“与麦克斯韦妖更为贴合的大概是‘熵增原理’的表述方式。”
熵可以简单理解为,对一个系统“不确定性”或“混乱度”的量度。
颜也道:“熵增原理的具体内容即:不可逆热力过程中,熵的微增量总是大于零。也即在自然过程中,一个孤立系统总是自发地向混乱度增大的方向变化,总使整个系统的熵值增加。”
1871年,麦克斯韦在《热理论》一书的末章《热力学第二定律的限制》中,设计了一个假想的存在,即著名的“麦克斯韦妖”(Maxwell'sde摸n),意图推翻热力学第二定律,证明自然界存在着与熵增相拮抗的能量控制机制。
这个理想实验简单来说是这样的。
有一个温度均匀的容器,内部被分成相等的AB两格,在分界上有一个小孔,有一只麦克斯韦妖,可以控制小孔开关,决定其中每一颗做无规则运动的空气分子是否通过。
这样一来,容器、其中的空气分子、麦克斯韦妖,便共同构成了一个孤立系统。
此时,若麦克斯韦妖控制小孔开关,使得空气分子中,速度较快的通过小孔跑向B格,较慢的跑向A格,整个盒子就能产生温差,孤立系统混乱度减小,即减熵。
沈雍乐开口补充:“利用这个温差驱动热机做功,就是第二类永动机的一个范例。”
颜也点点头,继续道:“但这个假想已经被证伪了。”