖并不违背热力学第二定律。科学家们信赖测量信息的经过一定会产生熵，而这时刻阿谁恶魔其实依然死了。

不外匈牙利物理学家希拉德在1929年又让恶魔“回生”了。具体奈何回事呢？他作念了一个麦克斯韦妖的升级版实验，亦然一个想想实验，构造了一个只需要措置单个分子的简化恶魔系统，也就是单分子引擎。

这个想想实验具体是这样的。

在一个密闭的箱子里有一个分子。妖精通过测量，不错知谈分子到底是在左边如故右边。要是在左边，就在箱子的左边装置一个挡板，挡板上系上一根绳索绑上重锤，就是一个浅陋的活塞系统。

由于阿谁分子在左边，例必会向右迁徙，这样就会鼓动活塞畅通。临了，把挡板拆掉，系统又复原到原有气象。通盘经过中，相配于单个分子不错自愿地索求一些热能并将其转动为等量的功。

要是不辩论妖精的测量经过，如斯模子完全就是第二类永动机，也就是违背热力学第二定律的永动机，熵不错自愿地减少。天然这是不行能的。

希拉德以为，温度就出在妖精的“测量”上，妖精要想得回分子的信息，就必须测量。而获取信息是要付出代价的，这种代价就会使得周围环境的熵增多。系统看起来的“熵”的减小，其实来自妖精测量经过中“信息熵”的增多。

也就是说，全体来看，系统的熵仍然是增多的，一样莫得违背热力学第二定律。

希拉德的不雅点第一次让东谈主类顽固到了“信息熵”的见解，而约莫20年之后，香农在1948年才初次提议了信息论，希拉德在约莫20年前就有了访佛的想想，诚然有些蒙眬，但确乎让咱们顽固到了信息的物理本体，初次将信息与能量浮滥联系起来。

跟着时刻的推移，到了1961年，物理学家兰谈尔提议了兰谈尔旨趣：盘算机在删除信息的经过中会对环境开释出少量的热量，例必有电能诊疗成了热能被开释到环境中，这亦然咱们的电脑抵制发烧的原因，该热量的数值与环境温度成正比，删除信息的经过电能改造成热能是不行逆的热力学经过，因此盘算机通过盘算而散逸热量的经过亦然不行逆的。

也就是说，在咱们删除信息时，热能就产生了。比如说，咱们常常会删除手机电脑里莫得的图片，视频或者其他文献，以为这样作念不会敌手机电脑有任何影响，其实否则，删除的经过一样会产生热能。

跟着东谈主类对信息的商量抵制深切，科学家信服：信息亦然一种物理实体。这种不雅点其实完全违背了咱们的直观和日常生存提醒，即就是实体，咱们也会以为信息是详尽的实体，奈何可能是物理实体呢？

比如说，电脑里的信息本体上就是0和1构成的一连串杜撰代码，奈何会是物理实体呢？电脑的机箱，主板，电源，硬盘等都是物理实体，这很好聚拢，信息为什么亦然物理实体呢？

科学家们的解释是，信息确乎是物理的，因为信息老是要储存在某个物理介质中，何况会受到物理介质的拘谨。不管咱们把信息储存在硬盘如故一张纸上，物理定律都限定着这些诞生的特点，同期也会放弃东谈主类处理信息的能力。信息自己的发达就像熵那样，会受到物理定律的专揽，亦然一种物理量。

诚然以上所扣问的基本都停留在表面层面，但事实上科学家早就通过实考据明了这点，日本科学家早在十几年前就作念到了“从信息中获取能量”的豪举。

以上就是麦克斯韦妖，以及它给物理学界带来的遍及影响。想当初，麦克斯韦本东谈主可定想不到他约略的一个想想实验，居然能对东谈主类聚拢熵和信息的本体产生如斯大的影响。麦克斯韦提议这个想想实验的目的其实很约略，就是为了解释热力学中的统计属性，但谁也没猜度就是这样一个“恶魔”，居然困扰了物理学界一百多年，但同期也鼓动了信息表面的发展。

这就有点像薛定谔提议的想想实验“薛定谔的猫”，也大大鼓动了量子力学的发展，让普通的吃瓜大家也了解了量子宇宙有何等神奇！