Maxwellov demon
<s>U filozofiji termalne i statističke fizike, Maksvelov demon je misaoni eksperiment škotskog fizičara Džejmsa Klerka Maksvela kako bi „pokazao da je drugi princip termodinamike siguran samo u statističkom smislu“.</s><s>Misaoni eksperiment demonstrira Maksvelovu ideju objašnjavajući način na koji bi mogao da se prekrši drugi princip termodinamike.</s><s>U eksperimentu, zamišljena posuda je podeljena na dve komore zidom koji je izolator na kome se nalaze vratanca koja može da otvara ili zatvara izmišljeni entitet koji je dobio naziv „Maksvelov demon“.</s><s>Hipotetički demon otvara i zatvara vrata na takav način da dozvoljava samo „toplim“ molekulima gasa da prođu u odabranu komoru, čime se ona postepeno zagreva dok se druga komora hladi.</s>

<s>Poreklo i istorija ideje 
Ovaj misaoni eksperiment se prvi put javio u pismu koje je Maksvel napisao Piteru Gatriju Tejtu 11. decembra 1867.</s><s>Maksvel je o toj ideji ponovo pisao u pismu Džonu Vilijamu Strutu 1870, pre nego što ju je predstavio javnosti 1871. godine u knjizi o termodinamici pod naslovom „Teorija toplote“ ().</s>

<s>U ovim pismima i knjizi, Maksvel je opisao agenta koji upravlja vratima između posuda kao „finitno biće“.</s>

<s>Vilijam Tomson, 1. baron Kelvin je prvi koji je iskoristio izraz „demon“ za Maksvelov koncept u časopisu -{Nature}- 1874. godine i naveo kako je imao u vidu medijatorsku a ne zlonamernu konotaciju izraza.<ref name=Weber>Weber, Alan S. Nineteenth Century Science: A Selection of Original Texts'.</s><s>Broadview Press 2000 pp.</s><s>300</ref></s>

<s>Originalni misaoni eksperiment 
Drugi zakon termodinamike osigurava (putem statističke verovatnoće) da će dva tela različitih temperatura, kada su dovedena u kontakt jedno sa drugim i izolovana od ostatka Univerzuma, evoluirati u stanje termodinamičkog ekvilibrijuma u kome će oba tela imati približno istu temperaturu.</s><s>Drugi zakon se takođe može izraziti kao tvrdnja da se u izolovanom sistemu entropija nikada ne smanjuje.</s>

<s>Maksvel je razradio misaoni eksperiment kao način da se produbi razumevanje drugog zakona.</s><s>Sledi njegov opis eksperimenta:</s>

<s>Drugim rečima, Maksvel je zamislio jednu posudu podeljenu u dva dela, A i B. Oba dela su ispunjena istim gasom na jednakim temperaturama, i postavljena jedan do drugog.</s><s>Posmatrajući molekule sa obe strane, zamišljeni demon stražari na vratancima između dva dela.</s><s>Kada molekul čija je brzina veća od prosečne a koji se nalazi u delu A priđe vratancima, demon otvori vrata kako bi ga propustio i tako molekul pređe iz A u B. Slično, kada molekul čija je brzina manja od prosečne a koji se nalazi u B priđe vratancima, demon otvori vrata kako bi ga propustio iz B u A. Prosečna brzina molekula u B će se povećati a prosečna brzina molekula u A će se smanjiti.</s><s>Kako prosečna brzina molekula odgovara temperaturi, temperatura u A opada a temperatura u B raste, što je u suprotnosti sa drugim zakonom termodinamike.</s>

<s>(Treba imati u vidu da demon mora da propušta molekule u oba smera kako bi postigao samo temperaturnu razliku; propuštanje samo bržih molekula iz A u B bi proizvelo višu temperaturu i pritisak u strani B. U stvari, pošto su temperatura i pritisak u vezi, ako bi A i B oba sadržavali isti broj molekula po jedinici zapremine, ona strana sa višom temperaturom će imati i viši pritisak; demon bi dakle morao da propušta više sporih molekula iz B u A nego brzih iz A u B kako bi učinio da B'' ima veću temperaturu a isti pritisak.</s><s>U stvari, regulišući broj molekula koje propušta u oba smera, demon bi mogao da postigne razliku u pritiscima umesto razlike u temperaturama, ili bilo koju kombinaciju razlika u temperaturama i brzinama [moguće i niži pritisak i višu temperaturu na jednoj strani, u zavisnosti od varijanse brzina molekula].)</s>

<s>Kritike i razvoj 
Nekoliko fizičara je predstavilo izračunavanja koja pokazuju da se ovim eksperimentom u stvari ne narušava drugi princip termodinamike ukoliko se sprovede potpunija analiza celog sistema uključujući demona.</s><s>Suština ovog argumenta je da se pokaže, izračunavanjem, da bi svaki demon morao da „generiše“ više entropije prilikom razdvajanja molekula po brzinama nego što bi uklonio opisanim metodom.</s><s>Drugim rečima, bilo bi potrebno više energije da se oceni brzina molekula i da se oni selektivno propuste kroz otvor između A i B nego što bi se energije dobilo temperaturnom razlikom dobijenom na ovaj način.</s>

<s>Jedan od najčuvenijih odgovora na Maksvelov misaoni eksperiment je 1929. dao Leo Silard i kasnije Leon Briljuin.</s><s>Silard je istakao da bi stvarni Maksvelov demon morao da ima neko sredstvo za merenje brzine molekula, i da bi čin pribavljanja informacije o brzini zahtevao utrošak energije.</s><s>Kako demon i gas interreaguju, mora da se uzme u obzir ukupna entropija gasa i demona.</s><s>Utrošak energije od strane demona bi doveo do povećanja energije kod njega, i to povećanje bi bilo veće od smanjenja entropije u gasu.</s>

<s>Godine 1960, Rolf Landauer je dao izuzetak za ovaj argument.</s><s>On je uočio da neki procesi merenja ne povećavaju termodinamičku entropiju sve dok su termodinamički reverzibilna.</s><s>Landauer je istakao da bi ova „reverzibilna“ merenja mogla da se koriste za sortiranje molekula, što bi narušilo drugi zakon termodinamike.</s><s>Međutim, usled povezanosti između termodinamičke entropije i informacione entropije, ovo takođe znači da zabeleženo merenje ne sme da bude obrisano.</s><s>Drugim rečima, kako bi odlučio da li da propusti molekul, demon mora da pribavi podatak o stanju molekula.</s><s>Taj podatak može ili da odbaci ili da ga uskladišti.</s><s>Odbacivanje podatka dovodi do istovremenog povećanja entropije ali demon ne može da skladišti podatke beskonačno: 1982, Benet je pokazao da, ma koliko dobro pripremljen, demon će pre ili kasnije ostati bez prostora za skladištenje informacija i moraće da počne da briše informacije koje je prethodno sakupio.</s><s>Brisanje informacija je termodinamički ireverzibilan proces koji povećava entropiju sistema.</s><s>Iako je Benet došao do istog zaključka kao i Silard u svom radu iz 1929, a to je da Maksvelov demon ne može da prekrši drugi termodinamički zakon usled stvorene entropije, Benet je do tog zaključka došao iz različitih razloga.</s>

<s>Međutim, Džon Irman i Džon Norton su istakli da Silardova i Landauerova objašnjenja Maksvelovog demona polaze od pretpostavke da drugi princip termodinamike ne može biti narušen, što čini dokaz da Maksvelov demon ne može da naruši ovaj zakon cirkularnim.</s>

<s>Izvori</s>

<s>Vidi još 
 Gibsov paradoks
 Hajzenbergov princip neodređenosti
 Laplasov demon
 Zakoni termodinamike
 Šredingerova mačka</s>

<s>Fundamentalni fizički koncepti
Nanotehnologija
Džejms Klerk Maksvel
Misaoni eksperimenti u fizici</s>

