麥克斯韋妖

麥克斯韋妖是世界十大著名物理學家之一詹姆斯·麥克斯韋提出的猜想，主要為了說明熱力學第二定律的可能性而提出的設想。這個設想是這樣的：

假如有一個密閉的容器，中間一個沒有任何摩擦力的板子將其分成AB兩部分，而在隔板上面有一個妖怪控制的閥門。

最開始兩邊的溫度一樣，當高速分子由A向B運動或慢速分子由B向A運動時，妖怪就會把門打開。而當當高速分子由B向A運動或慢速分子由A向B運動時，妖怪就會把門關(guān)上，最終久而久之所有的高速分子都會到達B區(qū)，而所有的慢速分子都會來到A區(qū)，這個系統(tǒng)就會變得更加有序。

1871年，麥克斯韋發(fā)明了一個小精靈——后來就叫做麥克斯韋妖——用來說明熵和氣體中熱運動論的統(tǒng)計性質(zhì)。想象有一個二室的房子，氣體均勻地分布在兩室里。兩室之間只有一個活動門相通。正如麥克斯韋的理論所描述的，兩室中的氣體分子，有些運動得很慢，有些則很快。當分子走過時，精靈抓住慢的把它送到另一室，又把另一室的快分子抓住通過活動門送到第一室。用這一方式，最后第一室將充滿熱（運動快的）分子，而第二室充滿冷（運動慢的）分子。如果精靈真的存在（當然是不可能的），加熱一間房子就可以不要任何能量。

物理學經(jīng)過了70年的時間，研究熱的本質(zhì)及其與其他能量形式的相互關(guān)系，這才擺脫了18世紀的熱質(zhì)說?；谠诱摰耐Σ⑶彝ㄟ^運用數(shù)學和模型以及仔細的實驗，這才獲得兩個永恒的原理，從而為熱力學機制提供了更為扎實深刻的認識。

麥克斯韋妖（Maxwell's demon），是在物理學中假想的妖，能探測并控制單個分子的運動，于1871年由英國物理學家詹姆斯·麥克斯韋為了說明違反熱力學第二定律的可能性而設想的。

當時麥克斯韋意識到自然界存在著與熵增加相拮抗的能量控制機制。但他無法清晰地說明這種機制。他只能詼諧地假定一種“妖”，能夠按照某種秩序和規(guī)則把作隨機熱運動的微粒分配到一定的相格里。麥克斯韋妖是耗散結(jié)構(gòu)的一個雛形。

擴展資料

麥克斯韋假想，宇宙中有這么一種機制（當然是假想的），這種機制宛如一個擁有億萬級顯微鏡的智者，他窺探到了每個分子的一舉一動。假如有一個完全與外界隔絕的箱子，中間用一塊完全隔熱的板子隔開，出了一個小門，而麥克斯韋妖就站在小門前。

他站在門前，盯住了每一個分子，如果是運動快的分子（勢能高，即比較熱）他就不讓這個分子過去，如果是運動比較慢的分子（勢能低，即比較冷）他就放它過去。久而久之，原本溫度平衡的箱子，就出現(xiàn)了一半熱一半冷的現(xiàn)象。

這個是與熱力學第二定律相悖的，根據(jù)熵增定理，上訴過程相反一下才是正確的。

麥克斯韋1831年6月出生于蘇格蘭愛丁堡，他的父親原是個知識淵博的律師，但卻熱衷于技術(shù)和建筑設計，對麥克斯韋的一生影響很大。8歲的時候，麥克斯韋的母親不幸得肺結(jié)核去世，從此家庭的重負全都落在了父親的身上。幼年喪母使麥克斯韋的性格變得孤僻、內(nèi)向。16歲麥克斯韋中學畢業(yè)后進入了蘇格蘭的最高學府愛丁堡大學，專門攻讀數(shù)學和物理學。19歲時進入了劍橋大學并成為了霍普金斯的研究生。1854年的時候畢業(yè)并留校任教，后因父親生病到蘇格蘭的馬里沙耳學院任自然哲學教授，1871年受聘籌建劍橋大學卡文迪什實驗室，并任第一任主任。

1831年6月13日，麥克斯韋出生在蘇格蘭愛丁堡一個很有名望的家庭。其父對于實用的、技術(shù)性的學問很感興趣，后來成為愛丁堡皇家學會成員。8歲時，母親去世，在父親的引導下學習科學。受其父親的影響，麥克斯韋從小就進入科學界，因而受到很多有益的影響。

1847年，16歲的他進入愛丁堡大學學習數(shù)學和物理學，1850年，他轉(zhuǎn)入劍橋大學，在那里，在著名數(shù)學家W·霍普金斯的指導下，他取得了不菲的成績。