麥克斯韋妖英文解釋翻譯、麥克斯韋妖的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 Maxwell demon

分詞翻譯：

麥克斯韋的英語翻譯：

【醫】 maxwell

妖的英語翻譯：

bewitching; demon; evil; evil spirit; goblin

專業解析

麥克斯韋妖（Maxwell's Demon）的漢英詞典解釋

中文術語：麥克斯韋妖

英文術語：Maxwell's Demon

詞性：名詞（物理學專有名詞）

領域：熱力學、統計力學、信息論

定義與背景

麥克斯韋妖是蘇格蘭物理學家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（James Clerk Maxwell）于1871年提出的思想實驗中的虛構角色。該思想實驗旨在探讨熱力學第二定律的局限性。假設一個“妖”能操控微觀粒子，通過選擇性控制分子運動，在不消耗能量的情況下降低系統熵（entropy），從而違反熱力學第二定律。

核心物理機制

操作原理：
麥克斯韋妖被設想為一個能觀測并控制容器中氣體分子運動的智能體。它将高速（高溫）分子與低速（低溫）分子分隔到容器的兩側，導緻一側溫度升高而另一側降低，從而在不做功的情況下産生溫差，形成“永動機”悖論。
熵減悖論：
該思想實驗挑戰了熱力學第二定律的核心觀點——孤立系統的熵永不減少。麥克斯韋妖的操作暗示熵可能自發減少，引發了對熱力學與信息之間關系的深層思考。

理論意義與争議

信息熱力學解釋：
1929年，匈牙利物理學家西拉德（Leó Szilárd）提出，麥克斯韋妖在識别分子速度時需消耗能量以獲取信息，這一過程産生的熵增抵消了系統熵減。後續研究（如Landauer原理）進一步證明：信息擦除會釋放熱量，維持熱力學第二定律的普適性。
現代應用：
麥克斯韋妖的概念推動了信息論與熱力學的交叉研究，為量子計算（如量子麥克斯韋妖模型）和納米技術中的能量控制提供了理論基礎。

權威參考文獻

原始文獻與理論背景：
Maxwell, J. C. (1871). Theory of Heat. Longmans, Green, and Co. （麥克斯韋首次提出思想實驗）

斯坦福哲學百科：麥克斯韋妖
信息熱力學解析：
Szilárd, L. (1929). "On the Decrease of Entropy in a Thermodynamic System by the Intervention of Intelligent Beings". Zeitschrift für Physik.

美國物理學會期刊
實驗驗證與拓展：
Toyabe, S. et al. (2010). "Experimental demonstration of information-to-energy conversion by Maxwell's demon". Nature Physics.

Nature Physics論文鍊接
現代研究綜述：
National Institute of Standards and Technology (NIST). "Maxwell's Demon in the Quantum World".

NIST研究簡報

注：以上鍊接均為相關領域權威機構或期刊的公開資源，内容經學術同行評議，符合（專業性、權威性、可信度）原則。

網絡擴展解釋

麥克斯韋妖（Maxwell's Demon）是物理學中一個著名的思想實驗概念，由英國物理學家詹姆斯·麥克斯韋于1871年提出，用于探讨熱力學第二定律的邊界條件。以下是綜合多個權威來源的詳細解釋：

1.基本定義與原理

麥克斯韋妖是一個假想的“智能體”，能夠探測并控制單個分子的運動。其核心設定是：在一個被隔闆分為兩部分的容器中，麥克斯韋妖通過隔闆上的小孔，僅允許高速分子從低溫區進入高溫區，而低速分子從高溫區進入低溫區。這種操作會導緻兩區域溫差逐漸增大，看似違背了熱力學第二定律。

2.與熱力學第二定律的關系

熱力學第二定律指出，孤立系統的熵（表示系統混亂程度的物理量）不會自發減少。麥克斯韋妖的設想挑戰了這一定律，因為它通過人為幹預可能實現熵減（即系統有序性增加）。然而，後續研究（如1981年Bennett的論文）表明，妖在操作過程中需要消耗能量來獲取分子信息并清除記憶，這一過程本身會導緻熵增，因此整體系統仍符合熱力學第二定律。

3.科學意義與後續發展

信息與熵的關聯：麥克斯韋妖揭示了信息處理與物理過程的關系。妖對分子狀态的“記憶”需要能量消耗，表明信息本身具有物理屬性，這一觀點為現代信息熱力學奠定了基礎。
對永動機的否定：該思想實驗間接證明，任何試圖通過微觀控制實現永動機的設想均不可行，因為能量守恒和熵增原理無法被繞過。

4.現代視角下的解釋

當前物理學認為，麥克斯韋妖并非真正違反熱力學定律，而是強調了“信息熵”與“熱力學熵”的統一。例如，妖在測量分子狀态時産生的信息熵抵消了系統熵的減少，最終總熵仍增加。

麥克斯韋妖雖是一個假想模型，但它推動了熱力學、統計力學和信息論的交叉研究，成為理解微觀與宏觀物理規律關系的重要橋梁。其核心矛盾通過引入信息耗散的概念得以解決，進一步深化了人類對自然定律本質的認知。