【第三隻:麥克斯韋妖——挑戰熱力學第二定律的“小精靈”
這隻神獸是西大神獸裡唯一有具體工作崗位的門衛。
1871年,物理學家麥克斯韋設想了一個極小的“存在”,它守在一個密閉容器的兩個隔間之間,掌控著一扇無摩擦的滑動門。
容器裡充滿氣體分子,有些分子速度快,有些速度慢。
這個門衛有一個絕活:它能看到每一個飛過來的分子。
當快分子從右邊飛來,它開門;慢分子從右邊飛來,它關門。
左邊反過來操作。結果就是左邊越來越熱,右邊越來越冷,在不消耗任何能量、不對外做功的情況下,熵減少了。
這首接扇了熱力學第二定律一記耳光。第二定律說,孤立系統的熵永遠只增不減,宇宙終將走向熱寂。
但麥克斯韋妖證明,只要有一個能識別分子速度的“智慧門衛”,這個鐵律就會被打破。
它的解決方式極其深刻,被資訊理論收編了。
1929年,匈牙利物理學家西拉德率先提出,麥克斯韋妖要區分分子快慢,必須“測量”,而測量這一動作本身就伴隨著熵產生。
真正把這隻妖徹底“招安”的是1961年的羅夫·蘭道爾。
他證明了一個原理:資訊不是免費的,擦除資訊必定消耗能量、增加熵。
妖要不斷獲取資訊、處理資訊、擦除記憶體,這個過程產生的熵增,至少等於它“違規”減少的那部分熵。
換句話說,麥克斯韋妖沒有推翻第二定律,它只是把第二定律從“熱力學定律”升級成了“熱力學加資訊理論的聯合定律”。
這隻妖沒有白白折騰,它首接催生了資訊和物理世界關係的深刻理解,至今仍在啟發著量子計算和奈米技術的研究。】
天幕上關於麥克斯韋妖的講述還在繼續,底下的佃戶們己經徹底放棄了理解的努力。
“這又是什麼鬼啊?”一個佃戶抓耳撓腮,滿臉的迷茫。
“我也不知道。”旁邊的另一個佃戶攤了攤手,表情比他更迷茫。
“咳咳。”劉易斯鎮長不知什麼時候踱了過來,清了清嗓子,雙手叉腰,擺出一副高深莫測的模樣,“你們沒聽過嗎——熵增的方向,就是時間的箭頭。”
幾個佃戶齊刷刷轉過頭看著他,眼神里寫滿了複雜的情緒。
一個年輕佃戶挑了挑眉,毫不客氣地懟了回去:
“又是你夏威夷學的?裝尼瑪呢——顯著你了?”
劉易斯嘴角抽了抽,沒再說話,默默地把手從腰上放了下來。
劉易斯:就這樣對待真誠的我……
牛頓咬了一口蘋果,嚼得很慢。他盯著天幕上那句“熵增”和“混沌與秩序”,目光像是在看很遠的地方。
這個時代的知識還是太少了,他想。
他恨不得穿越到未來去,哪怕只看一眼,把那邊的書本翻上幾頁,也比坐在這裡猜來猜去強得多。
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