第571章 第三只神兽！麦克斯韦妖！打破热寂（1/2）
第571章第三只神兽！麦克斯韦妖！打破热寂！逆转时空！何人可斩
所谓的“热寂”，是特指根据热力学第二定律推导出的宇宙终极命运假说。
根据熵增定律，宇宙中所有能量都将变成热能，使得物质没有任何宏观运动，达到热平衡状态。
热量并不是一种物质，而是机械作用的动态形式。
如果任何机械运动都没有了，热量也就不复存在了。
所以，热寂宇宙中物质依然存在。
只不过它们就好像照片一样，被定格了，永远不会再有变化。
这一点和根据大爆炸理论推导出的宇宙结局有很大不同。
大爆炸中的大坍缩结局至少还有重来的机会，但是热寂却是永恒的孤独。
因此，当时的很多物理学家都无法接受这个命运。
麦克斯韦就是其中之一。
他作为熵增定律的奠基者之一，竟然反过来质疑这个理论。
可见热寂命运带给众人的震撼。
此刻，李奇维继续说道：
“那么，麦克斯韦要如何颠覆热力学第二定律或者说熵增定律呢”
“他提出了一个思想实验，过程是这样的。”
“假设现在有一个容器，左右分为a和b两个部分。”
“a和b中间有隔板挡住。”
“正常情况下，a中的分子无法跑到b里面去，b中的分子也无法跑到a里面去。”
“但是，ab中的分子因为热运动会撞击隔板。”
“这时，麦克斯韦假设有一个小妖怪。”
“它有一个神奇的能力：看一眼就能知道单个分子的运动速度。”
“于是，小妖在隔板上开了一个带开关的小洞。”
“当a中速度较快的分子撞击到隔板时，小妖就打开小洞，让该分子进入b中。”
“反之，它就继续关闭小洞，让速度较慢的分子留在a中。”
“同理，当b中速度较低的分子撞击到隔板时，小妖又打开小洞，让该分子进入a中。”
“反之，它就继续关闭小洞，让速度较快的分子留在b中。”
“很长一段时间后，a中就全是速度较慢的分子，而b中就全是速度较快的分子。”
“我们知道，温度的本质就是分子的无规则运动。”
“运动越快，则温度越高。”
“于是，容器两边就产生了温度差，可以对外做功了。”
“等到能量消耗完毕后，小妖再继续之前的操作。”
“如此循环往复，这就是一种可行的永动机模型。”
“首先，这个永动机不违反第一定律-能量守恒定律。”
“因为小妖并没有对任何分子【施加影响】。”
“它只是让运动速度不同的分子进入不同的区域而已。”
“且分子是依靠本身的运动进入的。”
“然后，这个永动机也不违法第二定律。”
“小妖并没有消耗额外的能量，就把热从低温的a区域转移到了高温的b区域。”
“而且，在这个过程中，它还降低了系统的总熵。”
“根据玻尔兹曼给出的微观系统熵公式：s=klnΩ。”
“s表示系统的熵值，k是常数，Ω是系统的微观态的数量。”
“原来的系统内，a和b中分子的速度无规则。”
“而经过小妖的操作后，a中只有慢速度分子，b中只有快速度分子。”
“很明显，系统的微观态的数量降低了，所以系统总熵降低。”
“如此一来，小妖打破了熵增定律。”
“如果把小妖推广到整个宇宙。”
“我们的宇宙中也存在这样一个眼神犀利的小妖。”
“它不知疲劳地，不停把宇宙中的分子按照速度分割成两部分。”
“那么，宇宙就不会陷入热寂的悲惨结局了。”
“这就是大名鼎鼎的【麦克斯韦妖】。”
“麦克斯韦对热力学第二定律下了一个限制：”
“只有当我们能处理大块的物质，而不能处理构成物质的分子时，热力学第二定律才是成立的。”
哗！
大部分人都露出震撼的神色。
在今天以前，他们并不知道热力学中还有这样一个匪夷所思的猜想。
“老天啊！那岂不是说第二定理被打破了”
“我感觉麦克斯韦妖没什么问题啊。”
“既不违反第一定律也不违反第二定律。”
“但是最终的结果却颠覆了第二定律。”
“这太神奇了！”
麦克斯韦果然不愧是能和牛顿并列的伟大存在。
虽然他的主要成就是统一电和磁。
但是其在热力学上也有不俗的成果，更是提出麦克斯韦妖这样天马行空的猜想。
打破热寂，逆转时空！
将宇宙从混乱的废墟中拉出，重新塑造出秩序！
一时间，众人议论纷纷。
有人好奇地问道：
“布鲁斯教授，麦克斯韦妖和拉普拉斯兽一样，都被证伪了吗”
李奇维摇摇头，说道：
“目前为止，还没有令人信服的证据表明麦克斯韦妖是错误的。”
哗！
众人再次震撼！
麦克斯韦妖从提出到现在，大约60年了，竟然还没有被解决
经典物理学果然还有很多的宝藏等待挖掘。
郎之万等人苦笑。
别看现在相对论、量子力学发展的如火如荼，彻底颠覆了物理学的根基。
但是热力学自成一派，不受打扰。
哪怕是量子力学也解决不了热力学的终极问题。
在后世，甚至有人想把引力纳入到热力学中，从热力学的角度重新解释引力。
不得不说，这种想法很独特。
这时，一直在思考的汪德昭忽然问道：
“教授，我有一个疑问。”
“麦克斯韦妖在开关那个小洞的时候，相当于对体系做功，这必然会消耗体系内的热能。”
“如此一来，下一次的热量流动所能产生的功必然小于上一次。”
“在经过有限的次数之后，整个系统内的热量必然会被消耗殆尽。”
“这能不能证明它违反第二定律呢”
哗！
众学生皆是一惊！
超级大佬麦克斯韦提出的猜想，几十年来都没有人能解决。
汪德昭竟然想找出错误
大家心里很佩服！
这才是奥赛大佬！
大家思考汪德昭的质疑，发现还真是个问题。
开关洞口，难道不是对体系额外做功吗
李奇维闻言，微微一愣，随即露出欣慰的笑容。
他对汪德昭的表现非常满意。
于是，笑着说道：
“不错，你的观察很仔细。”
“小妖和容器是一体的，属于同一个系统。”
“小妖开关洞口，虽然用的是机械能，但是却消耗了整个系统的热能。”
“不过，麦克斯韦自己就给出过解释。”
“他之所以将这个管理者称为【妖】，就是为了突出它的特殊性。”
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