所知甚少是一件危险的事

如果信息能让世界变得不同，那么我们应该如何看待信息呢？它是遵循自身的规律，还是只服从于支配它所在的物理体系的规律？换句话说，信息能否以某种方式超越物理规律（即使它并未真正屈从）？又或者用专业术语讲，它只是一种附带现象，依赖于物质而存在？信息本身真能做功，还是说它只是物质因果活动的示踪剂？信息流能与物质流或能量流脱钩吗？

为了解决这些问题，我们首先要找到信息和物理规律之间的联系。这种联系的第一条线索出现在麦克斯韦妖身上，但它直到20世纪20年代才得以完善。那时，居住在柏林的匈牙利裔犹太人利奥·西拉德决定更新麦克斯韦的思想实验，使其变得更易于分析。 在一篇题为《论通过智慧生物的干预降低热力学系统中的熵》 ^[6] 的论文中，西拉德通过考虑盒子中只包含单个分子的情况，简化了麦克斯韦的装置（见图4）。盒子的端壁与稳定的外部热源保持接触，并因此发生抖动。当困在盒子里的那个分子撞击抖动的端壁时，能量就会发生交换：如果分子移动得很慢，它就很有可能因受到端壁的撞击而加速。如果外部热源的温度升高，端壁就会抖动得更厉害，被弹离端壁的分子的平均运动速度也会加快。 与麦克斯韦一样，西拉德在他的思想实验中设置了一个小妖和一块挡板（当然，这是高度理想化的情景），但他摒弃了小洞和小门。相反，西拉德的小妖可以毫不费力地在盒子的中间处插入或取出挡板，也可以让挡板从两侧的端壁进出（需要有插槽），因此挡板可以在盒子内自由地来回移动（没有摩擦力）。整个装置被称为“西拉德引擎”。

刚开始，小妖需要先确认分子位于盒子的哪一侧。然后它在盒子的中间插入了可移动的挡板，将盒子分成两部分。接下来是关键性的一步：当分子撞击挡板时，挡板会对分子施加一个微弱的推力。挡板可以自由移动，所以它在受到分子撞击时会略微退后，并因此获得能量；相反，分子则会因此失去能量。尽管以人类的标准看，这些小分子的撞击力度是很小的，但从理论上说它们提供的能量可被用于做有用功，比如抬升砝码。为了做到这一点，砝码必须被绑在挡板上，还要位于分子所在的那一侧；否则，砝码就会掉落而不是被抬升起来（见图4c）。因为小妖知道分子在哪里，所以它也知道该把砝码绑在哪一侧（原则上，绑缚砝码消耗的能量可忽略不计）。于是，有了少量知识，即位置信息，小妖就能成功地将一些随机的热能转化为直接的有用功。小妖可以一直等到挡板被移动到盒子的端壁处，在那里它就可以将砝码从挡板上解下来并绑在端壁上，再从端壁的插槽中把挡板拿出盒子（原则上，所有这些步骤都不耗费能量）。当分子再次撞击抖动的盒子端壁时，它就能重新获得因抬升砝码而耗费的能量。整个循环可以重复进行。 ^[7] 结果是，能量再次从热库稳定地转移到砝码上，热能以100%的效率被转化成机械功，于是热力学第二定律的整个基础受到了巨大的威胁。

如果这就是全部的故事，那么西拉德引擎将会成为发明家的梦想之物。不必说，这并不是全部的故事。人们肯定会问，小妖怎么会有如此非凡的能力？刚开始，它是如何知道分子的位置的？它能看到分子吗？如果能，它是怎么看到的？假设小妖向盒子里发射了光，照亮了分子，盒子中就会不可避免地出现某种不可逆转的光能，并最终转化为热。粗略的计算表明，信息获取过程会抵消小妖可操控的任何优势。试图违背热力学第二定律的做法需要付出熵的代价，由此可见西拉德得出的结论足够合理，他认为这个代价就是测量的成本。 SffEqbwGEBtR6pSdf6HYR4YihhHVJZShlXMK0sw2krLGBFuJKevKixmB9J2JtKEK