在拉普拉斯獸還猖狂的時代,熱力學誕生了,其中熱力學第二定律表明實際的熱力學過程都是不可逆的。克勞修斯提出了熵的概念,并將熱力學第二定律表述為:“不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化”。之后,克勞修斯又將熵增定律擴展到整個宇宙,即當宇宙發展到最終形態時,熵值將達到最大,此時宇宙將不再多元化,而變成一盆“熱湯”,宇宙各處均呈現死寂,即“熱寂說”。而熱寂說帶給人們的恐慌絲毫不亞于決定論,決定論只是告訴你未來會發生什么,而熱寂說將告訴你未來的盡頭。為了反擊“熱寂說”,麥克斯韋提出了一個思想實驗:

一個密閉的盒子之中有一個隔板, 將盒子一分為二,這個隔板帶有一個閥門,盒子里面有一個妖,它可以控制閥門的打開與關閉,當速度快的分子過來,就將閥門打開,讓分子過去,當速度慢的分子過來,就不打開閥門。久而久之,這個盒子中將會有一部分溫度不斷升高(高速分子),有一部分溫度不斷降低(低速分子)。這就違背了熱力學第二定律。

這種設想乍一看是可行的,正如校園的門崗大爺,只放學生進校園,久而久之,校園里就只有學生。但是熱力學第二定律是否出錯了呢?愛因斯坦始終堅信熱力學第二定律是正確的,但是對于麥克斯韋妖的打擊,要等到一個世紀之后信息論的出現。

從信息論的觀點來看,破解麥克斯韋妖有兩個步驟,首先,既然麥克斯韋妖能夠判斷分子運動速度的快慢而將分子分開,那么前提就是它首先要對這個盒子里的分子信息進行提取,這便會產生一定的信息熵。其次當分子來到閥門時,麥克斯韋妖要判斷分子的運動速率,然后再決定是否打開閥門,這又會產生一定的信息熵,而上述兩者信息熵的增加,其總量要大于因分子分布導致熵減少的總量。因此麥克斯韋妖也被破解。熱力學第二定律暫時保住了它的地位。

但是這并不意味著熱寂說是正確的,當初克勞修斯將熵增定律推廣到宇宙時忽略了這樣幾個問題:

1. 宇宙是否真的是一個孤立系統?如果不是的話,熱力學第二定律將不再適用

2. 這個理論沒有考慮“引力”

之后,隨著大爆炸理論的出現,熱寂說也淡出了人們的視線,這是另一個話題,我們不再做過多的描述。

來源: 原創