不知道題主所說的「撲克牌從整齊變混亂」是字面意義上的打亂撲克牌還是指某個物理系統從確定態變成不確定態,如果是後者那我們還可以愉快地討論,如果是前者那我就手動再見了 [滑稽]
物理上實作麥克斯韋妖的實驗我印象中讀到過兩篇,一個是用晶體管做開關讓電子靠熱漲落爬到勢能高位的【Nature Communications 8, 15310 (2017)】,一個是用顯微鏡觀察納米球布朗運動然後切換勢場的【Nature Physics 6, 988–992 (2010)】,由於後者比較直觀,我接下來就參照後者構造這台機器。
如圖,帶電納米球小黑處於紫線所示的勢阱中(簡便起見我們就只考慮一維),因受到周圍分子熱運動的撞擊而在勢阱中隨機左右晃動:
現向下照射兩道光子(狀態確定,此即「整齊的撲克牌」),檢測小球的位置:
這樣探測後的結果有可能是 11、10、01,即「混亂的撲克牌」
後面的做法就跟那篇 nature 論文是類似的套路了。當結果為 10 時,將勢場切換為綠線所示;當結果為 01 時,將勢場切換為藍線所示:
這樣我們就將一部份周圍分子熱運動的動能轉移給了小黑(形式為電勢能,你一定要「熱」的形式的話把它釋放為動能即可),這一過程的代價是打亂了光子的狀態(初態都是向下,而末態變成可能 01 也可能 10)
熵跟整不整齊沒關系,而是跟狀態確不確定(即「情報」)有關系。比如如果你 100% 確定結果就是 10 態,那麽這也叫作「整齊」而並不「混亂」(唉其實根本就不應該用這兩個名詞,太容易引起誤解了 ╮(╯_╰)╭
一個相關的問題:1mb(毫比特)的數據有多大?