在一八六零年間， 物理學家：詹姆斯•克拉克•麥克斯韋想出了一個悖論 這有關於熱力學第二定律。 這個悖論叫：麥克斯韋妖。 這個悖論相關於兩個空間裏的氣體， 就像前個影片裏NetLogo的模型一樣。 如前次，這兩個空間被格開，但留有一個小通口。 這次，小通口有一扇活板門，小妖操作這活板門。 小妖不可怕，單純地他很聰明又嬌小， 可以測量分子颼颼飛過他時的速度。 在麥克斯韋的提法，小妖把活板門開了， 讓快的分子從左邊空間飛到過右邊空間。 但如果快的分子要從右邊空間飛到過左邊空間，小妖就把活板門關上不讓過。 類似的，小妖讓慢的分子從右邊空間飛到過左邊空間。但不反之亦然。 一段時間後，就會右較多快的分子在右邊，而慢的分子多在左邊。 這系統進入更有序的狀態， 應為小妖把慢的分子和快的分子分開了。 這也表示說，系統裏總的熵降低了。 這是NetLogo麥克斯韋妖的模型。有在NetLogo模型庫中。 它在GasLab部段裏，叫做：GasLab Maxwell's Demon。 讓我們先按設定（setup）。 這裏又是分子，這些飛行中的小綠點， 相互碰撞，按照物理定律，相互轉讓能量， 但這次，我們有個小妖在中間。 我們不是真实的知道它， 但可以看到活板門。 小妖將測量粒子的速度， 只讓快的分子飛到過右邊空間，和慢的分子飛到過左邊空間。 讓我們開始。按“go”。 當它們相互碰撞時，有一些分子增加能量，有一些分子失去能量。 紅色的是快的分子，藍色的是慢的分子 和綠色的是中等的速度。 逐漸地，小妖讓快的分子飛到過右邊空間， 和慢的分子飛到過左邊空間。 我們看到， 右邊平均速度在增加， 左邊平均速度在減少。 如我加快一點，讓程式執行多一會兒。 我們居然能看得更清楚。 那麼現在，你看到平均 右邊開始移動得比左邊快。 因此在情況裏， 我們看到和以前NetLogo模型的相反。 這裏，氣體一開始是無序，高熵的；慢慢的轉換成有序的狀況。 那就是說，快粒子和慢粒子被分選開來， 系統的熵也下降。 現在根據熱力學第二定律，做功可以減少熵。 這裏的功力（做功）在那裏？ 小妖是把活板門開和關起來，這需要做功， 但麥克斯韋爭論說：活板門可以巧妙的設定， 使總結果裏，活板門開關的功力比 熵所降低的值量少。 實際上, 自從麥克斯韋提出這個悖論以來， 有一些可能實行的活板門設計被提出。 麥克斯韋的悖論是要沒有花上其他功力。 套用他的說法，“熱的系統，那就是右邊的，變得更熱 而冷的，那就是左邊的，變得更冷， 然而，沒有任何的加功， 只採用了一個有細心觀察又俐落明快的智能。” 麥克斯韋對力學第二定律的看法是，它根本不是一個定律， 而是所謂的“統計確定性，” 一個對大量分子有實際的真理，而對單個分子就不完全卻定。 那就是說，原則上，熵有可能自己下降， 從而違反了熱力學第二定律。 但在實踐中，這是從來沒有見過的，因為在統計上，熵更有可能自然的增加。 我們在下個單元將討論其原因。 他的著作“熱論”出版後， 這個悖論廣為人知，而在科學界裏被爭論。 有些人把它看作為在反駁第二定律， 但其他人，卻把它看作為衛護：熱力學第二定律是一個真正大自然的法則。 這些懷疑論者認為， 事很可疑， 可能有難言之隱。 這種情愫狀態持續了很多年。 一值到了1929年，匈牙利物理學家：利奧•西拉德有一個建議，掀開這悖論的難言之隱。 那就是小妖的智能， 更正確的是：從測量而取得資訊的行為。 西拉德建議，這種測量的行為本身需要能量 即使該過程是隱藏在小妖的腦裏面， 而且，這能量的需求確切地補償了（相等於）氣體中的熵的減少度。 西拉德著名的論文， “關於熱力學中的系統熵由智慧生物介入而減少，“ 是第一次被提出：熵和資訊是有關聯的。 這個關聯成了許多研究範圍的基礎，但它卻花了西拉德很大的功夫。 麥克斯韋沒有認出他小妖的智能或小妖的細心觀察力 為聯息到熱力學的系統。 當初，我們強烈的認為氣體的物質領域 和小妖的智能，從能源觀念來看，是完全分開的。 但西拉德觀察到，顧及測量過程 那就是妖決定粒子是否快還是慢 是瞭解整個熱力學系統的關鍵。 西拉德也想出了資訊位位元（bit）的概念， 位元是对所需要答復粒子快慢的資訊的量值， 或“是”和“否”，或任何問題有兩個可能性答案。 在電腦科學領域採用了“位元”這個術語 用於描述電腦記存儲容量，它用1和0來组成的。 許多人採用了西拉德原來的見解，特別是 物理學家羅爾夫•蘭道爾和數學家查理斯•埃米特， 他們與其他人開創了新的科學領域叫資訊物理學， 並提出了激進的想法， 資訊本身是物質性的。 這個想法有深刻的含義， 對什麼可被計算的極限， 就熱力學極限而言。 資訊物理學從許多不同的書籍廣範起來 而且應用在量子力學和電子學中， 在這學術中，納米級麥克斯韋妖實際是可以被建成的， 以及最近在生物學中， 麥克斯韋妖的概念作為基本的機制 如果你要更深刻的瞭解麥克斯韋妖的含義 在資訊物理學科裏，有兩本傑著 編輯是哈威•萊夫和安德魯•雷克斯，它們都被稱為“麥克斯韋妖”， “麥克斯韋妖1”和“麥克斯韋妖2”。 這兩本書會有點技術性，但都是极好的讀物 如果你要很深入理解這個主題 和持續的爭議關於麥克斯韋妖以及第二定律。