Демон Максвелла — мысленный эксперимент 1867 года, а также его главный персонаж — гипотетическое разумное существо микроскопического размера, придуманное Джеймсом Максвеллом с целью проиллюстрировать кажущийся парадокс Второго начала термодинамики.
Второе начало термодинамики[]
Одним из следствий второго начала термодинамики является невозможность передачи тепла от тела с меньшей температурой телу с большей температурой без совершения работы.
Суть парадокса[]
Мысленный эксперимент состоит в следующем: предположим, сосуд с газом разделён непроницаемой перегородкой на две части: правую и левую. В перегородке отверстие с устройством (так называемый демон Максвелла), которое позволяет пролетать быстрым (горячим) молекулам газа только из левой части сосуда в правую, а медленным (холодным) молекулам — только из правой части сосуда в левую. Тогда, через большой промежуток времени, горячие молекулы окажутся в правом сосуде, а холодные — в левом.
Таким образом, получается, что демон Максвелла позволяет нагреть правую часть сосуда и охладить левую без дополнительного подвода энергии к системе. Энтропия для системы, состоящей из правой и левой части сосуда, в начальном состоянии больше, чем в конечном, что противоречит термодинамическому принципу неубывания энтропии в замкнутых системах (см. Второе начало термодинамики)
Парадокс разрешается, если рассмотреть замкнутую систему, включающую в себя демона Максвелла и сосуд. Для функционирования демона Максвелла необходима передача ему энергии от стороннего источника. За счёт этой энергии и производится разделение горячих и холодных молекул в сосуде, то есть переход в состояние с меньшей энтропией. Детальный разбор парадокса для механической реализации демона (храповик и собачка) приведён в Фейнмановских лекциях по физике, вып. 4, а также в популярных лекциях Фейнмана «Характер физических законов».[1]
Частным случаем вышеописанной ситуации является гигантская флуктуация — с не равной нулю вероятностью все горячие молекулы соберутся в правом сосуде, а все холодные в левом.
В художественной литературе[]
- В повести «Понедельник начинается в субботу» братьев Стругацких демоны Максвелла приспособлены администрацией НИИЧАВО открывать и закрывать входные двери института. Так же в повести "Стажеры", рассказывается о гигантской флуктуации - ваза с водой забрала в себя энергию комнаты в которой она находилась, довела себя до кипения, в комнате же выпал иней.
- В «Кибериаде» Станислава Лема демон Максвелла упоминается как «демон первого рода». Герои книги создают «демона второго рода», способного извлекать осмысленную информацию из движения молекул воздуха.
- В фэнтези Кристофера Сташефа «Маг при дворе Ее Величества», «Маг, связанный клятвой» демон Максвелла вызван заклинанием и по свойствам напоминает волшебного джинна. Он соглашается выполнять желания главного героя, потому что тот хорошо знает законы физики. Выглядит как маленький светящийся уголёк.
- В своем одноименном эссе Кен Кизи переводит парадокс из области термодинамики в область социологии простой заменой «тепла» на «добро» и «холода» на «зло», доказывая таким образом несостоятельность западной системы ценностей.
- В произведении «Любой крутой чувак» Пол Ди Филиппо демоны Максвелла обеспечивают энергией страну «Земля Максвелла», находящуюся на территории Африки. На основе этой энергии строится политико-независимое научно-техническое утопичное общество.
Ссылки[]
- ↑ Фейнман P., Характер физических законов. Библиотечка «КВАНТ», Выпуск 62. — М.: Наука, Изд. второе, исправленное, 1987; Лекция 5. Различие прошлого и будущего.
Мысленные эксперименты |
|
|---|---|
| Главные статьи | Мысленный эксперимент · |
| Люди | Зенон Элейский · Шрёдингер · Эйнштейн · |
| Персонажи | Демон Лапласа · Демон Максвелла · Кот Шрёдингера · Чайник Рассела · Ахиллес и черепаха · |
| Физические мысленные эксперименты | Демон Лапласа · Демон Максвелла · Квантовое бессмертие · Квантовое самоубийство · Кот Шрёдингера · Парадокс Белла · Парадокс Эйнштейна — Подольского — Розена · Парадокс близнецов · Микроскоп Гейзенберга · Пушечное ядро Ньютона · Парадокс Эренфеста · |
| Апории Зенона | Ахиллес и черепаха · Дихотомия · Стадион · Стрела Зенона · |
| Кибернетические мысленные эксперименты | Задача двух генералов · Китайская комната · Имитация реальности · Мозг в колбе · |
| Другие мысленные эксперименты | Теорема о бесконечных обезьянах · Парадокс Ньюкома · Парадокс заключённых · Комната Марии · |
Эта страница использует содержимое раздела Википедии на русском языке. Оригинальная статья находится по адресу: Демон Максвелла. Список первоначальных авторов статьи можно посмотреть в истории правок. Эта статья так же, как и статья, размещённая в Википедии, доступна на условиях CC-BY-SA .