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1、可怕得“麥克斯韋妖”，它的出現拯救了宇宙，為何如此強大？ 2、麥克斯韋妖是什么，為何糾纏物理學界一百多年？ 3、麥克斯韋妖有什么作用 可怕得“麥克斯韋妖”，它的出現拯救了宇宙，為何如此強大？

提到“妖怪”，我們都知道，這都與民間傳說有關，在現實中，是并沒有“妖魔鬼怪”存在的，不過，對于不甘寂寞的科學家們來說，他們雖然信奉科學，但是卻也有著“怪力亂神”的一面，比方說，在19世紀末，就有一名科學家創造出了一只假象中的妖怪——麥克斯韋妖。

麥克斯韋妖再現江湖

先看看什么是麥克斯韋妖，它是一種物理學中的假象妖，創造它的物理學家——詹姆斯·麥克斯韋，賦予了它非常強大的技能，在詹姆斯·麥克斯韋的設定中，麥克斯韋妖可以探測并且控制單個分子的運動，甚至它的出現，直接與宇宙的最終命運有關。

那么，信奉科學，從不相信迷信的物理學家，又是如何創造出麥克斯韋妖的呢？這需要從熱力學第一定律開始說起。

19世紀50年代，一種涉及熱現象領域內的能量守恒和轉化定律被提出，簡單來說，熱力學第一定律認為，熱量是可以從一個物體傳遞到另一個物體上的，并且也可以與其它能量進行轉換，同時，因為能量守恒定律，這也意味著，即使能量在不同的物體之間進行轉換，但是，能量的總值卻仍然是保持不變的。

當然，一個定律的提出，自然也意味著它需要經過不斷地驗證，才可以最終被承認，當然，事實也證明，熱力學第一定律，是完全經得起時間考驗的，這也讓它很快就成為了被公認的科學定律。

當然，任何定律在提出后，即使被公認，但是仍然會存在著質疑和不足，這也與人類的認知和科學技術發展有關，于是，很快就有研究者提出，雖然熱量可以從一個物體傳遞到另一個物體之上，不過，如果是低溫物體和高溫物體，那么，熱量只能自發地從高溫物體上傳遞到低溫物體上，是無法自發從低溫物體轉移到高溫物體上的。

在這個觀點下，熱力學第二定律也被提出，它還有一個別名，就是熵增加原理?？吹竭@里，可能有朋友會好奇，什么是“熵”呢？

簡單來說，熵也是熱力學的概念之一，它是物理學上的一個度量，也是熱力學中表征物質狀態的參量之一。

不過，在熱力學第二定律提出后，很多研究者也并不認同熱力學第二定律，認為它的出現代表著一種“絕望”，它可能直接讓我們所在的宇宙再也沒有未來。

因此，很多研究者也是希望可以通過研究，來證明熱力學第二定律的錯誤，麥克斯韋妖就是在這個過程中被提出來的，它的出現就是為了說明，熱力學第二定律是存在錯誤的。

說起來，之所以麥克斯韋妖被提出，還與一個原因有關，因為從熱力學第二定律的角度出發，事實上，既然說低溫是無法自發向高溫傳遞熱量的，那么，這也意味著，整個宇宙中的熱量也是如此。

在宇宙大爆炸發生后，宇宙的熱量就開始從高溫向低溫傳遞，最終達到熱量平衡，也就是宇宙中不再存在著溫差，這個效應也被稱作“宇宙熱寂論”，它的出現讓人們感到絕望，因為這意味著無論人類如何發展，都免不了和宇宙一起消亡。

什么是宇宙“熱寂論”？

我們都知道，當科學家們有了“宇宙”的概念之后，就開始對宇宙進行各種研究，一方面是希望可以找到宇宙的起源，而另一方面，則是希望可以知曉宇宙的最終命運如何。

畢竟，這直接關系到我們的起源，以及我們的未來，說白了，人類文明能否一直永存，在不考慮任何可能會中途讓人類文明毀滅的因素條件下，宇宙的最終命運，才是和人類最息息相關的。

那么，宇宙的最終命運究竟如何呢？多年來，科學家們也是提出了很多種的猜想，而其中最悲觀的一個，就是根據熱力學第二定律提出的宇宙“熱寂論”。

作為一種假說，宇宙“熱寂論”認為，伴隨著宇宙中高溫不斷向低溫轉移，最終宇宙中的熱量會達到一個完美的平衡狀態，而在這個時候，因為溫差不再出現，所以，宇宙也變成了“熱寂”，再也沒有任何可以維持宇宙繼續演化，包括維持宇宙中生命繼續存在的能量出現。

這也意味著，只要宇宙中的溫差消失，宇宙中的所有物質溫度都達到了熱平衡，那么，宇宙也就正式迎來了末日，宇宙中的一切，也都會隨之毀滅。

不得不說，這個假說的確是很令人絕望的，因為在此前的研究中，很多研究者都認為，宇宙會一直存在下去，宇宙膨脹是不會停止的，這也意味著，宇宙并不會消亡。然而，伴隨著宇宙“熱寂論”的出現，相當于直接給宇宙判了死刑。

所以，為了讓人們對于宇宙重新充滿期待，詹姆斯·麥克斯韋就創造出了麥克斯韋妖，通過它來告訴人類，宇宙是存在未來的。

那么，麥克斯韋妖又是如何和宇宙“熱寂論”抗衡的呢？讓我們看一下相關的思想實驗：先讓我們準備一個容器，在這個容器里，裝滿了空氣，并且容器里面的分子溫度也是均勻的，不過，這些分子的運動速度，卻是完全不同的，這也意味著，受到運動速度不同的影響，直接會導致分子之間的溫度也出現不同。

這個時候，我們從這個容器中，任意選取平均速度幾乎是一樣的大量分子，然后將它們分為兩部分A和B，這個時候，運動速度快的分子從A去往B，而運動速度慢的分子則從B去往A，在這個過程中，原本是溫度均勻的容器中，因為分子的速度不同，所以，就會導致B里面的溫度要比A的高很多，自然，也就無法實現熱寂。

在設定中，麥克斯韋妖就是這樣一只可以隨時追蹤、檢測分子運動、運動的“假象妖精”，不過我們都知道，分子是不可見的，這也意味著，即使我們從肉眼的角度來說，判斷大塊的物體之間會實現“熱寂”，但是內部的分子卻仍然是存在著溫差。

所以，宇宙也是如此，這樣一來，也就意味著從熱力學第二定律角度出發的“宇宙熱寂論”，本身就是一個偽命題，自然，麥克斯韋妖在和宇宙“熱寂論”對抗的過程中，也就捍衛了宇宙的明天，也讓人類不再擔心有一天會因為宇宙死亡而走向終結。

那么，既然無論是麥克斯韋妖也好，還是宇宙“熱寂論”，它們本身都是假說的一種，不妨讓我們從宇宙命運研究的角度出發，看看科學家們還有哪些有趣的猜想。

宇宙的最終命運究竟走向如何？

如今，伴隨著研究的深入，人們基本上已經對于宇宙的起源有了一個普遍的認識，現代科學研究認為，宇宙是起源于一場大爆炸，在大爆炸發生之前，宇宙什么都沒有，時間、空間等所有的概念也都不存在，說白了，大爆炸發生之前的宇宙，就是一片虛無。

一直到大約137.7億年前，一顆奇點大爆炸，讓宇宙隨之誕生，宇宙也在大爆炸的高溫之下快速膨脹，并且一直到今天也在持續膨脹著，并且在過去的130多億年時間里，通過膨脹不斷變大，宇宙中的各類物質也逐漸豐富起來。

不過，都對于宇宙大爆炸的研究，只能為我們解釋宇宙是如何起源的，卻并不能夠回答宇宙最終的命運如何。

一些比較樂觀的研究者認為，宇宙是會一直膨脹下去的，從宇宙誕生的那一刻開始，也就意味著宇宙會“永生”不停止。

不過，如果真的如此，似乎也無法解釋，當初引發宇宙大爆炸的那個奇點，究竟是如何出現的，對此，也有研究者認為，或許宇宙本身就是一個不斷的輪回過程。

研究認為，當宇宙膨脹到極限后，宇宙就會開始坍縮，最終重新變成一個奇點，之后積蓄能量，開始重新在大爆炸中迎來新生。

換句話說，我們目前存在的宇宙，就是上一個宇宙的輪回，這也可以解釋奇點是如何出現的。那么，既然宇宙最終的命運都會是毀滅，是不是意味著，人類也會伴隨著宇宙毀滅而消亡呢？事實上，人類并不是完全沒有出路。

因為我們都知道，現階段來看，科學家們都相信平行宇宙的存在，只要人類在我們所在的宇宙毀滅之前，找到通往另一個宇宙的入口就可以了。這樣一來，雖然宇宙是每一個獨立的，存在著末日的個體，但是只要新的宇宙不斷出現，那么，我們就有辦法實現“永生”，對此，你怎么看？

[img]麥克斯韋妖是什么，為何糾纏物理學界一百多年？

妖怪之類的從來都只存在于古代的傳說中，然而在物理學界，也有個假想出來的妖，叫做麥克斯韋妖，而這究竟又是個什么東西呢?

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。

如果要評選全世界最偉大的兩位物理學家，那么牛頓愛因斯坦將毫無疑問入選，一個人構建了宏觀世界的力學體系，一位帶我們進入了微觀世界， 探索 這茫茫宇宙。而連接這兩位的，毫無疑問是麥克斯韋，他是舊時代的終結者，也是新時代的開創者。

這個所謂的“妖怪”是與熱力學第二定律有關的，這個定律的表述為：不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產生其他影響，或不可能從單一熱源取熱使之完全轉換為有用的功而不產生其他影響，或不可逆熱力過程中熵的微增量總是大于零。

在1871年，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，而設想了這樣的一個妖怪，它能夠探測并控制單個分子的運動。

這個妖的出現，是由于麥克斯韋意識到了自然界存在有一種與熵增加相抵抗的能量控制機制，而這個熵是熱力學中的單位，它的物理意義是表示體系混亂程度的度量。

但又由于麥克斯韋沒有辦法清晰的說明這種機制究竟是怎樣的，就干脆假想出了一個妖怪。

據說劍橋某位物理學家有一次恭維愛因斯坦說：“你站在了牛頓的肩上”，愛因斯坦卻回答：不，我是站在麥克斯韋的肩上！

麥克斯韋方程可以說是濃縮了麥克斯韋的畢生成果，讓無數物理學家前赴后繼去研究，但除了麥克斯韋方程之外，麥克斯韋放出的麥克斯韋妖，也整整糾纏了物理學家一個多世紀。所以物理學家一直想證明麥克斯韋妖的存在！

在麥克斯韋構想中，麥克斯韋妖有極高的智能，可以追蹤每個分子的行蹤，并能辨別出它們各自的速度。妖精掌握和控制著高溫系統和低溫系統之間的分子通道。它利用了分子運動速度的統計分布性質。

通過這樣一個能夠控制分子運動的小妖精，只允許快分子從低溫往高溫運動，慢分子則從高溫往低溫運動，在“小妖”的這種管理方式下，兩邊的溫差會逐漸加大，高溫區的溫度會越來越高，低溫區的溫度越來越低。

我們知道永動機是不可能存在的，于是人們想到了第二類永動機，這個麥克斯韋妖就是第二類永動機的范例。這個裝置所吸收的熱量最終是能夠作為驅動永動機的源頭。

于是后來在1881年，約翰·嘎姆吉開始著手設計了一個利用海水的熱量將液氨汽化，推動機械運轉。

但是這一裝置無法持續運轉，因為汽化后的液氨在沒有低溫熱源存在的條件下無法重新液化，因而不能完成循環。所以物理學界的這個妖怪，也只能存在于假想之中，不可能真是存在。

時至今日，科學家依然不敢說徹底斬殺了“麥克斯韋妖”，但是可以確定地說，蘭道爾已經徹底將“麥克斯韋妖”從熱力學第二定律中驅逐了出去。

“麥克斯韋妖”的 探索 其實也就是人類對于能量與信息之間的本質關系的 探索 ，同時也是人類對于漫漫宇宙的思考，那就是在浩渺宇宙，會不會存在這樣的一個地方，違背人類認知中的所有規則與定律，還是整個宇宙就是一個超大的孤立系統，就是完完全全按照其已經存在的法則運行。

麥克斯韋妖有什么作用

麥克斯韋妖的作用是：

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構的一個雛形。

特點：

可以簡單的這樣描述，一個絕熱容器被分成相等的兩格，中間是由“妖”控制的一扇小“門”，容器中的空氣分子作無規則熱運動時會向門上撞擊。

“門”可以選擇性的將速度較快的分子放入一格，而較慢的分子放入另一格，這樣，其中的一格就會比另外一格溫度高，可以利用此溫差，驅動熱機做功。這是第二類永動機的一個范例。

以上內容參考?百度百科—麥克斯韋妖

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