19世纪物理学界一个著名的思想实验，无需消耗能量就能创造秩序？

yangli8310

本文作者：今日头条

19世纪中期，萨缪尔·摩斯找到了操作，处理和传递信息的新方法，从几千年前发明了文字起，到如今能高速传输高度抽象的金属格子，信息传输技术达到了顶峰。对于19世纪末的人们来说，操纵和传播信息的能力似乎已经达到了顶峰，不过他们大错特错了，信息比任何人想象的都要更重要更基础。

人们很快就发现，信息不仅关乎人们的交流，它的意义要深远得多，信息真正的本质会因为一个奇怪的问题得以揭露，一个杰出的苏格兰物理学家所想出的问题，他就是詹姆斯·克拉克·麦克斯韦。

在他的众多兴趣中，麦克斯韦对热力学最为着迷，蒸汽机诞生后，关于热和运动的研究也随之兴起，而麦克韦斯是最先认识到热量实际上就是分子运动的人之一，东西越热，分子运动的速度就越快，这个想法将使麦克斯韦想出一个奇特的思想实验，在这个实验中，信息是关键。

麦克斯韦推论，只要知道一盒空气中发生了什么，就能使其中一半变得更热而另一半变得更冷，把它想象成不用消耗任何能量，就能在冰箱旁边建一个烤箱。

这听起来很疯狂，但麦克斯韦的论点非常有说服力。想象一个小恶魔停在盒子上面，他的视力很好，能准确观察盒子里所有空气分子的运动。最重要的是他控制着将盒子分成两半的隔板，每次他看到一个快速移动的分子从右边接近隔板时，他就把隔板打开，让它去左边；而每次他看到一个缓慢移动的分子从左边靠近隔板时，他就把隔板打开，让它去右边。

而接下来你能猜到会发生什么。随着时间的推移，所有快速运动的热分子会堆积在盒子的左边，所以缓慢运动的冷分子会堆积在盒子的右边。重要的是，恶魔所做的只是对分子的运动信息进行了分类。麦克斯韦的恶魔似乎在说，只要有关于分子的信息，就可以从无序中创造出秩序，这个想法在19世纪的思想中就出现了！

热力学很清楚地表明，随着时间的退役，宇宙的熵，无序性总是会增加，一切注定会土崩瓦解。但恶魔似乎在暗示，可以不消耗任何能量就可以把东西变回原状，通过使用信息就能创造秩序，而这被证明是一个极其困难的问题，而聪明的麦克斯韦有了一个远远领先于他的时代的想法。

麦克斯韦对物理学界产生了很大的影响，他想出了这个复杂的概念，在某种意义上，他已经预想出了信息这个当时完全不存在的概念，那个想法非常令人震惊，麦克斯韦本人并没有给出解答方法，他只是将问题提出来供大家解决。在接下来的一百多年里，为了解决那个问题，产生了很多激动人心的辩论和发展！

那么麦克斯韦的恶魔到底在干什么？听起来可能有些不切实际，但想像一下，如果我们能在现实世界中建造一个类似模仿恶魔行为的机器，在纯粹使用信息的情况下，我们就可以用它来加热一杯咖啡或者运行一个引擎，或者给一个城市供电，就好像我们可以在宇宙中创造秩序而不消耗任何能量一样！

信息似乎能够打破物理定律，但事实并不是那样，它无法打破。麦克斯韦的恶魔之所以不能免费获得能量是因为他的大脑。人们发现，恶魔的确只利用信息就创造出了有用的能量，但这并不意味着他能不劳而获。

记住恶魔的工作机制，他看到盒子的一边有个快速移动的分子，于是他打开隔板，让它过去另一边，但每次他这样做的时候，他必须在记忆力储存关于那个分子的速度的信息，很快他的记忆就满了，只有删除一些信息时才能继续，重要的是，这种删除行为会消耗能量。

恶魔需要记录哪些分子在向哪移动，如果记录装置大小有限，在某个时候，恶魔不得不将其擦除，这是一个增加宇宙的熵的不可逆过程，正是对信息的删除导致了熵永远在上升！

关注微信公众号：yzdaquan，上万人一起探索宇宙奥秘！

UFO中文网温馨提示：本文由网友采集编写，如果侵犯了您的版权，请联系管理员（邮箱：[email protected]）删除。
UFO中文网是一个为广大UFO、外星人爱好者提供的交流平台，观点归本人所有，真实性还需要大家共同探索。。。

slif205go

理论没毛病，但首先你得找个恶魔。