麦克斯韦小妖

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1、麦克斯韦小妖麦克斯韦小妖是关于热力学统计的一个基础问题，这个问题的提出反映了科学家的思维方法，由于波尔兹曼提出用分子随即碰撞的理论来解释热力学的基础问题，波尔兹曼统计就成为热力学的基础，热力学的其他定理可以由玻尔兹曼统计和物体的分子运动论导出，对于一般人见到玻尔兹曼统计，认为热力学到此可以完全的道解释，麦克斯韦却提出了一个违反热力学统计的一个理想实验，这就是麦克斯韦小妖。我们将半杯热水和半杯冷水倒在一起，我们得到的总是一杯温水，而从来没有人见到一杯热水自动分解为一半热水和一半冷水，对于气体的混合也是一样，而麦克斯韦小妖就是这样的一种装置，用一个挡板将气体从中间隔开，而挡板

2、中间有开孔，而这个孔由小妖来控制，它可以判断分子的运动速度，让速度快的分子通过，而速度慢的分子不能通过，这样就可以使气体分离成热的和冷的两部分，这样不违反能量守恒定律，但显然违反了热力学第二定律，我们从实际情况中从没有见到过违反热力学定律的发生，但也没有人能够证明热力学第二定律，也没有人能反驳麦克斯韦小妖。无论从现实上和理论上，波尔兹曼统计都是非常成功的，但并不是所有的物质状态都符合玻尔兹曼统计，波尔兹曼统计是建立在分子弹性碰撞的假设基础上，分子弹性碰撞只是物质运动状态的一种形式，有很多的分子碰撞不是弹性碰撞，这样就可能产生不符合玻尔兹曼统计的结果，激光就是不符合玻尔兹曼

3、统计，激光是典型的粒子数反转的形式存在，因为分子在碰撞的过程中，分子不是弹性碰撞，而是在分子碰撞的过程中，分子的动能变成电子的动能，使得电子越迁到更高的能级，而电子越迁释放能量又以光子的形式影响其他分子，由于光速远比分子运动速度快，在特定的情况下，光能量沿着单一方向射出，形成激光。这是从分子弹性碰撞的假设来分析热力学的适用范围。在量子力学中，根据粒子的相容性，又有费密统计和玻色统计，在低温下，波尔兹曼统计也不成立。麦克斯韦小妖的提出没有违反热力学的任何假设，但人又无法实现这样的试验装置，我们可以对分子的大小进行筛选，但对分子的运动速度还无法筛选，如果我们用弹性小球来制作这

4、样类似麦克斯韦小妖的装置是可以实现的，用这个方法可以使快速运动的小球和慢速运动的小球分开。一摩尔的分子有6.02×10的23次方个分子，这么多的分子显然是人数不过来的，同样小球同容器壁的碰撞和分子同容器壁的碰撞不同，气体分子和容器壁的碰撞是分子和分子的碰撞，我们可以不用分子来做容器吗？这也不能，从试验上可以说我们不能实现。麦克斯韦当然考虑了这些问题，所以提出的是非人类的小妖来实现。这并不是神学，而是对理论的深度探索，从人的自身认识来讲，人无法证实神是否存在，即人不能证明神存在，也无法证明神不存在。从自然几率来讲，也存在温水自动分成热水和冷水的几率，虽然这个几率几乎为零，但

5、总是存在。热力学的方向是几率存在最大化的方向，在逻辑上是几率问题，而麦克斯韦小妖不是从几率出发，在自然状态下当然不成立，而人也无法制造这样的装置，如果人可以制造这样的装置，那就意味着永动机可以发明，这就解决了能源问题。永动机对于人来说是不存在的，但对于宇宙来讲则可能不是这样，我们人不能改变宇宙的任何规则，而宇宙的规则产生是由什么决定的呢？人只能转化能量，将物质的一种能量转化成另一种，而不能制造能量，而宇宙是从零产生，当然能同时产生能量和负能量，物质就是能量，从宇宙产生的理论来看，麦克斯韦小妖不存在，关于宇宙产生的逻辑可以看我的其他文章。一般人只接受习以为常的事物，而不会对

6、这种习以为常的现象作深入的考虑，不只是牛顿见过苹果落地，爱迪生见过母鸡孵蛋，爱因斯坦见过钟表。这些都是人们习以为常的事情，考虑这些问题的人被认为是“不正常的人”。这些“不正常的人”考虑的是事物背后的原因，而一般人只是习惯性接受事实，事实就是这样，根本就不加思考。这就是思维方法和认识方法的区别。