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图4. 佐野正明的小组在2010年设计了一个麦克斯韦妖式的实验 。 他们使用倾斜的光学晶格来创造“螺旋楼梯”，使粒子倾向于“下楼” 。 实验人员实时监测粒子位置的波动，当粒子“上楼”时，他们改变电压并将其困在较高的位置，正如麦克斯韦妖关闭活动门 。 [20]
这种巧妙的装置是真正的麦克斯韦妖吗？它会使热力学第二定律失效吗？尽管它们的机制似乎与麦克斯韦妖类似，但仍有必要仔细计算熵 。 只有当过程中整个系统的熵减小时，该过程才违反了热力学第二定律 。 可以举一个熟悉的例子，理想气体的熵在等温压缩过程中减小了，但环境中的熵增意味着系统的总熵增加 。 那么这一装置的环境中是否存在补偿性的熵增，从而否定了违反热力学第二定律的可能性？
麦克斯韦妖一直以来备受争议[5] 。 许多物理学家认为，麦克斯韦妖的活动会产生熵值成本（entropic cost），因为这些巧妙的装置会导致系统其它地方的熵增加，所以麦克斯韦妖没有真正违反第二定律，但仍有一些物理学和哲学家不同意这个观点[6] 。 熵值成本源于麦克斯韦妖的活动 。 麦克斯韦妖需要进行反馈的操作：如果分子移动得快，它就会打开活动门，如果分子移动得慢，它就会关闭活动门 。
这就要求麦克斯韦妖具有记忆，该记忆必须在循环过程结束时重置 。 但是重置记忆会产生熵值成本，这可以通过罗尔夫·兰道尔（Rolf Landauer）在1961年提出的理论来量化 。 他指出，每重置一个信息位，熵就会增加kBln2（kB是玻尔兹曼常数） 。 换句话说，擦除信息将付出熵的代价 。 兰道尔原理在热力学和信息论之间建立了联系——尽管它们之间的确切关系仍有争议 。
尽管如此，在我看来，兰道尔原理解释了为什么无论如今的实验者多么聪明，手指多么灵活，都不能制造出真正违反热力学第二定律的热机，以解决全球能源危机 。 一旦窥探到其幕后的原理，我们就会发现，今天所谓的麦克斯韦妖是灵巧的幻术师而不是真正的魔术师 。
当代热力学的许多活动来自于量子信息论与热力学的结合 。 量子信息论能把麦克斯韦妖从兰道尔原理的桎梏中释放出来吗？遗憾的是，它不能 。 热力学第二定律适用于所有具有相空间体积的动力学形式，而经典力学和量子力学都符合这一标准 。 此外，量子操作甚至可能有额外的熵值成本，因此量子计算机不能达到兰道尔极限（Landauer limit）[7] 。
麦克斯韦对热力学和统计力学性质的哲学推测超越了他提出的麦克斯韦妖 。 为了使这些概率理论与他的古典世界观相协调，麦克斯韦提出了两个哲学主张 。 第一，热力学只适用于具有许多自由度的系统；第二，热力学是以人类为中心的，并取决于我们人类的观点 。 这些哲学假设在今天还能成立吗？
自20世纪中期以来，热力学的实验和理论发展表明，麦克斯韦的第一个主张是不正确的 。 在麦克斯韦的时代，热力学的产物是为工业革命提供动力的蒸汽机 。 但今天的热力学革命——尼科尔·永格·哈尔彭（Nicole Yunger Halpern）称之为“量子蒸汽朋克”（Quantum steampunk）的子领域——是在原子尺度上的 。 [8] 例如，德里克·斯科维尔（Derrick Scovil）和埃里希·舒尔茨·杜波依斯（Erich Schulz-DuBois）在1959年首次提出量子热机，证明了三层微波散射器如何作为热机发挥作用 。 随着量子信息论的出现，这些微小的热力学系统现在为整个子领域提供了发展空间 。 [9] 其他类型的量子热机使用多能级原子、量子比特和量子点等微观系统作为热机的工质 。

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