控制论——或动物与机器的控制和通信的科学

《控制论》 拒绝由麦克斯韦妖产生的问题要比解答这个问题简单。否认这种东西或这种结构存在的可能性是*容易不过的事了。实际上我们下面将看到，对一个处在平衡状态系统，严格意义上的麦克斯韦妖不可能存在；可是如果我们一开始就接受这一点而不加以论证，那我们就要失去一个难得的机会来学习关于熵和关于在物理学上、化学上、生物学上为可能的系统的知识，　　麦克斯韦妖在动作以前，必须收到有关前来的粒子的速度和它们碰到壁上的位置的信息，因此，无论在这些碰撞中是否发生能量的传递，麦克斯韦妖和气体之间必然要有相互联系，我们知道，熵增加定律只能适用于完全孤立的系统，并不适用于系统的非孤立部分。因此，我们要关心的仅仅是气体。妖这个系统的熵，不是气体的熵。气体的熵仅仅是这个大系统的总熵的一部分。问题是，我们能不能同时求出麦克斯韦妖对总熵贡献的那一部分熵呢？　　完全可以肯定，我们能。麦克斯韦妖只有根据收到的信息才能动作，而这些信息，如我们在下一章看到的，表示一负熵。信息必须通过某种物理过程来传递，譬如说通过某种形式的辐射来传递。这些信息当然完全可以在很低的能量下传递，而且粒子与麦克斯韦妖之间能量传递的意义一般比信息传递的意义小得多。但是，根把量子力学，如果我们不积极去影响试验粒子的能量，使得它超过某一极小值（由试验所用光的频率决定），我们要得到有关粒子位置和动量的任何信息都是不可能的，要同时得到位置和动量的任何信息就更不可能了。因此，所有各种联系严格说来都是能量的耦合；一个处在统计平衡状态的系统，就是对熵和对能量这两者都达到平衡的系统，麦克斯韦妖早晚总要陷于和它周围温度相应的无规运动，正像莱布尼茨所说的某些单子（monads）-样，它收到大量的微小印象，以致陷于“晕头转向”而没有清楚的知觉。事实上，这时麦克斯韦妖已不再作为麦克斯韦妖而动作了，　　虽然如此，在麦克斯韦妖失去调制力以前还是有一段相当显著的时间，我们可以认为它在这段时间中的动作状态是亚稳的，我们没有理由认为亚稳的麦克斯韦妖事实上不存在；其实，我们完全可以认为酶就是亚稳的麦克斯韦妖，不过它的熵减少也许不是由于快粒子和慢粒子的分离，而是由于其他某种相当的过程。我们可以用这个见解来看待生命机体，例如人本身。酶和生命机体肯定都是亚稳的：酶的稳定状态就是失去调制力，生命机体的稳定状态就是死亡。所有的催化剂*终都要中毒：它们能够改变反应速度，但不能改变真正的平衡状态。　　……