Maxwellscher Dämon
Der Maxwellsche Dämon oder Maxwell-Dämon ist ein Gedankenexperiment des schottischen Physikers James Clerk Maxwell zum zweiten Hauptsatz der Thermodynamik.
Das Gedankenexperiment beschreibt zwei thermisch isolierte Kästen mit Gas gleicher Temperatur. Die beiden Behälter sind durch ein kleines Loch miteinander verbunden, das mit einer Klappe verschlossen werden kann. Das Loch ist so klein, dass üblicherweise nur ein einziges Molekül hindurchfliegen wird, sofern die Klappe offen ist.
Die Klappe wird nun von einem "Dämon" bedient, der sich die einzelnen Moleküle, die auf das Loch zufliegen, anschaut. Kommt von links ein schnelles Molekül oder von rechts ein langsames, dann macht er die Klappe auf, und das Molekül fliegt auf die andere Seite. Kommt hingegen von links ein langsames Molekül oder von rechts ein schnelles, dann macht der Dämon die Klappe zu und das Molekül kommt nicht hindurch. Auf diese Weise sammeln sich links die langsamen und rechts die schnellen Moleküle, d.h. der Behälter links kühlt sich ab, während der Behälter rechts wärmer wird, ohne dass der Dämon dazu Arbeit verrichten müsste. Das wäre ein Verstoß gegen den zweiten Hauptsatz. Mit einem Gerät, das einen Maxwell-Dämon realisiert, ließe sich ein Perpetuum Mobile zweiter Art bauen.
Entropie und Information
Eine genauere Analyse zeigt allerdings, dass ein Maxwell-Dämon physikalisch nicht realisierbar ist. Der Dämon muss nämlich, um zu entscheiden, ob er die Klappe auf- oder zumachen soll, die Geschwindigkeit des Moleküls messen, also Information gewinnen. Da ein physikalisches Gerät aber nur einen endlichen Speicher hat, muss es diese Information irgendwann auch wieder löschen. Nun kann man aber zeigen, dass das Löschen der Information nur unter Freisetzung von Entropie, also von Wärmeenergie geht. Diese Entropie ist mindestens so groß wie die Verringerung der Entropie durch die Erwärmung des einen Behälters auf Kosten des anderen. Somit ist der Apparat kein echter Maxwell-Dämon mehr und der zweite Hauptsatz ist "gerettet".
In Homo Faber von Max Frisch wird der Maxwell'sche Dämon mehrmals erwähnt.
Frage : Kann ein Gravitationsfeld die Rolle von Maxwell's-Dämon übernehmen ?