麦克斯韦妖告诉你，永动机什么只能是个梦

 

　　物理学的四个萌神，

　　薛定谔的猫，制造宇宙，超越生死

　　麦克斯韦妖，操控万物，逆转阴阳

　　拉普拉斯兽，明察大道，推演万物

　　芝士诺乌龟，时空双修，伸缩尺寸。

　　早先对于物理学中薛定谔的猫，之诺的乌龟进行了解析，与之相对应的是量子物理和微积分的内容，而麦克斯韦妖所涉及的是热力学第二定律，说到热力学第二定律，我们耳熟能详的几位大家都有染指：

　　克劳修斯认为：热量不能自发地从低温物体转移到高温物体；

　　开尔文认为：不可能从单一热源取热使之完全转换为有用功而不产生其他的影响

　　熵增原理解释为：不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零

　　这个理论的提出简言之就是否定了第二类永动机的设想

　　说到永动机，究竟是一种什么设备呢？早先人们提出的只有单一的热源，从这个单一热源中吸收能量，并全部用来做功，而不引起其它变化这种形式的热机称之为永动机，说简单一些，就是能够实现能量百分之百的转化，转化的效率是100%

　　那这些和麦克斯韦妖有什么关系呢？

　　事情追溯到公元1200年，数以千计的科学家痴迷于永动机不能自拔。到了19世纪，热力学蓬勃发展，各类永动机被一一枪毙。这时候，让爱因斯坦都崇拜不已的电磁学大牛麦克斯韦创立了物理学史上另一神兽——麦克斯韦妖。来解决这个问题

　　麦克斯韦妖（Maxwell's demon），是在麦克斯韦假想的妖，能探测并控制单个分子运动，麦克斯韦意识到自然界存在着与熵增相拮抗的能量控制机制，但无法清晰说明这种机制，只能诙谐假定一种“妖”。

　　简单描述，一个绝热容器被分成相等的两格，中间是由“妖”控制的一扇小“门”，麦克斯韦妖能准确地探测并控制单个分子运动，迅速把快速移动的分子从左盒丢进右盒，把慢速运动的分子从右盒丢进左盒。因此，这个小盒子不仅左右部分形成了温差，还实现熵的自发减少。

　　麦克斯韦妖这一理论的提出让混乱变的有序，用妖的假象提出自发性是可能的，这个理论一直持续了150年，直到熵的概念的提出，才彻底否定了这只妖，因为麦克斯韦妖如果想实现热力学上的熵减就必然获取分子运动的信息，而这是需要损耗能量的，所以说在孤立系统中麦克斯韦妖是不可能存在的。

　　那难道麦克斯韦妖到这就终止了吗？并不是2007年学术界还是有人在研究熵减过程，企图在通过“信息擒纵阀”的假象来人造麦克斯韦妖，但是这个理论依旧不能解决能量源的问题，如若这只妖真的存在，那人类的能源问题也将真的不再是问题了。