物理学上有四大神兽，诀别是芝诺的乌龟，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，具体是怎么回事呢？
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让咱们遐想有一种奇特的生物，暂且叫它“麦克斯韦妖”，这种生物领有很高的智力，不错精准跟踪每个分子的萍踪轨迹，能分辨出分子的速率位置等，或者按照某种治安或者律例把未必畅通的分子分派到相应的区域。
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部分干预到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，随即掀开隔板，分子就会从A部分到达B部分。
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如斯不休进行通常的操作，效果就是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等轻，对挡板掀开经由中的作念功不错忽略不计。
这就意味着，麦克斯韦妖在什么皆莫得作念，起码莫得作念功的情况下，就让热量罢领略交换，这显明违背了热力学第二定律，昭着是弗成能的。
这就是麦克斯韦妖的由来，那么，咱们到底该如何阐明注解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，咱们比拟闇练的是前三个定律，第四个定律叫作念“热力学第零定律”，有趣味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”，天然界能量转动皆是具有标的性的，弗成逆的。第三定律，足够零度时，通盘纯物资的齐全晶体的熵值为零。也叫足够零度。足够零度施行是无法达到的，仅仅表面值。
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第一：弗成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：弗成能把热量从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或者说热量弗成能自觉地从低温物体传到高温物体。
而麦克斯韦妖的操作，显明意味着热能不错额自觉地从低温物体转变到高温物体。况且刚才说了，热力学第二定律其实亦然“熵增道理”，该道理标明，在一个顽固的系统里，系统老是倾向于从有序到无序，这个经由是弗成逆的。
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从熵的角度来讲，麦克斯韦妖通常是矛盾的，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，很显明通盘系统变得更有序了。
再来说说温度的办法。
提到温度，咱们泛泛会用热或者冷来表述，其中这种表述神色是不严谨的，因为冷热皆是相对的，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。
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物理学上对温度的界说是这样的，用平均动能来默示，泛泛相接就是无数分子的平均动能，而不是单个分子的热畅通，这里诓骗的是统计学道理。每个分子皆有热畅通，但并不是通盘的分子皆以疏导的速率畅通。
说罢了温度的办法，再回格外来望望麦克斯韦妖这个“恶魔”。为了更好地相接麦克斯韦妖，咱们致使不错把这个恶魔联想成一个圭臬相等小的传感器，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，用红色小点默示这样的分子，就会掀开挡板，让分子干预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，到终末B区域就只会剩下速率较高的分子，温度天然也会更高。
菠菜负盈利靠谱平台刚才也说了，这就格外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，意味着透彻的动力目田，说白了就是咱们领有了心弛神往的永动机，毋庸再为动力枯竭而发愁。
缺憾的是，上头的遐想是弗成能的，因为违背了热力学第二定律，咱们弗成能通过这种神色制造出永动机的。
然而，问题还在，咱们该如何解释麦克斯韦妖的活动呢？明明违背了热力学第二定律，但看上去确践诺得通。麦克斯韦妖这个念念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？况且测量的经由确凿不耗尽任何能量吗？
事实上，能精准测量出每个分子的速率的“恶魔”是不存在的。注主义东谈主可能也曾看出来了，在麦克斯韦妖这个念念想实验经由中，完全莫得谈到恶魔是如何精准测量分子速率的。
而现实情况是，不管恶魔如何测量分子的速率，也就是测量温度，一定会使用能量。而耗尽能量就意味着着熵增。
恶魔在处理分子的信息酿成的会熵增，远远朝上分派粒子的熵减，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由一定会产生熵，而这本领阿谁恶魔其实也曾死了。
不外匈牙利物理学家希拉德在1929年又让恶魔“回生”了。具体怎么回事呢？他作念了一个麦克斯韦妖的升级版实验，亦然一个念念想实验，构造了一个只需要惩处单个分子的简化恶魔系统，也就是单分子引擎。
这个念念想实验具体是这样的。
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在一个密闭的箱子里有一个分子。妖能干过测量，不错知谈分子到底是在左边如故右边。要是在左边，就在箱子的左边装配一个挡板，挡板上系上一根绳索绑上重锤，就是一个浅易的活塞系统。
由于阿谁分子在左边，例必会向右迁移，这样就会鼓吹活塞畅通。终末，把挡板拆掉，系统又规复到原有气象。通盘经由中，格外于单个分子不错自觉地提真金不怕火一些热能并将其转动为等量的功。
要是不沟通妖精的测量经由，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，熵不错自觉地减少。天然这是弗成能的。
希拉德以为，温度就出在妖精的“测量”上，妖精要想得到分子的信息，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加多。系统看起来的“熵”的减小，其实来自妖精测量经由中“信息熵”的加多。
也就是说，举座来看，系统的熵仍然是加多的，通常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意志到了“信息熵”的办法，而大要20年之后，香农在1948年才初度建议了信息论，希拉德在大要20年前就有了雷同的念念想，天然有些隐隐，但确乎让咱们意志到了信息的物理本体，初度将信息与能量耗尽相干起来。
跟着时辰的推移，到了1961年，物理学家兰谈尔建议了兰谈尔道理：计议机在删除信息的经由中会对环境开释出少许的热量，例必有电能治愈成了热能被开释到环境中，这亦然咱们的电脑不休发烧的原因，该热量的数值与环境温度成正比，删除信息的经由电能转变成热能是弗成逆的热力学经由，因此计议机通过计议而懒散热量的经由亦然弗成逆的。
也就是说，在咱们删除信息时，热能就产生了。比如说，咱们频繁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，删除的经由通常会产生热能。
跟着东谈主类对信息的议论不休深远，科学家肯定：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教学，即即是实体，咱们也会以为信息是玄虚的实体，怎么可能是物理实体呢？
体育论坛淄博彩印纸箱厂太平洋官网比如说，电脑里的信息本体上就是0和1构成的一连串编造代码，怎么会是物理实体呢？电脑的机箱，主板，电源，硬盘等皆是物理实体，这很好相接，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，况且会受到物理介质的敛迹。不管咱们把信息储存在硬盘如故一张纸上，物理定律皆适度着这些修复的特点，同期也会截止东谈主类处理信息的才调。信息自己的推崇就像熵那样，会受到物理定律的主宰，亦然一种物理量。
天然以上所议论的基本皆停留在表面层面，但事实上科学家早就通过实考分解了这点，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纷乱影响。想当初，麦克斯韦本东谈主可定想不到他约略的一个念念想实验，果然能对东谈主类相接熵和信息的本体产生如斯大的影响。麦克斯韦建议这个念念想实验的指标其实很约略，就是为了阐明注解热力学中的统计属性，但谁也没猜度就是这样一个“恶魔”，果然困扰了物理学界一百多年，但同期也鼓吹了信息表面的发展。
这就有点像薛定谔建议的念念想实验“薛定谔的猫”，也大大鼓吹了量子力学的发展，让普通的吃瓜大家也了解了量子寰宇有何等神奇！