麦克斯韦妖英文解释翻译、麦克斯韦妖的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 Maxwell demon

分词翻译：

麦克斯韦的英语翻译：

【医】 maxwell

妖的英语翻译：

bewitching; demon; evil; evil spirit; goblin

专业解析

麦克斯韦妖（Maxwell's Demon）的汉英词典解释

中文术语：麦克斯韦妖

英文术语：Maxwell's Demon

词性：名词（物理学专有名词）

领域：热力学、统计力学、信息论

定义与背景

麦克斯韦妖是苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell）于1871年提出的思想实验中的虚构角色。该思想实验旨在探讨热力学第二定律的局限性。假设一个“妖”能操控微观粒子，通过选择性控制分子运动，在不消耗能量的情况下降低系统熵（entropy），从而违反热力学第二定律。

核心物理机制

操作原理：
麦克斯韦妖被设想为一个能观测并控制容器中气体分子运动的智能体。它将高速（高温）分子与低速（低温）分子分隔到容器的两侧，导致一侧温度升高而另一侧降低，从而在不做功的情况下产生温差，形成“永动机”悖论。
熵减悖论：
该思想实验挑战了热力学第二定律的核心观点——孤立系统的熵永不减少。麦克斯韦妖的操作暗示熵可能自发减少，引发了对热力学与信息之间关系的深层思考。

理论意义与争议

信息热力学解释：
1929年，匈牙利物理学家西拉德（Leó Szilárd）提出，麦克斯韦妖在识别分子速度时需消耗能量以获取信息，这一过程产生的熵增抵消了系统熵减。后续研究（如Landauer原理）进一步证明：信息擦除会释放热量，维持热力学第二定律的普适性。
现代应用：
麦克斯韦妖的概念推动了信息论与热力学的交叉研究，为量子计算（如量子麦克斯韦妖模型）和纳米技术中的能量控制提供了理论基础。

权威参考文献

原始文献与理论背景：
Maxwell, J. C. (1871). Theory of Heat. Longmans, Green, and Co. （麦克斯韦首次提出思想实验）

斯坦福哲学百科：麦克斯韦妖
信息热力学解析：
Szilárd, L. (1929). "On the Decrease of Entropy in a Thermodynamic System by the Intervention of Intelligent Beings". Zeitschrift für Physik.

美国物理学会期刊
实验验证与拓展：
Toyabe, S. et al. (2010). "Experimental demonstration of information-to-energy conversion by Maxwell's demon". Nature Physics.

Nature Physics论文链接
现代研究综述：
National Institute of Standards and Technology (NIST). "Maxwell's Demon in the Quantum World".

NIST研究简报

注：以上链接均为相关领域权威机构或期刊的公开资源，内容经学术同行评议，符合（专业性、权威性、可信度）原则。

网络扩展解释

麦克斯韦妖（Maxwell's Demon）是物理学中一个著名的思想实验概念，由英国物理学家詹姆斯·麦克斯韦于1871年提出，用于探讨热力学第二定律的边界条件。以下是综合多个权威来源的详细解释：

1.基本定义与原理

麦克斯韦妖是一个假想的“智能体”，能够探测并控制单个分子的运动。其核心设定是：在一个被隔板分为两部分的容器中，麦克斯韦妖通过隔板上的小孔，仅允许高速分子从低温区进入高温区，而低速分子从高温区进入低温区。这种操作会导致两区域温差逐渐增大，看似违背了热力学第二定律。

2.与热力学第二定律的关系

热力学第二定律指出，孤立系统的熵（表示系统混乱程度的物理量）不会自发减少。麦克斯韦妖的设想挑战了这一定律，因为它通过人为干预可能实现熵减（即系统有序性增加）。然而，后续研究（如1981年Bennett的论文）表明，妖在操作过程中需要消耗能量来获取分子信息并清除记忆，这一过程本身会导致熵增，因此整体系统仍符合热力学第二定律。

3.科学意义与后续发展

信息与熵的关联：麦克斯韦妖揭示了信息处理与物理过程的关系。妖对分子状态的“记忆”需要能量消耗，表明信息本身具有物理属性，这一观点为现代信息热力学奠定了基础。
对永动机的否定：该思想实验间接证明，任何试图通过微观控制实现永动机的设想均不可行，因为能量守恒和熵增原理无法被绕过。

4.现代视角下的解释

当前物理学认为，麦克斯韦妖并非真正违反热力学定律，而是强调了“信息熵”与“热力学熵”的统一。例如，妖在测量分子状态时产生的信息熵抵消了系统熵的减少，最终总熵仍增加。

麦克斯韦妖虽是一个假想模型，但它推动了热力学、统计力学和信息论的交叉研究，成为理解微观与宏观物理规律关系的重要桥梁。其核心矛盾通过引入信息耗散的概念得以解决，进一步深化了人类对自然定律本质的认知。