Đánh giá Con quỷ Maxwell

Thí nghiệm của Maxwell đã đặt ra câu hỏi cho các nhà vật lý.

Liệu con quỷ Maxwell có vi phạm định luật hai nhiệt động lực học?

Nhiều nhà vật lý đã thực hiện tính toán và nhận thấy định luật hai nhiệt động lực học không bị vi phạm, nếu tính cả trạng thái của con quỷ Maxwell vào hệ. Con quỷ sẽ cần phải thực hiện công để phân tách các phân tử, nhiều hơn là công mà nó có thể thu lại từ chênh lệch nhiệt độ hai bên hộp.

Ví dụ như năm 1929, Leó SzilárdLéon Brillouin chỉ ra rằng con quỷ Maxwell cần phải đo được tốc độ của các phân tử, và động tác thu thập thông tin này cần tiêu tốn năng lượng. Ví dụ như nếu con quỷ kiểm tra vận tốc của các phân tử bằng cách gửi các photon tới các phân tử và nhận về photon phản xạ, nó cần có năng lượng để phát ra các photon. Việc tiêu tốn năng lượng của con quỷ làm tăng entropy của chính nó, ví dụ như entropy của hệ photon do quỷ phóng ra trong lúc đo đạc, và sự tăng này lớn hơn sự giảm entropy trong hộp khí, khiến entropy tổng cộng của cả hệ có tương tác lẫn nhau là tăng.

Năm 1960, Rolf Landauer nhận ra rằng một số phép đo không làm tăng entropy nhiệt động lực học nếu nó là quá trình nhiệt động lực học thuận nghịch. Do mối liên hệ giữa entropy nhiệt động lực họcentropy thông tin, điều này đồng nghĩa với việc các kết quả thông tin trong đo đạc sẽ không bị xoá. Nghĩa là con quỷ Maxwell cần lưu giữ thông tin đo đạc lại.

Tuy vậy, năm 1982, Charles H. Bennett, chỉ ra rằng, dù con quỷ Maxwell có chuẩn bị trước, nó sẽ dần tiêu thụ hết bộ nhớ của nó và để tiếp tục việc đo đạc, nó sẽ phải xoá bớt dần thông tin cũ trong bộ nhớ để ghi thông tin mới. Việc xoá thông tin là quá trình nhiệt động lực học không thuận nghịch và làm tăng entropy .