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第二热力学还能被违背吗?麦克斯韦的恶魔到底是何方神

发布日期:2020-07-30 07:50   来源:未知   阅读:

“麦克斯韦的恶魔”是英国数学家物理学家麦克斯韦在1871年提出的一个思维实验。在这个思维实验中,一个孤立系统尽管保持着恒温平衡状态,但仍能被外部装置汲取能量。

年轻时帅气的科学家詹姆斯?麦克斯(图源:Biography)

简单来说,麦克斯的想法巧妙地撬动了最基本也无可争议的宇宙定理:热力学第二定律。能凭空变出“功”和能量来,麦克斯的这个想法自然让他的同行都困惑不已:这不就意味着给狼吞虎咽的蒸汽机喂煤炭的时代终于要结束了吗?人人都有免费午餐吃了!

麦克斯的想法令人震惊

第二热力学定律现在看起来不这么基本了吧?其实也没有。想要理解这个想法,我们首先得知道第二热力学定律说了什么,还有为什么发现一个漏洞就会引起如此骚乱。

孤立系统以及第二热力学定律

热力学是物理中关系到热量和能量行为的一个分支。热力学把一个孤立的系统描述为一个与外部世界/过程完全没有联系的空间区域或封闭装置。开放和非孤立系统则是物体能与外界过程交流的空间区域。

系统的边界和外围(图源:Wavesmikey/Wikipedia Commons)