麥克斯韋妖告訴你，永動(dòng)機(jī)什么只能是個(gè)夢(mèng)

 

　　物理學(xué)的四個(gè)萌神，

　　薛定諤的貓，制造宇宙，超越生死

　　麥克斯韋妖，操控萬(wàn)物，逆轉(zhuǎn)陰陽(yáng)

　　拉普拉斯獸，明察大道，推演萬(wàn)物

　　芝士諾烏龜，時(shí)空雙修，伸縮尺寸。

　　早先對(duì)于物理學(xué)中薛定諤的貓，之諾的烏龜進(jìn)行了解析，與之相對(duì)應(yīng)的是量子物理和微積分的內(nèi)容，而麥克斯韋妖所涉及的是熱力學(xué)第二定律，說(shuō)到熱力學(xué)第二定律，我們耳熟能詳?shù)膸孜淮蠹叶加腥局福?/p>

　　克勞修斯認(rèn)為：熱量不能自發(fā)地從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體；

　　開(kāi)爾文認(rèn)為：不可能從單一熱源取熱使之完全轉(zhuǎn)換為有用功而不產(chǎn)生其他的影響

　　熵增原理解釋為：不可逆熱力過(guò)程中熵的微增量總是大于零

　　這個(gè)理論的提出簡(jiǎn)言之就是否定了第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)的設(shè)想

　　說(shuō)到永動(dòng)機(jī)，究竟是一種什么設(shè)備呢？早先人們提出的只有單一的熱源，從這個(gè)單一熱源中吸收能量，并全部用來(lái)做功，而不引起其它變化這種形式的熱機(jī)稱(chēng)之為永動(dòng)機(jī)，說(shuō)簡(jiǎn)單一些，就是能夠?qū)崿F(xiàn)能量百分之百的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化的效率是100%

　　那這些和麥克斯韋妖有什么關(guān)系呢？

　　事情追溯到公元1200年，數(shù)以千計(jì)的科學(xué)家癡迷于永動(dòng)機(jī)不能自拔。到了19世紀(jì)，熱力學(xué)蓬勃發(fā)展，各類(lèi)永動(dòng)機(jī)被一一槍斃。這時(shí)候，讓愛(ài)因斯坦都崇拜不已的電磁學(xué)大牛麥克斯韋創(chuàng)立了物理學(xué)史上另一神獸——麥克斯韋妖。來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題

　　麥克斯韋妖（Maxwell's demon），是在麥克斯韋假想的妖，能探測(cè)并控制單個(gè)分子運(yùn)動(dòng)，麥克斯韋意識(shí)到自然界存在著與熵增相拮抗的能量控制機(jī)制，但無(wú)法清晰說(shuō)明這種機(jī)制，只能詼諧假定一種“妖”。

　　簡(jiǎn)單描述，一個(gè)絕熱容器被分成相等的兩格，中間是由“妖”控制的一扇小“門(mén)”，麥克斯韋妖能準(zhǔn)確地探測(cè)并控制單個(gè)分子運(yùn)動(dòng)，迅速把快速移動(dòng)的分子從左盒丟進(jìn)右盒，把慢速運(yùn)動(dòng)的分子從右盒丟進(jìn)左盒。因此，這個(gè)小盒子不僅左右部分形成了溫差，還實(shí)現(xiàn)熵的自發(fā)減少。

　　麥克斯韋妖這一理論的提出讓混亂變的有序，用妖的假象提出自發(fā)性是可能的，這個(gè)理論一直持續(xù)了150年，直到熵的概念的提出，才徹底否定了這只妖，因?yàn)辂溈怂鬼f妖如果想實(shí)現(xiàn)熱力學(xué)上的熵減就必然獲取分子運(yùn)動(dòng)的信息，而這是需要損耗能量的，所以說(shuō)在孤立系統(tǒng)中麥克斯韋妖是不可能存在的。

　　那難道麥克斯韋妖到這就終止了嗎？并不是2007年學(xué)術(shù)界還是有人在研究熵減過(guò)程，企圖在通過(guò)“信息擒縱閥”的假象來(lái)人造麥克斯韋妖，但是這個(gè)理論依舊不能解決能量源的問(wèn)題，如若這只妖真的存在，那人類(lèi)的能源問(wèn)題也將真的不再是問(wèn)題了。