Le démon de Maxwell

Le démon de Maxwell est une expérience de pensée imaginée par James Clerk Maxwell  en 1867, et liée au deuxième principe de la thermodynamique. Elle vise à mettre en lumière les subtiles nuances et les limites de notre compréhension de la thermodynamique et soulève des questions sur l'irréversibilité des processus physiques et l'interprétation des lois de la physique à l'échelle microscopique. 

Imaginez une petite créature (un démon) capable de percevoir individuellement les mouvements aléatoires des particules d'un gaz dans un récipient et de trier ces particules en fonction de leur vitesse. Le démon serait capable de laisser passer les particules rapides d'un côté du récipient et de diriger les particules lentes de l'autre côté. En effectuant ce tri, le démon pourrait concentrer les particules rapides d'un côté, créant ainsi une région chaude, tandis que les particules lentes, accumulées de l'autre côté, créeraient une région froide. 

Un résultat en violation du deuxième principe de la thermodynamique, qui énonce que l'entropie d'un système isolé (désordre ou mesure du chaos) ne peut pas diminuer avec le temps. Dans l'exemple du démon de Maxwell, le tri des particules semblerait réduire l'entropie du système, car il créerait une séparation nette entre les particules rapides et lentes. Léon Brillouin  a cependant montré, en 1949, que le démon lui-même serait également soumis aux lois de la thermodynamique, et son acte de tri et de perception augmenterait l'entropie du démon et de son environnement. Ainsi, les lois de la thermodynamique restent respectées, et le démon de Maxwell n'est pas en contradiction avec elles.