麦克斯韦妖是什么 物理学领域的想象中的怪物

妖怪之类的一直只存在于古代传说中。科学告诉我们，世界上没有怪物这种生物。但是，在物理领域，有一个想象中的恶魔，叫做麦克斯韦妖。这是什么？

物理学中虚构的恶魔

这个所谓的“怪物”与热力学第二定律有关，热力学第二定律指出，不可能在没有任何其他影响的情况下将热量从低温物体传递到高温物体，或者不可能在没有任何其他影响的情况下从单一热源获取热量并完全转化为有用功，或者不可逆热力学过程中熵的微增量总是大于零。

1871年，为了解释违反热力学第二定律的可能性，物理学家詹姆斯麦克斯韦构想了这样一个怪物，它可以探测和控制单个分子的运动。

这个恶魔的出现，是因为麦克斯韦认识到自然界中存在一种能量控制机制，抵抗熵的增加，而这个熵在热力学中是一个单位。其物理意义是对系统混沌程度的一种度量。

但是，由于麦克斯韦无法清楚地解释这是什么机制，他就简单地假设除了一个怪物，这就是物理学中的恶魔，能够把具有随机热运动的粒子按照一定的顺序和规则分配到某个相位。

第二种永动机

我们知道永动机是不可能的，于是人们想到了第二种永动机。这个麦克斯韦妖就是第二种永动机的例子。人们想知道是否有可能设计一种装置，可以从海洋、大气层甚至宇宙的西部和中部地区加热。

这个装置吸收的热量最终可以作为驱动永动机的来源，所以后来在1881年，一个叫约翰加姆吉的人开始设计一个装置，利用海水的热量来汽化液氨，带动机械运转。

但是这个装置不能连续运行，因为汽化的液氨没有低温热源不能重新液化，所以不能完成循环。而热力学第二定律的内容解释了第二类永动机的不可能性，所以物理上的这个怪物只能存在于想象中，不可能真的存在。