科學界的發展：如果可以解決麥克斯韋妖，永動機或將誕生

科學的發展並非是一蹴而就，每一次時代出現重大的變革，往往都會伴隨一個了不起的科學家。對於如今科學大廈的建立，不得不提到兩個非常偉大的物理學家。其中一個人建立了宏觀世界的力學體系，另外一個則打開了人類對於微觀世界探索的大門。牛頓和愛因斯坦，作為現代科學大廈的建立者，對整個人類的進步付出了莫大的功勞。

不過很多人可能並不知道，宏觀世界到微觀世界之間的變化，是在一夜之間發生的。任何一個時代的變遷，往往都存在著一定的過渡期。而在牛頓和愛因斯坦之間的過渡期，毫無疑問就是麥克斯韋。愛因斯坦曾經在接受採訪時表示自己並不是站在牛頓的肩膀上，而是站在麥克斯韋的肩膀上，因此才能夠開啟微觀世界的大門。

可怕的熵增理論，宇宙的未來已經確定。

麥克斯韋之妖曾經困擾過物理學家，整整一個世紀。截止到現在為止，關於這個實驗當中所得出的結論仍然充滿了疑慮。在

1842

年的時候，一個了不起的物理學家提出了能量守恆定律。這個世界上所有的能量並不會無緣無故的消失，也不會無緣無故的增多，而是會以這樣或者那樣的形態互相轉化。

直到1850

年，一位物理學家克勞修斯提出了熱力學第二定律。在這個基礎上，他提出了令所有人都感到恐怖的熵增原理。熵，是用來形容一個系統內部分子混亂程度的單位，數值越高說明系統越混亂。這個定律當中提出了非常重要的觀點，一個孤立的體系中，能量之間並不會變大或者變少，但熵值卻是在一直變化。意思就是說在一個孤立的系統當中，如果沒有第三方力量進行干涉的話，那麼整個系統會朝著熵值變大的方向演化。

人們之所以會覺得熵增理論可怕，主要原因就在於我們整個宇宙就屬於一個特殊的孤立體系。在這個體系當中，人類目前還沒有辦法判斷出是否有第三方力量的介入。而現在整個宇宙又處於無限膨脹的狀態，也就是朝著熵值不斷增大的方向演化。而在熱力學第二定律當中，所有高能物質都會朝著低能物質傳遞能量。也就是說，我們現在所處的宇宙，終歸有一天會變成一片死寂，這個理論確切指明瞭宇宙的未來。

科學界中的妖獸，麥克斯韋之妖。

克勞修斯提出熱寂說之後，麥克斯韋做出了一個大膽的假設。麥克斯韋傳奇一生都在研究統計力學與熱力學的結合，可以說是他一手開創了統計熱力學的先驅。當時麥克斯韋提出熱力學第二定律描述的並不是單個分子的運動行為，而是大量分子表現出來的普遍規律。就從整個系統而言，熱量總是會從溫度高的方向流向溫度低的方向，但這並不意味著這個普遍的規律符合於個別分子。

麥克斯韋認為在某一個時刻某個特定分子的速度大小完全不可知，而且它的運動方向也是完全隨機。雖然在宏觀方面，大片的分子速度和運動方向一致，但微觀方面還是存在著很多不確定性。於是，麥克斯韋又做出了一個大膽的假設，這個假設也就導致了麥克斯韋之妖的出現。

在一個溫度均勻充滿空氣的容器當中，用一塊特殊的材質將這個容器分成兩個部分。一個是

A

，一個是

B

，中間的隔板留下一個小孔。小孔每次只能允許一個分子的透過，操控這個隔板的人是一個高度智慧的生物，能夠清晰捕捉到每一個分子的特定屬性。實驗過程中，麥克斯韋之妖是允許熱分子繼續朝著高溫的方向運動，相應的溫度偏低的慢分子也只能朝著低溫方向運動。這種情況下，雙方之間的溫差值會變得越來越大。

麥克斯韋之妖的困惑，指明未來的方向。

麥克斯韋所釋放的這個小妖，即使到現在為止，仍然糾纏著物理學家。不過現在人們已經可以肯定

地

說出熱力學第二定律僅僅只適用於宏觀世界，不適用於微觀世界當中的單個分子。如果能夠解決麥克斯韋之妖的問題，人類完全有可能創造出永動機，在此之前永動機一直只存在於理想世界。

因為我們現在所處的宏觀世界都要遵循熱力學定律，能量不可能無限，僅僅只是在以不同的形式進行轉換。但是麥克斯韋之妖卻提出了能量可以在人為控制下不發生轉化，在麥克斯韋之妖所處的獨立體系當中，完全可以將單一的熱源吸收然後將它轉化並且對外做功。從而實現某個機器的永恆定律，這也就完成了永動機的設計。

然而在

1929

年的時候，匈牙利物理學家希拉德在研究麥克斯韋之夭的時候，將整個設計方案進行簡化，從而發現整個實驗當中微不足道的一點弊

端。那就是麥克斯韋只要在進行控制時，獲取資訊的過程當中會消耗能量，因而破壞了整個實驗的完整性。就是說在這個獨立系統當中，有了第三方力量的介入。這個發現似乎能夠斬殺麥克斯韋之妖，只是遺憾的是，直到現在為止，人們對於整個理論的建設，還不是特別完善。