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图增—28 爱因斯坦与利奥·西拉德在1939年联合写信给罗斯福总统警告纳粹可能在研发核武器，这封信最终促成了“曼哈顿计划”，使原子弹在反法西斯阵营中率先研发成功，扭转了人类历史的走向。（来自NavioZuber）
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接着是在1956年，IBM的美籍法裔物理学家莱昂·布里渊，一个雷达专家，更明确地表述了那番反驳的大意：瓶子既然与外界没有任何物质能量交换，里面就是一团漆黑。小妖精要测量气体分子的速度，就必须设法以某种方式与分子相互作用，比如像雷达用无线电波侦测飞机一样，向那些分子发射光子[10]，但与笨重的飞机不同，气体分子太小了，很容易被光子携带的能量改变状态，结果小妖精一边在辛辛苦苦地筛选分子，另一边却在打乱正在筛选的分子，这就像用脏水洗衣服一样糟糕。
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但是，如果能保证脏水总比衣服更干净，那么反复多洗几次，也还是可以把衣服洗干净的。所以，小妖精究竟会把分子打乱到什么程度呢？如果它制造的混乱可以低于测量的精度，那么小妖精还是可以挑战热力学第二定律的。
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于是，布里渊精确计算了麦克斯韦妖的工作，发现小妖精消耗能量时产生的混乱绝不低于它测量时制造的精度。XVI没错，这正是“测不准原理”的具体展现，在微观尺度上测量单个分子的状态，任何测量者，不论是小妖精还是什么分子筛选机，都不可能同时确知分子的速度和位置。而这种微观上的测不准体现在宏观上，就是麦克斯韦妖的辛苦工作非但不能制造A、B两侧的温差，反而会均匀提高两侧的温度，这正是热力学第二定律最中意的结果。
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图增—29 1927年的索尔维会议与会者合影，莱昂·布里渊是最后一排最右边那个。
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10.可逆的计算
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到此为止，麦克斯韦妖似乎已经束手就擒，但事情并没有这么简单。1961年，IBM的美籍德裔物理学家罗尔夫·兰道尔指出，之前的所有讨论都有这样一处破绽：消耗能量只是把能量花费出去而已，并不意味着那些能量就不能利用了，如果计算之后再把那些消耗掉的能量收回来，那不就避免了耗散吗？
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所以，计算会耗散能量的真正原因并不是消耗能量，而是无法收回消耗掉的能量，是计算元件无法仅凭自己恢复到计算前的状态——计算不可逆！
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于是在那一年，兰道尔初次总结了不可逆运算和能量耗散的关系XVII，这被我们称为“兰道尔原理”：
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任何不可逆的计算都会造成能量耗散，而且这种能量耗散有一个不可避免的最小值。[11]
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——罗尔夫·兰道尔，《不可逆性与计算过程中产生的热》，1961年
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至于那个不可避免的最小值，兰道尔也明确地计算出来了，这被我们称为“兰道尔极限”：
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1bit =kBTln2
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你完全不用在意这个公式里的任何具体符号[12]，只需知道其中唯一的变量就是“T”——温度，而与任何计算机构型、任何计算机原理、任何计算机工艺都没有关系。比如DNA聚合酶催化的反应不可逆，每连接一个单体就要耗散一些能量，就同样受这个极限支配。只是DNA聚合酶耗散的能量要比兰道尔极限高得多，它们连接一个DNA单体耗散的能量是兰道尔极限的几十倍。至于人类制造的电子计算机，兰道尔极限就更加可以忽略不计了，哪怕是导线电阻产生的热量都远远超过兰道尔极限，它们每字节的计算可以耗散几百万甚至几千万倍的兰道尔极限。
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也就是说，兰道尔极限只是规定了能量耗散的最小值，但在现实中，计算元件的尺寸越大，耗散的能量也总是越大。我们直到2012年才用实验证明了兰道尔极限是正确的，那需要用激光和磁场约束单个原子的不可逆变化。XVIII
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但技术进步从来不会停滞。根据电子计算机硬件发展中的“库米定律”，从20世纪40年代至今，单位能量可以实现的计算量每过1.57年就增加1倍，那么到2050年前后，计算机的能量耗散就会达到兰道尔极限，那就意味着计算机的能量利用效率再也无法提高了。
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对此，我们唯一的希望就是研制出某种新型计算机，它的每一个计算元件都是可逆的，由此从根源上突破兰道尔极限。
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于是正如第7节已经讲述的，在1981年到1982年，作为对可能性的理论探索，台球构型和布朗运动构型被计算机科学的先驱们提了出来，我们也因此有了疯台球的比喻。至于这一切理论探索的终极目标，那就是传说中的“量子计算机”，它从原理上完全可逆，当然就不受兰道尔极限的约束，而能够以极低的能耗支持惊人的计算量了。
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先不管量子计算机的研究现状怎么样，是不是说，如果我们有朝一日真的制成了量子计算机，突破了兰道尔极限，就能召唤一个真正的麦克斯韦妖，推翻热力学第二定律呢？
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当然不是了！
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查尔斯·班尼特是兰道尔在IBM的晚辈与同事，他因为关注可逆计算而成为量子计算研究的专家，早在1982年，在他比较台球构型和布朗运动构型的论文里，他就一箭射中了麦克斯韦妖的“致命弱点”。
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麦克斯韦妖想要推翻热力学第二定律，造一个永动机出来，就必然持续处理无穷多的数据。如果它不删除这些数据，那么每一次计算的结果就都要存储在体内，那么迟早，它的每一个计算单元都会被数据占满，就再也不能计算了；而如果它删除了任何数据，就意味着那一次计算再也无法回溯，变得不再可逆，而必须耗散出兰道尔极限标定的能量了。
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