江苏龙网

  1. 首页 > 人文 > >

黑瞳视野|破解物理学四大神兽之麦克斯韦妖悖论

北京联盟_本文原题为：破解物理学四大神兽之麦克斯韦妖悖论
爱因斯坦曾经说过“热力学第二定律”是宇宙中唯一一个“永不被推翻”的物理理论 。
何谓热力学第二定律 。
克劳修斯表述为：热量不能自发地从低温物体转移到高温物体 。
黑瞳视野|破解物理学四大神兽之麦克斯韦妖悖论
文章图片
英国物理学家开尔文表述为：第二类永动机不可能实现 。
不可能制成一种循环动作的热机 ， 从单一热源取热 ， 使之完全变为功而不引起其它变化 。
熵增加原理表述为：孤立系统的熵永不自动减少 ， 熵在可逆过程中不变 ， 在不可逆过程中增加 。
黑瞳视野|破解物理学四大神兽之麦克斯韦妖悖论
文章图片
经典电动力学的创始人 ， 统计物理学的奠基人之一 ， 18世纪英国伟大的物理学家麦克斯韦 ， 曾经提出一个麦克斯韦妖的悖论 ， 试图打破热力学第二定律 。
黑瞳视野|破解物理学四大神兽之麦克斯韦妖悖论
文章图片
（麦克斯韦妖）
麦克斯韦妖可以简单表述为：一个绝热容器被分成相等的两格 ， 中间是由“妖”控制的光滑无摩擦的一扇小“门” ， 容器中的空气分子作无规则运动向门上撞击 ， 妖操纵“门”将热分子（速度较快）放入B格 ， 而冷分子（速度较慢）放入A格 ， 这样B格就会比A格温度高 ， 可以利用此温差 ， 驱动热机做功 。
这是第二类永动机的一个范例 。
若真能制造永动机 ， 从宇宙层面上来说则可以逆转宇宙熵增 ， 拯救宇宙 。
黑瞳视野|破解物理学四大神兽之麦克斯韦妖悖论
文章图片
从人类社会层面上来说 ， 则可以实现能量无限 ， 能量无限意味可创造财富无限 。
可梦想很美好 ， 现实很骨感 。 无数人为了创造“永动机”前赴后继 。
麦克斯韦放出的这头“妖” ， 纠缠了物理学家将近100年 。
直到香龙创立信息论才杀死了麦克斯韦妖 。
香农认为：“信息是用来消除随机不定性的东西” 。 物质、能量与信息是组成世界的三大要素 。
黑瞳视野|破解物理学四大神兽之麦克斯韦妖悖论
文章图片
“妖”要分隔冷热分子 ， 首先要判断分子冷热 ， 这就必须对原子测量 ， 提取信息 ， 这就需要消耗能量 ， 这样就增加了熵 。 而且 ， 熵的增量比麦克斯韦妖为了平衡熵而失去的量还多 。
黑瞳视野|破解物理学四大神兽之麦克斯韦妖悖论
文章图片
另外还可以把妖看成是一台电脑 ， 当测量分子冷热后就要在磁盘上写下一个比特的测量记录 ， 然后按照这个记录来执行程序 ， 决定“门”是开是关 。
任何电脑的存储量都是有限制的 ， 如果存满了 ， 就得删除一些信息 ， 腾出新的空间 。 但删除信息会导致热量耗散 ， 向外释放更多的熵 。 所以 ， 妖在获取、储存、删除信息时都要付出能量和熵增的代价 ， 依然要遵守热力学第二定律 。
黑瞳视野|破解物理学四大神兽之麦克斯韦妖悖论
文章图片
【黑瞳视野|破解物理学四大神兽之麦克斯韦妖悖论】人类制造永动机的梦想再一次破灭 。


    推荐阅读


    上一篇：懂车之道|每天车闻：长安将与华为、宁德时代联合推新品牌

    下一篇：IT之家|华为详解凤凰引擎技术：手机实现实时光线追踪