今天我们一起来看看让人细思极恐的物理学四大神兽之麦克斯韦妖。
如果你没接触过热力学第二定律,
或许你看不懂这个题目,那也没关系,请仔细听下去,我会用最通俗的语言告诉你。
热力学的第二定律告诉我们:热量只能自发地从高温物体传递给低温物体。
举个最简单的例子:
不做任何干预,把一冷一热两杯水倒在一起,
热的水会迅速将热量传给冷的水,最终达到相同的温度。
在学习热力学的第二定律后,你是否思考过:热量只能自发地从高温传递给低温,
随着热量的不断传递,高温物体变得不在高温,低温物体也不在低温,
世界会不会从此变成一片死寂?
年,英国物理学家詹姆斯·麦克斯韦,
为了说明违反热力学第二定律的可能性,
设想一种“妖”,可以对抗热量单向传递,
保证世间有源源不断的能量可用。
他设想了一个思想实验。
在这个实验当中,一个妖怪控制着两个气体舱之间的一扇小门。
当独立的气体分子接近门时,妖怪迅速的打开和关闭门。
快速的分子进入其中的一个腔,慢速的分子进入另外一个腔。
因为速度更快的分子温度更高,妖怪的动作导致一个腔室升温,另一个腔室降温,
从而减少熵,违反了热力学第二定律。
这是第二类永动机的一个范例。
热力学第一定律出现后,人类制造第一类永动机的梦想破灭。
永不放弃的人类,于是想到了制造第二类永动机。
热力学第二定律的提出,直接宣判了第二类永动机的死刑。
热力学第二定律其实就是熵增定律一种体现,
任何孤立的系统,它的总熵永远不会减少。
自然界的一切自发过程,总是朝着熵增加的方向进行的,
这个就是熵增加原理。
举个简单的例子,
我们把一罐黄豆从一米高的地方倒下,
不进行任何的关于,
自然而然的黄豆会四处乱蹦直至最后全部停下。
如果没有任何的干预,最终所有停下的黄豆就达到了最终状态,
也就是熵增加到了最大。
没有任何干预的话,黄豆是不可能再回到原来的罐子中的。
熵增原理和麦克斯韦妖的提出引起了科学家的普遍