在拉普拉斯兽还猖狂的时代,热力学诞生了,其中热力学第二定律表明实际的热力学过程都是不可逆的。克劳修斯提出了熵的概念,并将热力学第二定律表述为:“不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化”。之后,克劳修斯又将熵增定律扩展到整个宇宙,即当宇宙发展到最终形态时,熵值将达到最大,此时宇宙将不再多元化,而变成一盆“热汤”,宇宙各处均呈现死寂,即“热寂说”。而热寂说带给人们的恐慌丝毫不亚于决定论,决定论只是告诉你未来会发生什么,而热寂说将告诉你未来的尽头。为了反击“热寂说”,麦克斯韦提出了一个思想实验:

一个密闭的盒子之中有一个隔板, 将盒子一分为二,这个隔板带有一个阀门,盒子里面有一个妖,它可以控制阀门的打开与关闭,当速度快的分子过来,就将阀门打开,让分子过去,当速度慢的分子过来,就不打开阀门。久而久之,这个盒子中将会有一部分温度不断升高(高速分子),有一部分温度不断降低(低速分子)。这就违背了热力学第二定律。

这种设想乍一看是可行的,正如校园的门岗大爷,只放学生进校园,久而久之,校园里就只有学生。但是热力学第二定律是否出错了呢?爱因斯坦始终坚信热力学第二定律是正确的,但是对于麦克斯韦妖的打击,要等到一个世纪之后信息论的出现。

从信息论的观点来看,破解麦克斯韦妖有两个步骤,首先,既然麦克斯韦妖能够判断分子运动速度的快慢而将分子分开,那么前提就是它首先要对这个盒子里的分子信息进行提取,这便会产生一定的信息熵。其次当分子来到阀门时,麦克斯韦妖要判断分子的运动速率,然后再决定是否打开阀门,这又会产生一定的信息熵,而上述两者信息熵的增加,其总量要大于因分子分布导致熵减少的总量。因此麦克斯韦妖也被破解。热力学第二定律暂时保住了它的地位。

但是这并不意味着热寂说是正确的,当初克劳修斯将熵增定律推广到宇宙时忽略了这样几个问题:

1. 宇宙是否真的是一个孤立系统?如果不是的话,热力学第二定律将不再适用

2. 这个理论没有考虑“引力”

之后,随着大爆炸理论的出现,热寂说也淡出了人们的视线,这是另一个话题,我们不再做过多的描述。

来源: 原创