مطابق قانون دوم ترمودینامیک، آنتروپی یک سیستم ایزوله، هیچگاه کاهش نمی‌یابد. بیان دیگر قانون دوم ترمودینامیک این است که گرما هیچگاه از جسم سرد به جسم گرم منتقل نمی‌شود مگر با انجام کار. به همین خاطر است که یخچال خانه‌ی شما انرژی مصرف می‌کند تا محتویات درون آن را خنک نگه دارد. اگر شما یخچال را از برق بکشید، محتویات درون یخچال به جای اینکه سرد شود، رفته رفته گرم تر می‌شود.
در تاریخ علم، دانشمندان زیادی سعی کردند با طراحی آزمایشاتی، این قانون را نقض کنند. یکی از این دانشمندان، فیزیکدان بزرگ جیمز کلرک ماکسول بود که در سال ۱۸۷۱ با طراحی آزمایشی تحت عنوان شیطانک ماکسول (Maxwell’s Demon)، میرفت که قانون دوم ترمودینامیک را نقض کند که البته موفق نشد. آزمایش شیطانک ماکسول به این صورت است که ظرفی حاوی مولکول های داریم که این ظرف توسط یک دیواره در وسط، به دو نیمه تقسیم شده است.
مانند تصویر، روی این دیواره در وسط ظرف یک دریچه‌ی خیلی کوچک وجود دارد و این دریچه‌ی خیلی کوچک یک نگهبان خیلی کوچک هم دارد که همان شیطانک ماکسول است. شیطانک ماکسول آنجا نشسته است و هر مولکولی که در محفظهی سمت راست به دریچه نزدیک می‌شود نگاه می‌کند، اگر مولکول سرعت بالایی داشته باشد، شیطانک دریچه را باز می‌کند تا مولکول به محفظهی سمت چپ برود.
اگر سرعت مولکول پایین باشد، شیطانک فورا دریچه را می‌بندد. شیطانک عکس این کار را برای محفظهی سمت چپ انجام می‌دهد. او آنجا نشسته است تا با باز کردن و بستن دریچه، همه‌ی مولکول‌های پرسرعت را به محفظهی سمت چپ و همه‌ی مولکول‌های کم سرعت را به محفظهی سمت راست بفرستد. او این کار را تنها با باز و بسته کردن دریچه انجام می‌دهد. شیطانک بعد از مدتی موفق می‌شود و خب قاعدتا حالا محفظهی سمت چپ دارای مولکول‌هایی با سرعت بالا یا همان دمای بالاست و محفظهی سمت راست، دارای مولکول‌هایی با دمای پایین است.
خب تا به اینجا، به ظاهر این نقض قانون دوم ترمودینامیک است. چرا که شیطانک موفق شده بدون انجام کاری، بی‌نظمی کل سیستم را کاهش دهد. اما پاسخ به این پارادوکس اینگونه داده شده است که شیطانک هر بار که می‌خواهد دریچه را باز کند یا ببندد، بایستی اندازه گیری انجام دهد و نتیجه‌ی این اندازه‌گیری را در حافظه‌ی خود ذخیره کند. اما از آنجایی که هر حافظه‌ای در جهان محدود است، شیطانک باید بالاخره برای اندازه گیری های جدید، حافظه را پاک کند تا جایی برای اطلاعات جدیدش باز شود.
این پاک کردن اطلاعات از حافظه، خود باعث افزایش آنتروپی کل سیستم محفظه+شیطانک می‌گردد و به این شکل، تئوری اطلاعات در ریاضیات (علوم کامپیوتر)، مانع نقض قانون دوم ترمودینامیک می‌گردد.
– اَبا اِباد
تصویربالا : شیطانک ماکسول که عملکرد آن در این پست توضیح داده شد. البته ماکسول فردی بسیار مذهبی بود و هیچگاه از اصطلاح شیطانک استفاده نکرد؛ به جای آن، ماکسول از اصطلاح موجودات بسیار کوچک یا finite being استفاده نمود.