“接着，克劳修斯突发奇想，他把熵的概念和热力学第二定律联系起来。”
“通过严密的数学推导，他得出第二定律的另一种表述形式：dS≥dQ/T。”
“即，从熵的角度看，所有自发的热力学过程，都是不可逆的。”
“什么是可逆和不可逆呢？”
“如果一个系统从状态A出发，经过一个过程B，最后变成状态C。”
“这时，如果存在另一个过程B+，它能使得系统从状态C变回状态A，并且消除其它一切影响。”
“那么，我们就能说B是可逆过程。”
“否则，B就是不可逆过程。”
“按照克劳修斯的公式，大量粒子组成的热力学系统所经历的任何过程都是不可逆的。”
“举个刚刚说过的例子。”
“把一滴墨水滴入一杯清水中。”
“那么，你能在不产生其它任何影响的情况下，把墨水和清水分离吗？”
“显然，这是不可能的。”
“因为这是一个不可逆的过程。”
“有人说：不对，我有办法。”
“如果我有足够的能量和时间，能不能把墨水分子一个个找出来。”
“可惜，这是不行的，因为这耗费了能量，产生了其它影响。”
“类似的例子还有很多，比如破镜重圆等等。”
“克劳修斯提出的熵概念，极大地拓展了热力学的内涵。”
“它使得物理学家可以从另一个角度来思考热的传递过程。”
“紧接着，玻尔兹曼又从微观的角度重新定义了熵的该概念。”
“他认为熵是体系混乱程度的度量。”
“对于由大量气体分子组成的系统而言，熵就表示了系统内分子的混乱程度。”
“玻尔兹曼首次将系统的熵和概率联系在一起，阐述了热力学第二定律的统计性质。”
“这就是大名鼎鼎的玻尔兹曼分布。”
“而玻尔兹曼分布的基础就是麦克斯韦曾提出的微观粒子速度分布律。”
“在克劳修斯和玻尔兹曼的基础上，热力学第二定律有了新的称呼：熵增定律。”
“热量的传递和做功，统统转化为系统熵的变化。”
哗！
此刻众学生听的如痴如醉。
虽然他们都学习过热力学。
但从来没有像今天这样，一位大佬抽丝剥茧般给他们分析热力学四大定律的来龙去脉。
尤其是热力学第二定律，原来这么复杂！
此刻，李奇维继续说道：
“关于熵增定律的表述有很多种。”
“其中一个经典的版本为：一个孤立的热力学系统，它的熵永不减少。”
“所谓的孤立系统，是指与外界既没有物质交换也没有能量交换的系统。”
“可以说，熵增定律在诞生的开始，就受到了所有人的不喜和质疑。”
“因为如果它是正确的，那么就意味着我们的宇宙将走向热寂。”
“因为熵增定律的一个推论是系统达到平衡态时熵最大。”
“如果把宇宙看成一个孤立系统，那么它的结局就是达到混乱程度最大的状态。”
哗！
众人忽然感受到一种冰冷的寒意。
仿佛是有一条真理在暗中安排着所有人的命运。
“然而，就在这时，麦克斯韦站了出来！”
第571章 第三只神兽！麦克斯韦妖！打破热寂！逆转时空！何人可斩？
所谓的“热寂”，是特指根据热力学第二定律推导出的宇宙终极命运假说。
根据熵增定律，宇宙中所有能量都将变成热能，使得物质没有任何宏观运动，达到热平衡状态。
热量并不是一种物质，而是机械作用的动态形式。
如果任何机械运动都没有了，热量也就不复存在了。
所以，热寂宇宙中物质依然存在。
只不过它们就好像照片一样，被定格了，永远不会再有变化。
这一点和根据大爆炸理论推导出的宇宙结局有很大不同。
大爆炸中的大坍缩结局至少还有重来的机会，但是热寂却是永恒的孤独。
因此，当时的很多物理学家都无法接受这个命运。
麦克斯韦就是其中之一。
他作为熵增定律的奠基者之一，竟然反过来质疑这个理论。
可见热寂命运带给众人的震撼。
此刻，李奇维继续说道：
“那么，麦克斯韦要如何颠覆热力学第二定律或者说熵增定律呢？”
“他提出了一个思想实验，过程是这样的。”
“假设现在有一个容器，左右分为A和B两个部分。”
“A和B中间有隔板挡住。”
“正常情况下，A中的分子无法跑到B里面去，B中的分子也无法跑到A里面去。”
“但是，AB中的分子因为热运动会撞击隔板。”
“这时，麦克斯韦假设有一个小妖怪。”
“它有一个神奇的能力：看一眼就能知道单个分子的运动速度。”
“于是，小妖在隔板上开了一个带开关的小洞。”
“当A中速度较快的分子撞击到隔板时，小妖就打开小洞，让该分子进入B中。”
“反之，它就继续关闭小洞，让速度较慢的分子留在A中。”
“同理，当B中速度较低的分子撞击到隔板时，小妖又打开小洞，让该分子进入A中。”
“反之，它就继续关闭小洞，让速度较快的分子留在B中。”
“很长一段时间后，A中就全是速度较慢的分子，而B中就全是速度较快的分子。”
“我们知道，温度的本质就是分子的无规则运动。”
“运动越快，则温度越高。”
“于是，容器两边就产生了温度差，可以对外做功了。”
“等到能量消耗完毕后，小妖再继续之前的操作。”
“如此循环往复，这就是一种可行的永动机模型。”
“首先，这个永动机不违反第一定律-能量守恒定律。”
“因为小妖并没有对任何分子【施加影响】。”
“它只是让运动速度不同的分子进入不同的区域而已。”
“且分子是依靠本身的运动进入的。”
“然后，这个永动机也不违法第二定律。”
“小妖并没有消耗额外的能量，就把热从低温的A区域转移到了高温的B区域。”
“而且，在这个过程中，它还降低了系统的总熵。”
“根据玻尔兹曼给出的微观系统熵公式：S=klnΩ。”
“S表示系统的熵值，k是常数，Ω是系统的微观态的数量。”
“原来的系统内，A和B中分子的速度无规则。”
“而经过小妖的操作后，A中只有慢速度分子，B中只有快速度分子。”
“很明显，系统的微观态的数量降低了，所以系统总熵降低。”
“如此一来，小妖打破了熵增定律。”
“如果把小妖推广到整个宇宙。”
“我们的宇宙中也存在这样一个眼神犀利的小妖。”
“它不知疲劳地，不停把宇宙中的分子按照速度分割成两部分。”
“那么，宇宙就不会陷入热寂的悲惨结局了。”
“这就是大名鼎鼎的【麦克斯韦妖】。”
“麦克斯韦对热力学第二定律下了一个限制：”
“只有当我们能处理大块的物质，而不能处理构成物质的分子时，热力学第二定律才是成立的。”
哗！
大部分人都露出震撼的神色。
在今天以前，他们并不知道热力学中还有这样一个匪夷所思的猜想。
“老天啊！那岂不是说第二定理被打破了？”
“我感觉麦克斯韦妖没什么问题啊。”
“既不违反第一定律也不违反第二定律。”
“但是最终的结果却颠覆了第二定律。”
“这太神奇了！”
麦克斯韦果然不愧是能和牛顿并列的伟大存在。