麦克斯韦妖

出处：按学科分类—自然科学总论 天津人民出版社《自然辩证法辞典》第389页（851字）

指麦克斯韦为了反对“热寂说”而设想的理想实验。

即“能够按某种秩序和规则把高速运动的微粒与低速的分开，从而增长温度差，导致熵减少”这一巧妙的实验，表明宇宙间可能存在使能量重新聚集的过程。

1865年，克劳修斯已把热力学第二定律推广到了整个宇宙，他把整个宇宙视为一个孤立的绝热系统，随着时间的变迁，宇宙各处的温度差将消失，整个宇宙的温度将趋向于平衡，将处于死灭状态，此即^*“热寂论”。这一结论，在当时曾引起世界性的争论。1871年，麦克斯韦提到一个理想实验：设想有这样两间相邻的、充满气体的小室构成一个孤立的系统，系统里有一个具有精细感觉的“小妖魔”，它可以跟踪气体分子，并负责连接两室间的无摩擦的滑动小活门，它只允许快速分子通过小门而到达右室；慢速分子通过小门而到达左室。这样，就可达到使左右两室分别聚集了慢快分子，使右室气体变热而左室气体变冷。于是使原来曾均分布于两室的能量重又集中到右室，温差重现，热过程又将重新发生。

当时，麦克斯韦没有提出任何真正可行的实验来检验这一设想；也没有通过计算来讨论它，直到40多年后的1913年，才由波兰物理学家斯莫洛卓夫斯基正确回答了这个问题。麦克斯韦认为：微观上有可能破坏热力学第二定律的预见原则上是正确的，不过它的几率极小，趋于0，实际上不违反热力学第二定律。

20世纪50年代，申农、维纳等人进一步分析表明，尽管严格平衡态下的麦克斯韦妖不存在，但在亚稳态下是有可能存在的，甚至有人认为生物学上的酶就是亚稳态的麦克斯韦妖。近年来，甚至有人把麦克斯韦妖和量子学的稳变量联系在一起。

尽管这些都仅仅是一些初步的探索，但是它却说明，在探索宇宙并非趋于热死这个问题上，一百多年前麦克斯韦提出的设想，在一百多年后仍然起着重大的启迪作用。

图7 麦克斯韦妖，它能把快分子和慢分子分开