能控制能量转换的妖怪，称它一句妖界永动机不过分吧？！

夏天，刚从冰箱里拿出的雪糕会很快地融化。

冬天，热水袋装上热水可以把冰凉的手变暖。

热量似乎只会从高温物体自动流向低温物体。

那么，当高温物体不再是高温，低温物体不再是低温，两个物体的温度变得一样后，又会发生什么呢？

比如说，小明刚打完篮球回来，满身大汗，渴得不行，倒了一杯 0 摄氏度的冰水就要喝。

这时候，他的妈妈突然出现，抬手就往冰水里倒了等量的 100 摄氏度开水。

不考虑其他因素，小明手里的水很快就变成了 50 摄氏度，他的脸瞬间垮了下来，喝起来一点都不刺激。

此时，原先的热水与冷水已经合二为一，恐怕就是摩西也无法将它们区分出来。

如果把热水的每一个分子都叫作“快分子”，冷水的每一个分子都叫作“慢分子”，那么这杯水中，快慢分子是你中有我，我中有你，大家都是手拉手的好兄弟。

假如快慢分子是敌对的关系，这就相当于成功打入敌人内部，根本分不清敌我了。

知识点来了，像上面讲到的这种非常混乱、非常无序的状态，我们就可以说，熵值非常大。

熵是热力学中表征物质系统状态的参量之一，其物理意义是体系混乱程度的度量。

要是体系达到了最混乱、最无序的状态，那么熵值就最大。

又是混乱，又是无序，这一听就不是什么好词。

要是世界变得越来越混乱、越来越无序，这日子可就不好过了。

所以，为了过上好日子，就得减熵。

换句话说，它不是混乱、无序吗？那就让它变得规整、有序。

放到热力学上讲，就是不让热量从高温物体流向低温物体，这样熵值就减少了。

但问题也跟着产生了，一旦热量不流动，那还怎么做功？

做功是能量由一种形式转化为另一种形式的过程。

经典力学认为，当一个力作用在物体上，并使物体在力的方向上通过了一段距离时，力学中就说这个力对物体做了功。

想想你家烧开水时，水蒸气顶着锅盖振动时的热闹场景。

蒸汽机、内燃机、汽轮机也是利用这个原理工作的。

为了解决这个问题，热量还是得流动。但热量流动就必须是热的变冷吗？

有些科学家偏偏就想让热的越来越热，冷的越来越冷。

可热力学第二定律却说：“不可能！”

就在大家都点赞认可时，英国物理学家麦克斯韦一拍桌子，大吼说：“你们错了！

为了证明自己是对的，麦克斯韦假想存在一只法力无边的妖。

这只妖主要负责看大门，神奇的是，只要它想，大门可以无处不在。

这好比说，我们把世界装在一间屋子里，里面快慢分子混居在一起，大家快快乐乐地一起玩耍，世界越来越混乱，越来越无序，熵值就会变得越来越大。

就在这时，麦克斯韦妖自己在房间中央砌了一道墙，安了一扇门，只有打开门，左边的分子才能到右边，右边的分子才能到左边。

现在，麦克斯韦妖说了：“这个世界我是老大，都听我的，快分子只能留在左边，慢分子只能待在右边。

分子们在强大的麦克斯韦妖面前，战战兢兢，只能乖乖听话。

右边的快分子飞快地跑到门口，左边的慢分子慢吞吞走到门口，它们对着麦克斯韦妖说：“老大，我们听您的吩咐去对面。”

麦克斯韦妖大眼一扫，谁是快分子、谁是慢分子，看得清清楚楚。

如果有傻傻的快分子已经迈进了左边的空间，却因为太喜欢右边空间，后悔了，想要回去，那不好意思，麦克斯韦妖会毫不客气地关上门，并踢上一脚。

于是，世界就在麦克斯韦妖的控制下变得非常有序了，左边只有快分子，右边只有慢分子，熵值降到最低，温差升为最大，可用于做功的热量也达到了极致。

这就是说，在麦克斯韦妖的帮助下，热量源源不断地从温度较低的物体中流向高温物体，要是用这个热量做功，那就相当于可以造出永动机！

当麦克斯韦把他的妖公之于众后，科学界再次震惊了，甚至有不少人出面支持麦克斯韦，还扬言说：“麦克斯韦妖把热力学第二定律推翻了！” 

但是，打脸的很快就来了。

因为，麦克斯韦妖的神力是从哪里来的呢？

只要麦克斯韦妖在作祟，那么它操纵大门就会消耗能量，而它所消耗的这个能量，远远超过它获得的能量。

这就是开支大于收入，入不敷出，赔本买卖啊！

也就是说，麦克斯韦妖仍旧没有推翻热力学第二定律。

于是，麦克斯韦妖就从王座上摔下来了。

不过，虽然它落魄了，但它留给我们的传奇“妖生”将会一直流传下去。

说不定有一天，它会变成另外一只妖带着永动机重归王座呢！

文源：《薛定谔的猫：漫画大科学家的小萌宠》

作者：郝志峰，超模君

编辑：张润昕

本文来自微信公众号：原点阅读 （ID：tupydread），作者：郝志峰 超模君

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