麦克斯韦妖

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  克斯韦妖汉语拼音mài kè sī wéi yāo),(Maxwell demon),假想的能识别并控制单个分子运动的小精灵、小妖怪。J.C.麦克斯韦设想,用隔板隔开的两个盒子内盛有相同温度的气体,隔板上开一小孔,小孔上装一扇可以自由开合且无摩擦的小门,小精灵把门。它只允许快速的分子从左盒进入右盒;只允许低速运动的分子从右盒进入左盒。因此,如果存在这种小精灵,就能使分子动能从左盒转移到右盒,形成温差,建立秩序,实现熵的自发减少,从而似乎推翻了热力学第二定律

  20世纪50年代,利用信息熵概念,才弄清楚麦克斯韦妖并不违背热力学第二定律。显然,小精灵为了完成分子动能的有效转移,必须获得分子运动的信息。为此,例如光设法照亮分子以辨明其速度大小,这样所引起的熵增加足以抵消转移分子动能所减少的熵。因此,把外光源、小精灵、气体作为整体,熵仍单调增大。其实,麦克斯韦妖只是开放系统的一个组成部分,靠外界输入能量或信息执行某种任务,生物化学中的酶就是一个实例,并不违背热力学第二定律。