在上一篇推文里，我们为大家详细介绍了物理学中的“魔鬼”拉普拉斯妖从被提出到推翻的过程。物理学历里出现的第二个魔鬼，是在拉普拉斯妖被提出约50年后的1867年，由英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦提出的“麦克斯韦妖”。麦克斯韦提出这个魔鬼的契机，是他在思考热能具有的不可思议的性质时。这个不可思议的性质，就是我们从经验上也熟知的“热一定是从高温处向低温处传导，不可能发生逆向传导”。
例如，准备一个中间有一块可导热的隔板将其一分为二的容器，一边装的是低温气体，另一边装了同样多的高温气体。把它放置一会儿后，热会从高温侧传到低温侧，高温气体会变凉而低温气体会变热。最终，它们会稳定到同样温度的状态。这个状态被称为“热平衡”。这时，绝对不会发生热从低温侧向高温侧传导、温差不断扩大，或者热平衡状态被打破、再次分为高温和低温。为了搞清楚这个原因，容器中存在着庞大数目的气体分子是一个重点。
从单个原子和分子等的物理性质去理解原子和分子等的集合的性质的学科领域，被称为“统计热力学”。一般来说，庞大数目的物体聚集成的集合里，有序状态是非常稀少的，无序状态才是压倒性多数。所以，在孤立于外界的条件下，只能观察到从有温度差的状态（有序状态）到温度均一的状态（无序状态）这一方向的变化。在统计热力学的领域里，用被称作“熵”的量来表示无序的尺度。
麦克斯韦为了考察是否存在违反热力学第二定律、使气体“从无序变向有序”的可能性，进行了以下的思想实验。让容器中充满气体，并用不传热的隔板把容器分为两个空间。但是，隔板上有一个可以开关的小门。最开始，气体处于某个温度下的热平衡状态。在此状态下，容器里运动的气体分子的速度存在参差不齐。此时轮到魔鬼登场。这个魔鬼坐在隔板的小门附近，观察着飞向小门的每一个气体分子的速度。
当从左边的空间有速度较快的分子向门飞来时，魔鬼就打开小门，让分子飞到右边的空间里去。当从右边的空间有速度较慢的分子向门飞来时，魔鬼就打开小门，让分子飞到左边的空间里去。那么，持续进行这样的操作后，会发生什么？真的会变为左边的空间里集中了运动慢的分子、右边的空间里集中了运动快的分子，从而使得两边产生温度差吗？但是，魔鬼只是进行小门的开关，对气体并没有做物理学上的“功”。
也就是说，可以不消耗能量而使得原本处于热平衡状态下的气体产生温度差！如果这真的可以实现，那就不需消耗一切诸如电力或燃料的能量，只要让魔鬼开关小门，就能让热的空间变冷，或者让水沸腾。空调和热水器等都变得不再必要，世界能源问题的解决也只是时间的问题了。
但是，麦克斯韦妖对原本无序的分子集合没有施加任何能量就制造出了温度差这样的秩序，这明显违背了热力学第二定律。这样的装置被称为“第二类永动机”，实际上被认为是不可能的。那么，这个思考是什么地方出了问题？麦克斯韦是在1867年提出了这个思想实验，1874年，英国物理学家威廉·汤姆森赋予了它“麦克斯韦妖”的名称。之后，很多研究者都尝试去解决麦克斯韦妖与热力学第二定律之间的矛盾。
其中重要的研究之一要属美国物理学家、生物学家利奥·西拉德在1929年进行的考察。西拉德认为，麦克斯韦妖是通过观察得到了“分子的位置和速度”等信息，才去进行开关门的操作。他把麦克斯韦妖的思想实验简化，计算出了魔鬼从一个分子的信息能得到的功的最大值。之后，由美国电子工程师、数学家克劳德·香农确立的“信息论”可以知道，表示信息价值（信息量）大小的量的数学公式，实际上与统计热力学的熵拥有同样的形式。
也就是说，虽然看起来麦克斯韦妖好像是使得气体的熵减少了，但如果考虑了魔鬼观察分子时得到的被称为“信息熵”的量的增加，整体的熵一定是增多的，所以并没有违背热力学第二定律。虽然说起来“信息熵”是在增加，但是麦克斯韦妖看起来好像不需要消耗电力和燃料等能量就能制造出温度差的过程实在很有吸引力。这真的不会成为梦寐以求的能量来源吗？
但是美国物理学家罗夫·兰道尔在1961年已经明确指出，这个期望不会顺利实现。兰道尔注意到，麦克斯韦妖必须要在某处记录下关于气体分子的信息。不管是记录在脑子里还是写在纸上，能够记录的容量都是有限的。麦克斯韦妖如果不停地去制造温度差，就会堆积越来越多的关于分子的记录，到一定程度会发生溢出，导致失灵，所以需要定期地去擦除记录下的信息。而兰道尔指出，擦除的操作是需要消耗能量的。
最终解决这个讨论的是日本东京大学的沙川贵大教授和上田正仁教授。他们在2009年证明了，“记录并擦除”信息的作业需要与西拉德推导出的“麦克斯韦妖能得到的功的最大值”正好相等或者比之更大的功。也就是说，证明了麦克斯韦妖是不可能不使用能量而持续制造出温度差的。梦寐以求的能源是完全不可能的。
就这样，在物理学家的努力下，麦克斯韦妖终于被消灭了。