麦克斯韦妖 - 版本历史

2022年1月4日 (二) 07:26 是趣木木呀

2022-01-04T07:26:10Z

2022年1月4日 (二) 07:25 是趣木木呀

2022-01-04T07:25:26Z

唐糖糖：/* 从麦克斯韦妖到量子生物学，生命物质中是否潜藏着新物理学？ */

2021-08-01T04:01:11Z

从麦克斯韦妖到量子生物学，生命物质中是否潜藏着新物理学？

思无涯咿呀咿呀：/* 实验性工作 */

2021-07-27T11:18:31Z

实验性工作

思无涯咿呀咿呀：/* 实验性工作 */

2021-07-27T11:11:29Z

实验性工作

思无涯咿呀咿呀：/* 批评与发展 */

2021-07-27T11:07:54Z

批评与发展

薄荷：/* 编者推荐 */

2021-06-28T06:00:47Z

编者推荐

2021年6月28日 (一) 05:58 薄荷

2021-06-28T05:58:20Z

唐糖糖：/* 集智文章传递 */

2021-06-28T05:21:39Z

集智文章传递

唐糖糖：/* 集智文章传递 */

2021-06-28T05:20:56Z

集智文章传递

←上一版本		2022年1月4日 (二) 07:26的版本
第6行：		第6行：
	[[File:Maxwell's_demon.svg.png \|right\|340px\|thumb\|麦克斯韦妖假想实验示意图。]]		[[File:Maxwell's_demon.svg.png \|right\|340px\|thumb\|麦克斯韦妖假想实验示意图。]]

−	'''~~<font color="#ff8000">~~ 麦克斯韦妖 Maxwell's demon~~</font>~~'''是英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 James Clerk Maxwell于1867年为了说明违反'''~~<font color="#ff8000">~~ [[热力学第二定律]] ~~second law of thermodynamics</font>~~'''的可能性而设想的假想实验。在这个实验当中，一个妖怪控制着两个气体舱之间的一扇小门。当独立的气体分子接近门时，妖怪迅速的打开和关闭门，快速的分子进入其中的一个腔，慢速的分子进入另外一个腔。因为速度更快的分子温度更高，妖怪的动作导致一个腔室升温，另一个腔室降温，从而减少[[熵]]，违反了热力学第二定律。<ref>{{cite book \|author=Cargill Gilston Knott \|title=Life and Scientific Work of Peter Guthrie Tait \|publisher=Cambridge University Press \|year=1911 \|pages=213–215 \|chapter=Quote from undated letter from Maxwell to Tait \| chapter-url=https://archive.org/stream/lifescientificwo00knotuoft#page/212/mode/2up}}</ref>这个假想实验引起了关于热力学和[[信息论]]之间关系的争论和理论工作，并一直延续到今天，一些科学家认为理论上的考虑排除了任何以这种方式违反第二定律的实际装置。	+	'''麦克斯韦妖 Maxwell's demon'''是英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 James Clerk Maxwell于1867年为了说明违反'''[[热力学第二定律]] Second Law Of Thermodynamics'''的可能性而设想的假想实验。在这个实验当中，一个妖怪控制着两个气体舱之间的一扇小门。当独立的气体分子接近门时，妖怪迅速的打开和关闭门，快速的分子进入其中的一个腔，慢速的分子进入另外一个腔。因为速度更快的分子温度更高，妖怪的动作导致一个腔室升温，另一个腔室降温，从而减少[[熵]]，违反了热力学第二定律。<ref>{{cite book \|author=Cargill Gilston Knott \|title=Life and Scientific Work of Peter Guthrie Tait \|publisher=Cambridge University Press \|year=1911 \|pages=213–215 \|chapter=Quote from undated letter from Maxwell to Tait \| chapter-url=https://archive.org/stream/lifescientificwo00knotuoft#page/212/mode/2up}}</ref>这个假想实验引起了关于热力学和[[信息论]]之间关系的争论和理论工作，并一直延续到今天，一些科学家认为理论上的考虑排除了任何以这种方式违反第二定律的实际装置。

@@ 第4行： / 第4行： @@
 ....如果我们设想一种妖能力非常发达，以至于他能够跟踪每一个分子的运行轨迹，那么这种本质上和我们一样有限的存在，就能够做到我们不可能做到的事情。因为我们已经看到，在一个充满空气的容器中，在均匀的温度下，分子的运动速度决不是均匀的，尽管任意选择的大量分子的平均速度几乎是均匀的。假设我们有一箱气体被分成A和B两个区域，分割板上面有一个小洞。这个能够观察每一个分子的生灵，可以打开或关闭这个小洞，只允许速度快的分子从A飞向B，而速度慢的分子从B飞向A。如此一来，不需要任何外界做功，我们就可以升高B区的温度而降低A区的温度，从而打破热力学第二定律。
 }}
 [[File:Maxwell's_demon.svg.png |right|340px|thumb|麦克斯韦妖假想实验示意图。]]
@@ 第102行： / 第101行： @@
 ====[https://swarma.org/?p=20958 从麦克斯韦妖到量子生物学，生命物质中是否潜藏着新物理学？]====
-直到著名的麦克斯韦妖（Maxwell’s demon）出现之前，信息和物理之间的联系一直不甚明确。而如今，信息正在成为连接物理学和生物学的一个关键概念。许多物理学家主张将信息放在物理学的核心位置，而另一些物理学家则猜测：新物理学潜藏在生物体的世界中。生物学正在成为物理学的下一个伟大前沿。
+直到著名的麦克斯韦妖（Maxwell’s demon）出现之前，信息和物理之间的联系一直不甚明确。而如今，信息正在成为连接物理学和生物学的一个关键概念。许多物理学家主张将信息放在物理学的核心位置，而另一些物理学家则猜测：新物理学潜藏在生物体的世界中。生物学正在成为物理学的下一个伟大前沿。{{See also|热力学第二定律}}<br />
 ----

←上一版本		2021年8月1日 (日) 04:01的版本
第107行：		第107行：

	----		----
−	本中文词条由Jie参与编译，Flipped、[[用户:Vicky\|Vicky]]~~审校，糖糖编辑，如有问题，欢迎在讨论页面留言。~~	+	本中文词条由Jie参与编译，Flipped、[[用户:Vicky\|Vicky]]审校，[[用户：唐糖糖\|糖糖]]编辑，如有问题，欢迎在讨论页面留言。

←上一版本		2021年7月27日 (二) 11:18的版本
第59行：		第59行：

	在2007年2月的《自然》杂志上，爱丁堡大学的戴维·利 David Leigh教授宣布制造了一种基于理查德·费曼 Richard Feynman推广的布朗棘轮的纳米装置。Leigh的设备能够使化学系统失衡，但它必须由外部源(在这种情况下是光)提供动力，因此不违反热力学。		在2007年2月的《自然》杂志上，爱丁堡大学的戴维·利 David Leigh教授宣布制造了一种基于理查德·费曼 Richard Feynman推广的布朗棘轮的纳米装置。Leigh的设备能够使化学系统失衡，但它必须由外部源(在这种情况下是光)提供动力，因此不违反热力学。
		+	[[文件:Feynman ratchet.png\|缩略图\|布朗棘轮的示意图]]
		+
		+
		+
		+

	此前，包括诺贝尔奖获得者弗雷泽·斯托达特 Fraser Stoddart在内的研究人员创造了一种环状分子，称为轮烷，可以放置在连接两个位点A和B的轴上，任何一个位点的粒子都会撞到环上，从一端移动到另一端。如果将大量的这类设备放置在系统中，则在任何给定时间，一半的设备的环在站点A处，一半的站点在B处。		此前，包括诺贝尔奖获得者弗雷泽·斯托达特 Fraser Stoddart在内的研究人员创造了一种环状分子，称为轮烷，可以放置在连接两个位点A和B的轴上，任何一个位点的粒子都会撞到环上，从一端移动到另一端。如果将大量的这类设备放置在系统中，则在任何给定时间，一半的设备的环在站点A处，一半的站点在B处。

←上一版本		2021年7月27日 (二) 11:11的版本
第69行：		第69行：

	这种技术被广泛地描述为“麦克斯韦妖”，因为它通过将高能和低能原子分类到不同的容器中产生温差实现了Maxwell的过程。然而，科学家已经指出，它不是一个真正的麦克斯韦妖，因为它没有违反热力学第二定律; 它不会导致熵减，也不能用来产生有用的能量。这是因为这个过程需要更多的能量从激光束比可能产生的温差。原子从激光束中吸收低熵的光子，并以随机方向发射它们，从而增加了环境的熵。		这种技术被广泛地描述为“麦克斯韦妖”，因为它通过将高能和低能原子分类到不同的容器中产生温差实现了Maxwell的过程。然而，科学家已经指出，它不是一个真正的麦克斯韦妖，因为它没有违反热力学第二定律; 它不会导致熵减，也不能用来产生有用的能量。这是因为这个过程需要更多的能量从激光束比可能产生的温差。原子从激光束中吸收低熵的光子，并以随机方向发射它们，从而增加了环境的熵。
		+	[[文件:Szilárd引擎实验.jpg\|缩略图\|500x500像素\|Szilárd引擎实验]]
		+
		+

	2014年，佩科拉 Pekola等人展示了Szilárd引擎实验的实现。仅仅一年之后，同一个研究小组根据早先的理论提议，第一次实验性地实现了自主的麦克斯韦妖，它从一个系统中提取微观信息，并通过反馈减少系统的熵。这个妖是基于集成在同一电路上的两个电容耦合的单电子器件。妖的运行直接表现为系统中的温度下降，同时由于产生互信息的热力学成本而引起的妖中的温度上升。2016年，Pekola等人证明了单电子耦合电路中存在自主妖的原理，展示了一种以信息为燃料冷却电路中关键元件的方法。Pekola等人还提出，一个简单的量子比特电路，例如由超导电路构成的电路，可以为研究量子Szilárd引擎提供基础。		2014年，佩科拉 Pekola等人展示了Szilárd引擎实验的实现。仅仅一年之后，同一个研究小组根据早先的理论提议，第一次实验性地实现了自主的麦克斯韦妖，它从一个系统中提取微观信息，并通过反馈减少系统的熵。这个妖是基于集成在同一电路上的两个电容耦合的单电子器件。妖的运行直接表现为系统中的温度下降，同时由于产生互信息的热力学成本而引起的妖中的温度上升。2016年，Pekola等人证明了单电子耦合电路中存在自主妖的原理，展示了一种以信息为燃料冷却电路中关键元件的方法。Pekola等人还提出，一个简单的量子比特电路，例如由超导电路构成的电路，可以为研究量子Szilárd引擎提供基础。

@@ 第13行： / 第13行： @@
 年12月11日，Maxwell在写给彼得·格思里·泰特 Peter Guthrie Tait的一封信中首次提出了这个假想实验。Maxwell在1871年写给约翰·威廉·斯特鲁特 John William Strutt的信中再次提到该试验，后来在Maxwell 1872年出版的[[热力学]]书籍《热理论 Theory of Heat》中公之于众。<ref name=Leff>[[#Leff Rex 02|Leff & Rex (2002)]], p. 370.</ref>
@@ 第22行： / 第23行： @@
 Maxwell构想了一个假想实验，作为进一步理解第二定律的方法。他对实验的描述如下:
 ....如果我们设想一种妖能力非常发达，以至于他能够跟踪每一个分子的运行轨迹，那么这种本质上和我们一样有限的存在，就能够做到我们不可能做到的事情。因为我们已经看到，在一个充满空气的容器中，在均匀的温度下，分子的运动速度决不是均匀的，尽管任意选择的大量分子的平均速度几乎是均匀的。假设我们有一箱气体被分成A和B两个区域，分割板上面有一个小洞。这个能够观察每一个分子的生灵，可以打开或关闭这个小洞，只允许速度快的分子从A飞向B，而速度慢的分子从B飞向A。如此一来，不需要任何外界做功，我们就可以升高B区的温度而降低A区的温度，从而打破热力学第二定律。
@@ 第33行： / 第35行： @@
 一些物理学家展示的计算结果表明，如果对包括妖在内的整个系统进行更完整的分析，则实际上不会违反热力学第二定律。物理论证的精髓在于，通过计算来证明，任何妖都必须“产生”更多的熵来分离分子，这比描述的方法所消除的熵多。就是说，与通过这种方式引起的温度差所获得的能量相比，需要更多的热力学功来衡量分子的速度并选择性地使它们通过A和B之间的门。
-约翰·厄曼 John Earman和约翰·诺顿 John d. Norton 认为Szilárd和Landauer对麦克斯韦妖的解释是从假设热力学第二定律不会被妖侵犯开始的，并且从这个假设中得出妖的进一步属性，包括在擦除信息时消耗能量的必要性等等。因此援引这些派生属性来捍卫第二定律不受妖的影响是循环的。Bennett后来承认Earman和 Norton的论点是正确的，同时坚持Landauer原理解释了真实系统不违反热力学第二定律的机制。

@@ 第73行： / 第73行： @@
 亨利·布鲁克斯·亚当斯 Henry Brooks Adams在他的手稿《应用于历史的阶段规则 》中试图用麦克斯韦妖作为历史隐喻，尽管他误解和误用了其原本的含义。Adams将历史解释为一个走向“均衡”的过程，但他认为军国主义国家(他认为德国在这一阶层中处于领先地位)倾向于扭转这一过程，这是历史的麦克斯韦妖。Adams曾多次尝试回应他的科学同事对他的公式的批评，但在1918年Adams去世时，这项工作仍未完成。这本书是死后才出版的。
 == 编者推荐==
@@ 第96行： / 第99行： @@
 <br/>

@@ 第12行： / 第12行： @@
 == 思想的起源和历史 ==
-年12月11日，Maxwell在写给彼得·格思里·泰特 Peter Guthrie Tait的一封信中首次提出了这个假想实验。Maxwell在1871年写给约翰·威廉·斯特鲁特 John William Strutt的信中再次提到该试验，后来在Maxwell 1872年出版的[[热力学]]书籍《热理论（Theory of Heat）》中公之于众。<ref name=Leff>[[#Leff Rex 02|Leff & Rex (2002)]], p. 370.</ref>
+年12月11日，Maxwell在写给彼得·格思里·泰特 Peter Guthrie Tait的一封信中首次提出了这个假想实验。Maxwell在1871年写给约翰·威廉·斯特鲁特 John William Strutt的信中再次提到该试验，后来在Maxwell 1872年出版的[[热力学]]书籍《热理论 Theory of Heat》中公之于众。<ref name=Leff>[[#Leff Rex 02|Leff & Rex (2002)]], p. 370.</ref>
 在Maxwell的信件和书中，他将妖怪打开腔室的门描述为一个“有限的存在”。威廉·汤姆森 William Thomson（开尔文勋爵）在1874年的《自然》杂志上第一次用“妖”这个词来形容Maxwell的这一概念，并且表示他打算扩展这个词的含义，而不是恶意曲解。<ref>{{cite journal |author=William Thomson |year=1874 |title=Kinetic theory of the dissipation of energy |journal=[[Nature (journal)|Nature]] |volume=9 |issue=232 |pages=441–444 |doi=10.1038/009441c0 |bibcode=1874Natur...9..441T |doi-access=free }}</ref><ref>{{cite journal |year=1879 |title=The sorting demon Of Maxwell |journal=Nature |volume=20 |issue=501 |pages=126 |bibcode=1879Natur..20Q.126. |doi=10.1038/020126a0 |doi-access=free }}</ref><ref name=Weber>{{cite book |author=Alan S. Weber |year=2000 |title=Nineteenth Century Science: a Selection of Original Texts |publisher=Broadview Press |page=300}}</ref>

@@ 第95行： / 第95行： @@
 '''本词条内容源自wikipedia及公开资料，遵守 CC3.0协议。'''
+<br/>
 [[Category:待整理页面]]