Демон Максвелла и броуновское движение против второго закона

После появления молекулярно-кинетической теории встал вопрос о ее связи с энтропией и вторым законом термодинамики. Первая попытка сведения второго закона к молекулярно-кинетической теории была предпринята Людвигом Больцманом в 1866 году (ему было 22 года): статья ‘О механическом смысле второго начала теории теплоты‘. Рудольф Клаузиус предпринял аналогичную попытку в статьях 1870 и 1871 гг. Клаузиус независимо пришел к результатам, ранее опубликованным Больцманом, и между ними разгорелся спор о приоритете.

Именно это обстоятельство привело к появлению демона Максвелла, поскольку Максвелл считал невозможным сведение второго закона термодинамики к законам механики. В 1867 году в письме Питеру Тэйту Максвелл описал устройство, содержащее крошечное существо, которое Уильям Томсон (Кельвин) окрестил демоном. Важно отметить, что целью Максвелла являлось подчеркивание статистической роли второго закона в рамках молекулярно-кинетической теории.

Максвелл выразил это обстоятельство в явной форме в письме Джону Стретту (лорду Рэлею) в 1870 году, где Максвелл подчеркнул обратимость законов механики. Таким образом, в рамках закона сохранения энергии вполне можно представить перенос теплоты от холодного тела к горячему. Но поскольку повернуть время не представлялось возможным, то мысленный эксперимент с демоном делал аргумент более наглядным.

В публичном изложении демон Максвелла появился в 1872 году в книге Максвелла ‘Теория теплоты‘. Отмечу, что Максвелл посмеивался над немцами, которые хотели достичь недостижимое:

‘редко можно увидеть, как эти ученые немцы борются за приоритет открытия того, что 2-й закон сводится к принципу Гамильтона … Принцип Гамильтона находится в месте, не затронутом статистическими соображениями; в то же время немецкие Икары машут своими восковыми крыльями в стране облаков-кукушек (nephelococcygia) среди тех облачных форм, которые невежество и ограниченность человеческой науки наделили непередаваемыми атрибутами невидимой Царицы Небес.’

Далее: http://blog.rudnyi.ru/ru/2024/01/maxwell-demon-brownian-motion.html