麦克斯韦妖
麦克斯韦妖的解释
妖怪，哪里走！--麦克斯韦妖的今时往日爱因斯坦曾说过：“对于一个理论而言，它的前提越简单，所关联的不同事物越多，应用的领域越广泛，它给人留下的印象就越深刻。
”无疑，热力学第二定律，就是其中的典范。
而历史上对于热力学第二定律的诘难有过很多，其中最著名的莫过于麦克斯韦妖。
妖踪初现麦克斯韦设想有一个能观察所有分子轨迹和速度的小精灵把守着气体容器内隔板上一小孔的闸门，见到这边来了高速运动的分子就打开闸门让它到那边去，见到那边来了低速运动的分子就打开闸门让它到这边来。
设想闸门是完全没有摩擦的，于是这小精灵无需做功就可以使隔板两侧的的气体这边愈来愈冷，那边愈来愈热。
这样一来，系统的熵降低了，热力学第二定律受到了挑战。
人们把这个小精灵称为麦克斯韦妖。
降妖我们对麦克斯韦妖的一种可能的存在进制进行分析：在麦克斯韦妖的操作过程中，首先他要能捕捉运动分子的信息—位置和速度。
我们假定，它是通过光学信息来获知这些信息的（通过其他方式获取信息道理类似）。
那么是首先他要能看得见这些分子。
如果没有外部光源，仅仅依赖腔体内的黑体辐射是不可能实现这一过程的，因为按照基尔霍夫的辐射定律，腔体内的辐射是均匀而不具有方向性。
所以，要看到分子，必须另用灯光照到分子上，光将被散射（假设所有分子都没有吸收光能），而被散射的光子将被麦克斯韦妖的眼睛所吸收。
如果我们把容器和小精灵合在一起看作我们所研究的系统，由于外界光能的输入，该系统并不是孤立系统。
而如果我们把光源，容器和小精灵三者合在一起看作我们要研究的系统的话，这一过程涉及到热量从高温热源转移到低温热源的不可逆过程（发光及光的吸收过程），导致系统中熵的增加。
当麦克斯韦妖接受有关分子运动的信息后，再通过操作闸门来使快、慢分子分离，来减少系统的熵。
就数量而言，减少的熵不能超过前者。
所以，麦克斯韦妖并没有真正对热力学第二定律构成挑战。
妖踪再现2004年，爱丁堡大学的D. A. Leigh教授和他的同事们在《Nature》上撰文称，他们利用一种纳米级别的有机功能大分子—轮烷实现了类似麦克斯韦妖的功能，最终使得这种分子的状态分布逐渐远离热力学平衡态，但是这个过程它必须吸收光子，因此，这个过程同样不违反热力学第二定律。
麦克斯韦妖通俗理解
麦克斯韦妖通俗理解
（实用版）
目录
1.麦克斯韦妖的概念与来源
2.麦克斯韦妖的特点
3.麦克斯韦妖与热力学第二定律的关系
4.麦克斯韦妖的通俗理解
正文
1.麦克斯韦妖的概念与来源
麦克斯韦妖是由 19 世纪英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦提出的一个思想实验，用以描述一个可以实现热力学第二定律违反的过程的虚拟生物。
这个虚拟生物被称为麦克斯韦妖，它可以在无需外界能量输入的情况下，使一个热机达到 100% 的热效率。
2.麦克斯韦妖的特点
麦克斯韦妖具有以下特点：
（1）可以感知到系统中的温度差，从而实现热量从低温热源向高温热源的自发传递；
（2）可以在不消耗能量的情况下，对系统进行操作；
（3）可以根据外界条件进行自我调整，以保持最佳的工作状态。
3.麦克斯韦妖与热力学第二定律的关系
热力学第二定律指出，在任何热力学过程中，系统的熵（或称无序度）总是增加的。
换句话说，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体。
然而，麦克斯韦妖在理论上可以实现这个过程，使得热机的效率达到 100%。
这看似与热力学第二定律相矛盾，实际上却揭示了热力学第二定律的局限
性。
4.麦克斯韦妖的通俗理解
通俗地理解，麦克斯韦妖是一个理想化的虚拟生物，它可以在不消耗能量的情况下，实现热量从低温物体向高温物体的传递。
麦克斯韦妖 物理学假想的能探测并控制单分子运动的机制
麦克斯韦妖物理学假想的能探测并控制单分子运动的机制麦克斯韦妖是一个物理学假想实验，它提出了一种能够探测并控制单分子运动的机制。
麦克斯韦妖的提出源于物理学中一个著名的问题：热力学第二定律。
这个定律表明，一个孤立系统的熵（即系统的无序程度）总是会增加，而不会减少。
这似乎表明了我们无法将热能完全转化为其他形式的能量。
然而，麦克斯韦妖的假设是我们可以制造一种智能的装置，它能够探测到系统中各个粒子的自由度和它们的运动状态，并且能够对其进行精确控制。
这样的装置被称为“麦克斯韦妖”，因为它能够“知道”粒子的状态并对其进行控制，就像一个“鬼神”一样。
麦克斯韦妖的假设是基于一个思想实验：如果我们能够在系统中观察和控制每个粒子的状态，那么我们就能够选择只和我们想要的粒子发生相互作用，而不和其他粒子发生作用。
在此假定下，我们可以选择只与速度较快的粒子发生作用，而使速度较慢的粒子保持相对静止。
通过这种方法，我们可以使整个系统的熵减小，从而违反了热力学第二定律。
然而，麦克斯韦妖假设的核心问题是：如何实现对单个粒子的观察和控制？在经典物理中，这个问题是不可行的，因为根据量子力学的不确定性原理，我们不能同时精确测量一个粒子的位置和动量。
在量子物理中，测量一个微观粒子的状态会对其产生干扰。
例如，如果我们测量一个粒子的位置，我们必须使用一个与粒子相互作用的探测器。
这个过程会改变粒子的状态，使其具有一定的不确定性。
同样，如果我们想要控制粒子的运动状态，也会对其产生干扰。
因此，根据量子力学的基本原理，麦克斯韦妖的假设是不可行的。
虽然我们可以通过一些技术手段来观测和控制单个粒子，例如利用扫描隧道显微镜和激光冷却技术等，但这种观测和控制过程仍然受到不确定性原理的限制。
另一方面，即使我们忽略量子效应，麦克斯韦妖的运作也会遇到巨大的困难。
对于一个包含大量粒子的系统，要精确地观测和控制每个粒子的状态是一项极其复杂和庞大的工程。
更重要的是，实际上很难对粒子的状态进行恢复，因为我们无法得知所有粒子的初始状态。
麦克斯韦妖的困惑
麦 克 斯 韦 妖 的 困 惑 茵王 盼 峰
麦克斯韦妖的由来
小 的 阈 值 遥此 后 袁科 学 家 鲁 兹 通 过
1871年 英 国 物 理 学 家 麦 克 斯 野光 陷 阱 冶的 实 验 证 明 袁删 除 信 息
韦 提 出 了 一 种 违 反 热 力 学 第 二 定 也 需 要 释 放 出 热 量 袁由 此 增 加 的
子 内 部 形 成 了 温 差 遥也 就 是 说 袁在 的 玻 璃 杯 不 会 自 动 重 新 组 合 成 原 发 射 出 来 袁 表 现 为 黑 洞 发 出 辐
没 有 任 何 能 量 注 入 的 情 况 下 袁盒 来 的 样 子 遥我 们 人 行 走 的 每 一 步 袁 射 袁 这 就 是 黑 洞 蒸 发 的 基 本 原
开小门让运动速度快的粒子到一
生活中的热力学第二定律
边 袁运 动 慢 的 粒 子 到 另 一 边 袁这 样
在 生 活 中 袁热 力 学 第 二 定 律
麦克斯韦
最 终 结 果 就 是 原 本 温 度 均 匀 的 盒 的 一 个 最 简 单 的 例 子 袁 就 是 摔 碎 反 粒 子 落 入 黑 洞 时 袁实 粒 子 会 被
信 息 也 是 能 量 的 一 种 表 现 形 式 袁能 量 会 守 恒 呢 钥
鞍 形 和 平 面 袁对 应 于 三 种 演 化 状
信息熵和热力学熵是对等的遥
黑 洞 由 奇 点 和 视 界 组 成 袁野视 态 院膨 胀 到 一 定 程 度 后 收 缩 袁膨 胀
1961年 袁物 理 学 家 罗 夫 窑兰 道 界 冶 代 表 光 所 不 能 逃 逸 的 黑 洞 边 越 来 越 慢 但 不 会 停 止 袁始 终 加 速 膨
物理学的四大神兽对应的故事
物理学中的四大神兽分别是薛定谔的猫、芝诺的乌龟、拉普拉斯妖和麦克斯韦妖，它们各自对应着一个有趣的故事。
薛定谔的猫是量子力学中著名的思想实验。
实验中，一只猫被关在一个装有有毒气体的箱子里，而决定有毒气体是否释放的开关是一个放射性原子。
这一理论表明，在量子力学的微观世界中，物质的状态是不确定的，直到被观察或测量时才能确定。
芝诺的乌龟是古希腊数学家芝诺提出的一种悖论。
他假设一只乌龟在前面奔跑，而追赶者的速度是乌龟的十倍。
尽管追赶者可以无限逼近乌龟，但永远无法超越它。
这个问题一直困扰了人类很多年。
拉普拉斯妖是由法国数学家皮埃尔-西蒙·拉普拉斯于1814年提出的一种假想生物。
他认为，如果一个智者能知道某一刻所有自然运动的力和所有自然构成的物件的位置，并能对这些数据进行分析，那宇宙里最大的物体到最小的粒子的运动都会包含在一条简单公式中。
对于这个智者来说，没有事物会是含糊的，而未来只会像过去般出现在他面前。
麦克斯韦妖是为了说明违反热力学第二定律而专门虚构出来的一个妖怪。
这只妖怪可以控制单个分子的运动，从而让这些分子对外做功，进而实现第二类永动机。
这些神兽及其背后的故事，展示了物理学领域的奥妙和神奇，也激发了人们对未知世界的探索精神。
麦克斯韦妖与熵理论
熵理论
熵由Entropy意译而来。1923年，德国物理学家普朗 熵的词源：
克来中国讲学，我国物理学家胡刚复做翻译，苦于无 法将Entropy这一概念译成中文。他根据Entropy为热 量与温度之商，而且这个概念与火有关，就在商上另 加火旁，构成一个新字“熵”。
什么是熵？熵源于热力学，是一种测量在动力学方面不能
二、统计熵
• 1887年，玻尔兹曼从微观角度拓展了热力学熵。他首 先提出了微观态的概念，一种宏观态所对应的微观态 的数目称为热力学概率，用W表示。推广后的熵的数 学表达式如下：
S klnw
式中K为玻尔兹曼常数。该式将宏观量S与微观状态数联 系起来了，揭示了熵的物理内涵——熵与系统微观数的 对数成正比。换言之，熵是系统混乱程度的量度。
如此一来经过一段时间之后容器的右边便是速度较高的分子而左边则是速度较低的分子由于温度反映的是分子的平均动能因此右侧的温度显然比左侧高如此一来我们并没有对这个密闭容器中的气体做功但是这个容器里的气体便自发地分成了高温和低温两个部分这显然是违背热力学第二定律的
麦克斯韦妖与熵理论
组员：黄 争
侯志军
2014年12月18日
三、熵的泛化
• 负熵
1944年，奥地利物理学家薛定谔在《生命是什么？》 中提出了“负熵”的概念。 数学定义如下式：
1 -S kln W
该式说明了负熵的物理意义——对应熵是混乱程 度的量度，负熵是有序性的一种量度。
负熵的意义： 负熵的引入对于熵理论具有里程碑式的意义。它很好 的填平了热力学第二定律与达尔文进化论的鸿沟： 热力学第二定律：孤立系统总朝着无序度增加的方向 发展。 生物进化论：开放系统中生物成长总朝着有序度增加 的方向发展。
在第二定律提出的同时，克劳修斯还提出了熵的概念： S=Q/T，并将热力学第二定律表述为：在孤立系统中，实 际发生的过程总是使整个系统的熵增加。 在这之后，克劳修斯进一步把孤立体系中的熵增定律 扩展到了整个宇宙中，提出“热寂论”：在整个宇宙中热 量不断地从高温转向低温，直至一个时刻不再有温差，宇 宙总熵值达到极大，这时将不再会有任何力量能够使热量 发生转移。
热力学中萦绕不散的“哲学之妖”
热力学中萦绕不散的“哲学之妖”编译 姚人杰PHYSICS物理学数世纪以来， 统计力学的矛盾意涵一直让物理学家和哲学家苦恼不已。
我们今时今日的知识是否允许我们驱除那些“ 哲学之妖” ？热力学是一项怪异的理论。
尽管热力学是我们了解世界的基础，但它与其他物理学理论大不相同。
热力学故此被叫作物理学中的“村巫”。
热力学有许多怪异之处，其中包括经典统计力学的怪诞的哲学意涵。
早在相对论和量子力学将现代物理学的悖论展现于公众视野中之前，路德维希•玻尔兹曼（Ludwig Boltzmann ）、詹姆斯•麦克斯韦（JamesClerk Maxwell ）以及其他统计力学开拓者早已使出全力，与几个恐将破坏热力学的思想实验（或者说是“哲学之妖”）角力。
尽管麦克斯韦和玻尔兹曼十分努力，可他们还是无法彻底击败滋扰热力学的妖——这主要是因为他们的思考局限于经典视角。
如今，在量子基础上取得的实验与理论进展早已允许研究者和哲学家更深入地洞察热力学和统计力学。
这些进展使得我们能对纠缠热力学的妖实施一次“量子驱邪”，一劳永逸地驱除那些“妖”。
洛施密特妖与时间反演统计力学和热力学的开创者之一玻尔兹曼着迷于热力学中一个表面看来的悖论：一个系统达到热力学平衡时，会展示出不可逆行为，譬如一杯咖啡的冷却或者气体的扩散。
但这些不可逆行为是怎样从基础的时间可逆（即时间反演对称）的经典力学中产生的呢？平衡行为仅仅沿着时间的一个方向发生：假如你观看一个酒杯破碎的视频，你立刻就知道视频有没有倒着放。
相比之下，底层的经典力学或量子力学是时间可逆的：如果你看到一个许多台球相互撞击的视频，你不一定知道视频有没有倒着放。
玻尔兹曼在他的研究生涯中，一直寻求用一系列策略来从基础的时间可逆的动力学出发，解释不可逆的平衡行为。
玻尔兹曼的好友约瑟夫•洛施密特（JosefLoschmidt ）公开反对他的那些尝试。
洛施密特主张，基础的经典力学允许动量可逆的可能性，而动量可逆会导致气体回溯其步骤，“反平衡”至较早的低熵状态。
物理学四大妖是什么
物理学四大妖是什么
物理学四大妖是什么
在物理学中也存在着四大妖，和神兽差不多，其实他们四个就是人类想象而成的，只不过在每个妖身上都附加了一些物理知识，可以更好的让人认识物理，了解物理。
下面和小编一起来看物理学四大妖是什么，希望有所帮助！
一、缩地成寸芝诺龟
芝诺龟的主人叫做芝诺，擅长奔跑，任何动物都跑不过这个乌龟，当这个乌龟和海神之子比赛时，海神之子比芝诺龟的速度快十倍依旧没赶上这只乌龟，怎么跑这个乌龟都比海神之子快十分之一，在物理学中是无法超越的，但是后来创造出了微积分，海神之子才超过了芝诺龟。
二、预言先知拉普拉斯兽
据说拉普拉斯兽生活在1814年，它利用牛顿给出的`公式可以很轻松的计算出未来和过去，还利
用了毕达哥拉斯的理论为支点，所以拉普拉斯兽一直被人尊敬，在一百多年后，这个理论被量子力学给击败了。
三、逆转时空麦克斯韦妖
麦克斯韦妖是麦克斯韦想象中的，他想要造出拥有无限力量的机器，虽然一直在努力，但是依旧没有制作出来，到现在人类还一直在制作永动机，但是并没有制作出来，能量在地球上很难一直运动下去。
四、超越生死薛定谔的猫
很多人都说这只猫是真实存在的，薛定谔的猫在实验中是双面性的，空间不同，猫也发生变化，在a空间猫就是死的，但是到了b空间猫就活了，后来出现了量子力学，就让这个猫同时具有了生和死，所以现在也没人确定这个难到底是怎样的。
未解之谜真实麦克斯韦妖
未解之谜真实麦克斯韦妖作者：七君来源：《电脑报》2020年第23期1871年，英国物理学家詹姆斯·麦克斯韦提出了一种看起来违反热力学第二定律（系统自发熵增）的妖怪——麦克斯韦妖。
麦克斯韦妖可以把气体分子按照速度分到两个不同的房间，速度快的一间，慢的一间。
这样一来，速度快的分子所在的那个房间的温度高，另外一个房间的温度低，而利用温差，就可以驱动热机做功，这就是一种理想中的永动机了。
后来，有许多物理学家证明麦克斯韦妖并没有违反热力学第二定律（熵增原理：孤立系统的熵永不自动减少，熵在可逆过程中不变，在不可逆过程中增加）。
今天，我们就来介绍一种不需要输入能量，就可以把注入的气体分成一股热的气流和一股冷的气流的神奇机械。
它并不需要插电，也没有可以移动的部分，因为本质上来说它就是一根管子。
这根管子被不少物理学家叫做麦克斯韦妖管，也叫涡流管。
这个涡流管看起来平平无奇，毫无妖孽之处。
但是用起来之后，男人沉默，女人流泪，学生头秃，老师心碎。
90年来，许许多多的物理学家试图解释它的原理，但还没有谁彻底把它的本质说清楚了。
我们先来看看明尼苏达大学化学系教授Chris Cramer对市售涡流管的测试。
在涡流管中部通入压缩气体之后，长的一端喷出了热气，温度最高时28摄氏度，短的另一端喷出了冷气，温度最低时1摄氏度。
你可能想知道气体在涡流管内部做了什么。
原来，当输入的高压空气沿着长的管子向前流动时开始分层，更热的空气向外圈流动，而冷的空气在内圈流动。
因为热气管的末端中央有物体阻塞，这里只有热气喷出。
而中心的冷空气则向相反方向回弹，从另一端喷出。
输入压强越大，热风和冷风的温差也越大。
为了搞清楚气流在涡流管内的运动，墨西哥的物理学家Porta David等人用塑料和酒瓶塞子做了一个涡流管。
他们的设计和涡流管最初的设计一致，用5.72 个大气压、17摄氏度的气体做实验，发现两个管子喷出的气体温差有15摄氏度。
然后他们在气体里混入了婴儿爽身粉，真相出现了——气体在涡流管内部形成了双螺旋。
麦克斯韦妖热力学第一定律
麦克斯韦妖热力学第一定律全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：麦克斯韦妖是一个虚构的概念，由苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦提出。
在热力学中，麦克斯韦妖被用来讨论关于热力学第一定律的一种思想实验。
热力学第一定律是热力学的基本原理之一，它指出能量在系统内部的转化不能产生净增加或净减少。
麦克斯韦妖的概念源于19世纪中叶，当时人们对热力学的认识逐渐深入，开始探讨能量转化的原理。
麦克斯韦妖是一个想象中的小生物，它可以在系统内部观察微观粒子的运动并且有能力选择性地操作系统中的分子。
根据麦克斯韦妖的设想，它可以通过选择性地操作系统内的分子来实现热量从冷体传递到热体，从而使整个系统不受热力学定律的限制产生能量的净增加。
通过麦克斯韦妖这个思想实验，物理学家们开始思考能否有一种方式来规避热力学第一定律的限制，从而实现对于能量的净增加。
在实际的物理系统中，热力学第一定律仍然是不可逾越的法则。
这说明麦克斯韦妖这个虚构的概念只是一种思想实验，并不能在现实中达到。
热力学第一定律是热力学的基本定律之一，它表明能量不会自行凭空创造或消失，只会在系统内部进行转化。
这个定律具有非常重要的意义，不仅对于理论物理学有着深远的影响，同时也广泛应用于工程技术中。
通过遵循热力学第一定律，科学家们可以更好地理解和利用能量转化的过程，从而提高系统的效率和性能。
麦克斯韦妖是一个令人着迷的概念，但其背后所代表的思想要求我们对热力学的认识和理解达到更深层次。
通过思考麦克斯韦妖这个虚构的小生物如何操作系统内的粒子来得到绕过热力学第一定律的可能性，我们可以更清晰地认识到热力学第一定律在自然界中的普遍适用性和重要性。
【2000字】第二篇示例：麦克斯韦妖是一个神秘的存在，它具有独特的能力去违反热力学第一定律，即能够从一个封闭系统中提取热量，并将其转化为有用的能量。
这个概念最早由物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在19世纪提出，引发了许多科学家对热力学定律的重新思考和挑战。
著名十大悖论
著名⼗⼤悖论这是⾮对称思维陪你第48天导⾔：古希腊⼈最早⼀头扎进研究悖论的思虑之中，接下来的⼏百年来，悖论在⼈类社会中百花齐放，让⼈欢喜让⼈忧，某些悖论只是违背常理，⽽有些却⼀直悬⽽未决，下⾯就是其中⼗个这样的悖论。
⼀、睡美⼈问题（Sleeping Beauty Problem）我们让睡美⼈在星期天⼊睡，同时抛掷⼀枚硬币，如果正⾯朝上，那么睡美⼈会在星期⼀被唤醒，回答硬币的朝向问题，然后服⽤含有失忆剂的药物后继续⼊睡；如果反⾯朝上，那么睡美⼈会在星期⼀和星期⼆分别被唤醒，回答硬币的朝向问题，然后服药⼊睡。
接着，⼈们会在周三唤醒她，实验结束。
问题就是，她会怎么回答硬币的朝向问题，尽管硬币正⾯朝上的概率为1/2，但是我们却不知道睡美⼈会怎么回答，有⼈认为睡美⼈回答正⾯朝上的概率为1/3，因为她并不知道醒来时是星期⼏，这便产⽣了3种可能：星期⼀正⾯朝上，星期⼀反⾯朝上，以及星期⼆反⾯朝上，这样⼀来，反⾯朝上情况下，她被唤醒的概率要⼤⼀些。
⼆、伽利略悖论（Galileo’s Paradox）⼤家都熟知伽利略在天⽂学的成就，然⽽他也曾涉⾜数学，发明了⽆限和正偶数的悖论。
⾸先，伽利略认为，正整数中，有些是偶数，有些不是（没错！）因此，他就猜测，正整数⼀定⽐偶数多（好像是对的）。
但是每⼀个正整数乘以2都能得到⼀个偶数，⽽每⼀个偶数除以2都能得到⼀个正整数，那么从⽆限的数看来，偶数和正整数都是⼀⼀对应的，那么，这就说明，在⽆穷⼤的世界⾥，部分可能等于全体！（尽管这听起来是错的）三、理发店悖论（Barbershop Paradox）1894年，《头脑》（英国⼀家学术杂志）刊登了路易斯·卡罗尔（Lewis Carroll）（《爱丽丝梦游仙境》作者）提出的⼀个名为“理发店悖论”，故事如下：乔叔叔和吉姆叔叔⼀同去理发店理发，店内有三名理发师：卡尔、艾伦、布朗。
吉姆叔叔想卡尔来为⾃⼰理发，但是他不确定此刻卡尔是否在店内，理发店营业期间，店内必须有⼀名理发师，他们知道只要布朗没离开理发店，艾伦也不会离开。
熵理论与麦克斯韦妖
熵理论与麦克斯韦妖熵是一个极其重要的物理概念，自从熵的概念提出以来，熵就在各个领域发挥了重要的作用。
特别是近几年来，不仅在自然科学与工程技术的许多领域，如物理学、化学、生物学、信息科学与工程、动力工程及制冷工程等会遇到熵的踪迹，就是在社会科学，乃至于人文科学中也经常会碰到熵这一名词。
1.熵理论的发展历程熵概念的发展从提出到今天跨科学的应用，大致可分为五个阶段。
第一阶段是熵概念的提出。
热力学第二定律指出，一切实际自发的热力学过程都是不可逆的，是单项进行的。
熵概念的提出为实际自发过程的方向做出了普遍适用的判据。
同时，也为热力学第二定律的定量表述奠定了基础。
第二阶段是熵概念本质的揭示。
玻耳兹曼方程的确立，赋予了熵的统计解释，即一切宏观自发的过程总是从概率小的方向向概率大的方向进行。
他从微观的角度分析了熵是系统中混乱度的量度。
大大地丰富了熵的物理内涵，明确了它的应用范围。
第三阶段是普利高津等人把传统的平衡态热力学推广到非平衡态，将孤立系统中熵的概念推广到开放系统中的熵，从而产生了非平衡态的热力学。
从而熵的理论被进一步的深化了。
第四阶段是威廉·汤姆逊提出的“热寂”。
宇宙的不断膨胀使它远离平衡的状态，宇宙的熵值不断增加，在遥远的将来熵值将达到极大值，将会发生宇宙的“热寂”。
第五阶段即由麦克斯韦妖的启示，西拉德又发现了熵与信息的关系，揭示了熵含义的新层次，进一步扩大了熵的应用面。
成为了处理复杂信息问题的一个依据。
20世纪以来，产生很多不同的熵，熵的概念在不断地发展着，被应用着。
形成了许多的交叉科学，显示出了熵的强大生命力。
所以，对熵概念的学习也显示出了重要的意义，有人说，熵概念产生的重要性毫不低于能量概念的产生。
1.1熵概念的提出热力学第二定律是有关过程进行方向的规律，它指出，一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。
若要方便判断过程可逆与不可逆性，更进一步地阐明不可逆性的本质，应能找到与不可逆性相关联的态函数。
基于进化与麦克斯韦妖
机遇进化与麦克斯韦妖为了把宇宙热寂说同自然界、生物界等的进化发展现象统一起来，物理学家玻尔兹曼提出了生命的出现是宇宙热寂总趋势中的一个“巨涨落”的观点。
他提出的巨涨落好比是江河日下的浪潮中，一个向上飞起的小小浪花。
地球生命的出现和进化、人类社会的发展，就是日趋没落的宇宙中这样一个向上飞起的小小浪花。
根据统计物理学的法则，涨落规模越大，其出现概率就越小。
这样，玻尔兹曼的观点，就导致一种机遇的进化论，即偶然的进化论————这是一种概率极其微小，万劫难逢的偶然性，它无法说明自然界进化发展的必然性。
为了寻找自然界客观存在着的进化发展过程的推动力量，即抵消熵增、热寂，造成物质系统从无序向有序转化的因素，在热寂说提出不久之后，除了有过上述玻尔兹曼的“巨涨落”进化假说之外，还有著名的“麦克斯韦妖”假设————这是一种探求自然界进化的必然的推动因素的假设。
英国物理学家麦克斯韦设想：在自然界有一种微小的“精灵”，它能够识别、挑选状态、结构性质不同的粒子，并对它们的运动状态给予特定的限制，使无序的物质系统变为有序。
例如它能识别运动速度不同的分子，并能以其在两半容器的连通处选择性的打开或关闭通道的行为，使快分子与慢分子最终分别处于两半容器的一半之中。
这种假设的“精灵”，就被人们称为“麦克斯韦妖”。
借助于麦克斯韦妖，自然界便可以从无序之中创造出有序，就可以抵消热力学第二定律所规定的熵增趋势，从而避免宇宙热寂的结果，造成自然界的进化发展。
从自然界应当拥有自己的进化、发展能力，即从无序向有序转化的能力着眼，麦克斯韦妖似乎有着存在的根据。
然而，它究竟是不是一种微小的物体，是不是一种生物、一种“精灵”，却难以从实证科学中找到答案。
事实上迄今为止自然科学都没有提供作为微小精灵的麦克斯韦妖存在的任何证据。
不仅如此，1956年第一次提出信息与热力学负熵等价（即信息论的熵与热力学的熵等价）的旅美物理学家布里渊，在经过理论分析后指出，即使存在麦克斯韦妖，为了使它工作，首先必须供给它有序的能量：为了使它识别分子，首先要照亮分子，因而就要输入能量，引起熵的增加————相当于损失了有序性。
麦克斯韦妖
麦克斯韦妖
麦克斯韦妖（Maxwell's demon）是由苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell）于19世纪提出的一个思想实验。
这个思想实验涉及到热力学中的第二定律和熵的概念。
根据热力学第二定律，熵在一个封闭系统中总是增加的，也就是说，系统的有序性（或可利用能量）会趋向于减少。
然而，麦克斯韦妖思想实验提出了一个看似违背热力学第二定律的情况。
在麦克斯韦妖的思想实验中，想象有一个非常小的实体（麦克斯韦妖），它具有无限的智慧和能力来观察和操作分子的运动。
这个实体被放置在一个分隔两个区域的盒子中，盒子中间有一个小门。
通过观察分子的运动，麦克斯韦妖可以选择性地打开或关闭门，允许高速运动的快速分子进入一个区域，而让速度较慢的分子进入另一个区域。
通过这种方式，麦克斯韦妖可以使一个区域的分子具有更高的平均动能，而另一个区域的分子则具有较低的平均动能，从而实现能量的分离和有序性的增加。
这个思想实验引发了对热力学第二定律的重新思考，因为它暗示着通过信息获取和操作，可以违反熵的增加趋势。
然而，通过进一步的研究和发展，人们发现麦克斯韦妖的思想实验并不违背热力学第二定律。
在真实系统中，观察和操作分子运动所需的信息和能量消耗会增加系统的熵，从而维持了热力学第二定律的有效性。
麦克斯韦妖的思想实验对理解热力学和信息理论的关系产生了深远的影响，并在热力学和统计物理学的发展中扮演了重要角色。
它也引发了关于信息熵、信息热力学和计算热力学等领域的研究。
麦克斯韦妖 物理学假想的能探测并控制单分子运动的机制
麦克斯韦妖物理学假想的能探测并控制单分子运动的机制麦克斯韦妖（Maxwell's demon）是19世纪物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦提出的一个著名的物理学思想实验。
该实验设想了一个理想的情境：一个看似违背热力学第二定律的“妖”，能够识别并分离系统中分子的能量状态，以实现对系统中分子运动的控制。
如果这个妖存在并能够有效工作，那么传统的热力学定律将会受到挑战。
本文将探讨麦克斯韦妖假象的物理学背景以及可能的能探测并控制单分子运动的机制。
1. 麦克斯韦妖的背景在麦克斯韦妖提出之前，熵增原理和热力学第二定律是自然科学中不可动摇的基本原理。
根据熵增原理，孤立系统的熵总是增加的，而热力学第二定律指出了自发过程的不可逆性，即热量能量流只能从高温环境向低温环境进行传递。
然而，麦克斯韦妖的思想实验挑战了这些基本原理。
2. 麦克斯韦妖实验模型麦克斯韦妖的实验模型包括一个分子系统，系统中有两个容器，一个是高温容器，一个是低温容器，两个容器之间有一个小孔。
在正常情况下，热力学第二定律预言，高温容器中的分子将通过小孔向低温容器扩散，系统最终达到热平衡。
然而，麦克斯韦妖假设在小孔处设置了一个能够识别分子状态的“妖”，具备干预分子的能力。
如果需要，该“妖”可以选择性地开闭小孔，只让速度较快的分子通过，或者只让速度较慢的分子通过，从而实现对系统中分子运动的控制。
3. 麦克斯韦妖假设带来的矛盾麦克斯韦妖假设所引发的矛盾在于：如果我们可以通过干预分子运动来控制能量传递，那么热力学第二定律中的不可逆性将会受到挑战。
根据热力学第二定律，系统中分子的运动通常被认为是无序的，而麦克斯韦妖的实验假设中，通过干预分子的运动，能够实现对能量的选择性控制，从而使能量在系统中更趋向有序的状态，即减少系统的熵。
这违背了热力学第二定律中关于熵增的规律。
4. 量子力学的介入虽然经典物理无法解释麦克斯韦妖假设，但量子力学的引入使我们对麦克斯韦妖的理解得到了拓展。
从负熵到“负熵论”
从负熵到“负熵论”从负熵到“负熵论”一、宇宙热寂论、麦克斯韦妖与负熵热力学发展的初期，克劳修斯（R.J.E.Clausius）和汤姆逊（W.Thomson，即开尔文LordKelvin）等人，把热力学第二定律滥用于整个宇宙，得出荒谬的“宇宙热寂论”，认为整个宇宙都发生着熵增加，最后整个宇宙将会达到热平衡，熵值达到最大，温度差消失，压力变为均匀，所有的能量都成为不可再进行传递和转化的束缚能，整个宇宙都陷入停止变化、停止发展的状态。
在19世纪，能够认识到热寂论谬误的科学家寥寥无几。
在文献中留下记录的，只有波耳兹曼（L.E.Boltzman）和麦克斯韦（J.C.Maxwell）两人。
早在1866年，离克劳修斯提出“宇宙的熵趋向极大值”的论点不过一年时间，甚至当克劳修斯还来不及进一步发挥成宇宙热寂论时（克劳修斯说宇宙将发生热的死寂是在1867年），玻耳兹曼就注意到生物的生长过程与熵增加相拮抗的事实。
他说：“生物为了生存而作的一般斗争，既不是为了物质，也不是为了能量，而是为了熵而斗争（联系上下文来看，波耳兹曼这句话的意思是说生物学过程是对抗熵增加的斗争——本文作者注）。
这种斗争在能量从热的太阳到冷的地球的转移过程中很有价值。
为了尽可能利用这种转移，植物铺开了它的面积大得不可计量的叶片，以一种尚未探明的方式，迫使太阳去完成我们在实验室中不知道如何完成的化学合成。
”1895年，波耳兹曼还曾进一步提出“微观起伏”说来反驳热寂论。
麦克斯韦也模模糊糊、隐隐约约地意识到，自然界存在着与熵增加相拮抗的能量控制机制。
但他当时无法清晰地说明这种机制。
他只能假定一种“类人妖”，能够按照某种秩序和规则把作随机热运动的微粒分配到一定的相格里。
这就是1871年出现的有名的“麦克斯韦妖”（Maxwell’s demon）的概念。
由于麦克斯韦妖只是一种猜想，当然不可能解决宇宙热寂论的问题。
玻尔兹曼所说的绿色植物进行光合作用与熵增加相拮抗，则要求从阳光输入更多的负熵，也就是说，是以太阳的更大的熵增加为代价的。
科学殿堂里的七大神兽
科学殿堂里的七大神兽打开文本图片集学习知识要善于思考，思考，再思考。
我就是靠这个方法成为科学家的。
——爱因斯坦科学圣殿里有七大神兽：芝诺的乌龟、拉普拉斯兽、巴甫洛夫的狗、麦克斯韦妖、莎士比亚的猴子、薛定谔的猫和洛伦兹的蝴蝶。
分别对应着微积分、经典力学、生物学、热力学第二定律、概率论、量子力学和混沌学。
这七大神兽独霸一方，各擅胜场：芝诺的乌龟时空双修能缩地成寸，拉普拉斯兽明察大道推演万物，巴甫洛夫的狗能瞬时响应抗拒理性，麦克斯韦妖操控万物逆转阴阳，莎士比亚的猴子在时空光锥创造无限可能，薛定谔的猫能制造宇宙超越轮回，洛伦兹的蝴蝶能以四两之力扰乱乾坤。
这七大神兽亦正亦邪，相互之间各有恩怨，例如洛伦兹的蝴蝶和拉普拉斯兽就是天生的死对头。
这些神兽有时给科学圣殿带来难以理解的困扰，有时也给那些天才的科学家指明方向和道路。
1芝诺的乌龟出生日期：公元前464年主人：芝诺门派：先贤哲学能力：缩地成寸公元前464年，物理帝国的世纪运动竞技赛开幕，芝诺之龟与海神之子阿喀琉斯赛跑。
阿喀琉斯体格健壮，肌肉饱满，四肢遒劲有力。
芝诺之龟短小精悍，豆眼如炬，龟甲结实笨重。
芝诺之龟以身体劣势为由，申请提前奔跑100米。
阿喀琉斯深知自己的速度乃是芝诺之龟的10倍，便毫不犹豫地答应了。
比赛开始，当阿喀琉斯追到100米时，乌龟已经向前爬了10米;阿喀琉斯继续追，而当他追完乌龟爬的10米时，乌龟又已经向前爬了1米;阿喀琉斯只能再追向前面的1米，可乌龟又已经向前爬了1/10米。
就这样，芝诺之龟总能与阿喀琉斯保持一个距离，不管这个距离有多小，但只要乌龟不停地奋力向前爬，阿喀琉斯就永远也追不上乌龟。
尽管阿喀琉斯是神话中的英雄，但最终还是败在芝诺之龟的四条小短腿之下，芝诺之龟从此声名鹊起，无人匹敌。
不仅在古希腊，在智者云集的古老东方，同样也对这只乌龟无可奈何。
《庄子·杂篇·天下》中提到，“一尺之捶，日取其半，万世不竭”，其实也是这只乌龟施展的“魔法”。
麦克斯韦妖热力学第一定律
麦克斯韦妖热力学第一定律
麦克斯韦妖是指一个假想的系统，它能够违背热力学第二定律，即从一个热力学系统中无需外界输入能量就可以实现热量从低温物体传递到高温物体，从而产生有用的功。
然而，根据热力学第二定律，自然界中的过程必须满足熵增原理，热量只能从高温物体传递到低温物体，而不会自发地从低温物体传递到高温物体。
麦克斯韦妖热力学第一定律是指在考虑了麦克斯韦妖存在的情况下，对热力学第一定律的修正。
热力学第一定律是能量守恒定律，它表明能量在系统中的总量是不变的。
然而，当引入了麦克斯韦妖这一假设时，能量的转换和守恒规律可能需要重新考虑。
麦克斯韦妖热力学第一定律的一个可能的修正是引入信息的概念。
根据这个修正，麦克斯韦妖能够实现热量从低温到高温的传递是因为它可以获取关于系统的信息，并且使用这些信息来实现热量的选择性传递。
在这种情况下，能量守恒仍然成立，但是信息的产生和处理也成为能量转换的一部分。
需要注意的是，麦克斯韦妖仅存在于理论和假设的层面，并没有被实际观测到或证明其存在。
麦克斯韦妖的提出主要是为了探讨热力学第二定律的基本原理和极限，以及与信息和计算的关系。
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麦克斯韦妖（英语：Maxwell's demon）是在物理学中，假想的能探测并控制单个分子运动的“类人妖”或功能相同的机制，是1871年由19世纪英国物理学家麦克斯韦为了说明违反热力学第二定律的可能性而设想的。
麦克斯韦妖又被称为麦克斯韦精灵。
当时麦克斯韦意识到自然界存在着与熵增加相拮抗的能量控制机制，但他无法清晰地说明这种机制，他只能诙谐的假定一种“妖”，能够按照某种秩序和规则把作随机热运动的微粒分配到一定的相格里。
麦克斯韦妖是耗散结构的一个雏形。
永动机第一类在19世纪早期，不少人沉迷于一种神秘机械——第一类永动机的制造，因为这种设想中的机械只需要一个初始的力量就可使其运转起来，之后不再需要任何动力和燃料，却能自动不断地做功。
在热力学第一定律提出之前，人们一直围绕着制造永动机的可能性问题展开激烈的讨论。
直至热力学第一定律发现后，第一类永动机的神话才不攻自破。
热力学第一定律是能量守恒和转化定律在热力学上的具体表现，它指明：热是物质运动的一种形式。
这说明外界传给物质系统的能量（热量），等于系统内能的增加和系统对外所作功的总和。
它否认了能量的无中生有，所以不需要动力和燃料就能做功的第一类永动机就成了天方夜谭式的设想。
热力学第一定律的产生是这样的：在18世纪末19世纪初，随着蒸汽机在生产中的广泛应用，人们越来越关注热和功的转化问题。
于是，热力学应运而生。
1798年，汤普生通过实验否定了热质的存在。
德国医生、物理学家迈尔在1841?843年间提出了热与机械运动之间相互转化的观点，这是热力学第一定律的第一次提出。
焦耳设计了实验测定了电热当量和热功当量，用实验确定了热力学第一定律，补充了迈尔的论证。
第二类在热力学第一定律之后，人们开始考虑热能转化为功的效率问题。
这时，又有人设计这样一种机械——它可以从一个热源无限地取热从而做功。
这被称为第二类永动机。
1824年，法国陆军工程师卡诺设想了一个既不向外做功又没有摩擦的理想热机。
通过对热和功在这个热机内两个温度不同的热源之间的简单循环（即卡诺循环）的研究，得出结论：热机必须在两个热源之间工作，热机的效率只取决与热源的温差，热机效率即使在理想状态下也不可能的达到100%。
即热量不能完全转化为功。
1850年，克劳修斯在卡诺的基础上统一了能量守恒和转化定律与卡诺原理，并指出：一个自动运作的机器，不可能把热从低温物体移到高温物体而不发生任何变化，这就是热力学第二定律。
不久，开尔文又提出：不可能从单一热源取热，使之完全变为有用功而不产生其他影响；或不可能用无生命的机器把物质的任何部分冷至比周围最低温度还低，从而获得机械功。
这就是热力学第二定律的“开尔文表述”。
奥斯特瓦尔德则表述为：第二类永动机不可能制造成功。
热寂论在提出第二定律的同时，克劳修斯还提出了熵的概念S=Q/T，并将热力学第二定律表述为：在孤立系统中，实际发生的过程总是使整个系统的熵增加。
但在这之后，克劳修斯错误地把孤立体系中的熵增定律扩展到了整个宇宙中，认为在整个宇宙中热量不断地从高温转向低温，直至一个时刻不再有温差，宇宙总熵值达到极大。
这时将不再会有任何力量能够使热量发生转移，此即“热寂论”。
批驳编辑说明1为了批驳“热寂论”，麦克斯韦设想了一个无影无形的精灵（麦克斯韦妖），它处在一个盒子中的一道闸门边，它允许速度快的微粒通过闸门到达盒子的一边，而允许速度慢的微粒通过闸门到达盒子的另一边。
这样，一段时间后，盒子两边产生温差。
麦克斯韦妖其实就是耗散结构的一个雏形。
说明2首先对“热寂说”提出诘难的是詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell )。
1871年，他在《热理论》一书的末章《热力学第二定律的限制》中，设计了一个假想的存在物——“麦克斯韦妖”。
麦克斯韦妖有极高的智能，可以追踪每个分子的行踪，并能辨别出它们各自的速度。
这个设计方案如下：“我们知道，在一个温度均匀的充满空气的容器里的分子，其运动速度决不均匀，然而任意选取的任何大量分子的平均速度几乎是完全均匀的。
让我们假定把这样一个容器分为两部分，A和B，在分界上有一个小孔，在设想一个能见到单个分子的存在物，打开或关闭那个小孔，使得只有快分子从A跑向B，而慢分子从B跑向A。
这样，它就在不消耗功的情况下，B的温度提高，A的温度降低，而与热力学第二定律发生了矛盾"。
[9]麦克斯韦认为，只有当我们能够处理的只是大块的物体而无法看出或处理借以构成物体分离的分子时，热力学第二定律才是正确的，并由此提出应当对热力学第二定律的应用范围加以限制。
1877年，玻尔兹曼发现了宏观的熵与体系的热力学几率的关系S=KlnΩ，其中 K为玻尔兹曼常数。
1906年，能斯特提出当温度趋近于绝对零度 T→0 时，△S / O = 0 ，即“能斯特热原理”。
普朗克在能斯特研究的基础上，利用统计理论指出，各种物质的完美晶体，在绝对零度时，熵为零（S 0 = 0 ），这就是热力学第三定律。
第三定律编辑热力学三定律统称为热力学基本定律，从此，热力学的基础基本得以完备。
麦克斯韦的思想实验中存在这样的一个缺陷，为了控制分子的穿梭，魔鬼本身是要消耗能量的，而这一点则是麦克斯韦没有考虑到的，因此热力学第二定律不成立这一论断是有问题的。
在爱丁堡小组的实验系统中，这些能量是由光来提供的，因此热力学第二定律仍然是成立的。
根据Leigh所言，“麦克斯韦魔鬼”思想实验中的两个气室实际上和他们实验中的哑铃状分子的两侧类似，而魔鬼则和从小环吸收能量的门结构类似。
证实编辑1、这是“麦克斯韦妖”第一次在实验中实现。
1871年，麦克斯韦提出了“麦克斯韦妖”设想：一个绝热容器被分成相等的两格，中间是由一种机制控制的一扇活板门，容器中的空气分子做无规则热运动时会撞击门，门则可以选择性地将速度较快的分子(温度较高)放入其中一格，将速度较慢的分子(温度较低)放入另一格，这样，两格的温度就会一高一低。
麦克斯韦认为，整个过程中使用的能量就是“分子是热的还是冷的”这一信息。
2、“麦克斯韦妖”似乎违背了热力学第二定律，换句话说，这一过程不能毫无能量损耗地分离热分子和冷分子。
后来匈牙利物理学家冯·劳厄指出，该过程没有违背物理学法则，因为“麦克斯韦妖”实际上必须消耗能量来确定哪个分子是热的、哪个分子是冷的。
而在本次实验中，损耗的能量是摄像机的能量通过信息这一媒介转换而来。
他们认为这完全是一种新机制，并称之为“信息—热机制”，这意味着，即使不直接同纳米机器接触，也能够使用信息作为媒介来转化能量。
3、没有参与该研究的比利时哈塞尔特大学的克里斯蒂安·凡登布鲁克指出，新实验直接证明了信息可以转化为能量，尽管如此，新技术仍无法解决人类面临的能源危机。
他表示在将信息转化为能量时，真正的能源成本掩藏于外部(包括实验的操作者)，因此该实验就如同人们试图使用原子核聚变来产生能量，其实核反应本身耗费的能源可能更多。
4、研究人员自己也表示，实验中的摄像机很笨重，当务之急是找到可自动检测环境的显微技术，并将采集到的信息转化为能量。
[1]验证编辑麦克斯韦妖验证实验麦克斯韦妖验证实验1、日本研究人员在出版的《自然·物理学》网络版上报告称，他们在实验室中让一个纳米小球沿电场制造的“阶梯”向上爬动，爬动所需的能量由该粒子在任何给定时间朝哪个方向运动这一信息转化而来，这意味着科学家首次在实验室实现了信息到能量的转化，验证了约150年前英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦提出的“麦克斯韦妖”这一设想。
2、日本中央大学理工学部的鸟谷部祥一和东京大学的佐野雅树领导的团队在实验室让一个直径为287纳米的聚苯乙烯小球沿电场制造的微小旋转阶梯向上爬动，并将小球拍照。
小球可以随机朝任何方向运动，由于向上爬会增加势能，因此其往下一层的概率更大，如果不人为干扰，小球最终会掉至最底层。
在实验中，当小球沿阶梯向上爬一层后，研究人员就使用电场在小球爬上的那层阶梯加一面“墙”，让小球无法回到低的那一层，这样小球就能一直向上爬。
3、该小球能爬阶梯完全由“自己的位置”这一信息所决定，研究人员无需施加任何外力(比如注入新能量等)，仅需一个感应系统(比如摄像机)。
另外，他们也能精确地测量出有多少能量由信息转化而来。
反驳编辑该杂志如实地反映了这个研究，但验证了“麦克斯韦妖”这一设想这个说法却是个误解，而且文章末尾由这个实验联想到了对能量守衡和转化定律的挑战，这显然也是误读。
“孤立系统”是热力学第二定律的熵增原理必不可少的条件，而这两项研究借助的系统都不是孤立系统，而是与外界有能量交换的开放系统，不同之外在于前者使用的是光能，而后者使用的是电能。
研究结论不仅不是对热力学第二定律的挑战，恰恰相反，它们是对该定律的验证，若把他们实验室的电闸拉了，什么也不会发生。
1961年，IBM物理学家罗夫·兰道尔（Rolf Landauer）证明，重置1比特的信息都会释放出热量，也就是说，将计算机中的一个二进制比特位置零，不管初始值为1或0，都会释放出极少的热量，该能量大小即为兰道尔的阈值[2] ，与环境温度成比例。
鲁兹解释说，删除信息将两种可能状态压缩为一种状态，正是这种信息压缩导致热量散发。
现在看来，他的研究证明了兰道尔的理论确实是正确的。
近半个世纪以来，兰道尔的理论一直饱受那些理论家的诟病，但这篇论文为该理论首次提供了实验例证。
为了检验该理论，研究人员构造了一个简单的包含两个状态的单比特：用显微镜观测，激光束构造“光陷阱”困住小硅球，该“陷阱”有两个可容纳小球的凹点，分别表示状态1和0，中间有一道由能量做成的“山峰”将两个凹处隔开。
当能量峰不太高时，硅球可以在这俩个状态间跳跃切换。
研究人员通过调节激光功率大小来控制能量峰的高度，轻微的移动包含着小硅球的凹点，使其离开激光的焦点，倾斜其中一个凹点，使得硅球从一个凹点进入另外的凹点，完成状态切换。
研究人员通过观察硅球在一个状态转换和重置比特位的周期里的位置和移动速度，计算出散发能量具体的数值。
兰德尔的阈值只适用与比特重置进行无限慢的情况，而鲁兹和同事发现，当他们用更长的转换周期时，能量散发量会越小，并逐渐趋于稳定，平衡等同于兰德尔所预计的量值。
兰德尔的实验，为麦克斯韦妖不能实现首次给出了个令人信服的理由。
“魔鬼”需要擦除（或者可以说“遗忘”）过去每次操作先要选择哪个分子的信息，这样的信息擦除会释放出热量，并增加了熵，熵的增量比恶魔为了平衡熵而失去的量还多。