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麥克斯韋妖是什麼

物理學中的假想實體

麥克斯韋妖(Maxwell's demon)是一箇物理學中的假想實體,用於探討熱力學第二定律的侷限性。

這個概念由英國物理學家詹姆斯·麥克斯韋於1871年提出,目的是展示一箇能夠探測並控制單個分子運動的虛構生物,這個妖能夠按照一定的規則對作無規則熱運動的微粒進行分配,從而在理論上實現違反熱力學第二定律的情況。例如,一箇絕熱容器被分成兩格,中間由麥克斯韋妖控制的一扇門分隔。妖可以通過控制這扇門,使得速度較快的分子進入一格,而較慢的分子進入另一格,這樣就會導致一格的溫度高於另一格,從而可以利用這個溫差驅動熱機做功。這樣的設想挑戰了熱力學第二定律中熵增的原則。

儘管麥克斯韋妖的概念在理論上是吸引人的,但它與熱力學的基本原理相沖突。後續的研究,如Bennett在1981年的論文,進一步闡述了麥克斯韋妖的原理和限制。