THOUGHT EXPERIMENT · 1867 · THERMODYNAMICS

麦克斯韦妖

一只守在门口的小妖,分拣每一个分子——
它似乎能让热量自动从冷处流向热处,公然挑战热力学第二定律。

CLOUD CHAMBER · 云室
左室温度 25°C
温差 ΔT 0°C 熵不减,天下太平
右室温度 25°C
左室粒子 0
右室粒子 0

实验档案 FILE №.1867

装置 · SETUP

一个容器,一扇小门

绝热容器被隔板分成左右两室,隔板上开一扇无摩擦的小门。分子们在两室里永不停歇地乱撞,快的慢的同处一室——就像这页面上你看到的那样。

分拣 · SORTING

小妖的门卫守则

麦克斯韦设想一只机灵的小妖把守小门:只放快分子去右室,只放慢分子去左室。不做功,不开灯,只靠"看一眼、开个门"——右室越来越热,左室越来越冷。

悖论 · PARADOX

第二定律危险了

热力学第二定律说:孤立系统的熵永不自动减少。可小妖几乎不费力气就造出了温差,熵似乎凭空降低了。永动机的幽灵,又一次探出头来。

裁决 · VERDICT

信息不是免费的

小妖要"看清"分子,就得获取信息;要忘掉上一次判断,就得擦除信息。兰道尔原理指出:每擦除 1 bit,至少耗散 kT·ln2 的热量——把这笔账算上,熵的总量一分不少。妖没有输,宇宙没有赢,账单一直都在。