麦克斯韦妖挥一挥手,近似时光倒流
这是相对于拉普拉斯妖怪,被物理学界称为可以吞噬热学第二定律的大妖怪。它的存在,让永动机变成了可能,但熵理论又证明其不可能存在。
在熵理论看来,整个宇宙都倾向于从有序向无序的方向发展,也就是从低熵到高熵的系统变化。
它也解释了为什么机器的动力系统无法做到百分百的效率。因为在能量转换过程中,某些能量一直以热量或者某种未知的“无效能”形式流失。
在熵理论看来,破镜无法重圆,一副被洗过的纸牌,即使被重新整理,也只是看上去恢复到之前的模样,但实际上并非恢复到原来“未洗过”的纸牌。
这种不可逆性,也证明时间的流逝就如白驹过隙,一去不回。同样也说明了人类为何无法真正地回到过去。
古希腊哲学家赫拉克利特说过,
"人不能两次踏进同一条河流。"
而这也侧面印证了熵的理论,一个过程永远是不可逆的。
苏格兰物理学家麦克斯韦,在其《热理论》中做了一个思想实验,
“有这样一个才思敏捷的存在,他能够追踪每一个微小粒子的运动状态。‘它’可以自由打开或者关闭洞口,让速度快的微粒从A移动到B,速度慢的微粒从B移动到A。
因此,没费多少功夫,他就能提高B的温度并降低A的温度。而这一结果与热力学第二定律相矛盾。”
这就意味着,麦克斯韦妖可以随意控制能量的转换,减少一个封闭系统的熵值。这相当于麦克斯韦妖挥一挥手,就能使时光倒流。永动机也不再是幻想。
但是批评者指出,麦克斯韦妖实际上是封闭系统的一部分,而它在挑选粒子时,所耗费的能量非常巨大。本身就是让整体系统向高熵方向发展的存在。
麦克斯韦妖在收集某个粒子的信息,并决定它的走向时,本身是要耗费“神力”做功的。
在乔尔.利维思想实验:当哲学遇见科学》的书中,就有提到这么一个例子。
年,芬兰阿尔托大学的物理学们做了一个类似麦克斯韦妖的电路。通过释放电子从周围的环境中获取能量,实现冷却作用。
但由于麦克斯韦妖不得不清除关于上一个电子的信息,以便评估下一个电子所需要的空间,导致整个电路都在发热,而这比它要实现的冷却作用,在速度上快得多。
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