如果要評選全世界最偉大的兩位物理學家，那麼牛頓愛因斯坦將毫無疑問入選，一個人構建了宏觀世界的力學體系，一位帶我們進入了微觀世界，探索這茫茫宇宙。而連接這兩位的，毫無疑問是麥克斯韋，他是舊時代的終結者，也是新時代的開創者。
他建立的電磁場理論，將電學、磁學、光學統一起來，是19世紀物理學發展的最光輝的成果，也是物理史上的第一次大一統，可以說沒有麥克斯韋，就沒有現代文明。
據說劍橋某位物理學家有一次恭維愛因斯坦說：“你站在了牛頓的肩上”，愛因斯坦卻回答：不，我是站在麥克斯韋的肩上！
愛因斯坦一生的科研之路的確是在走麥克斯韋未走完的路，狹義相對論顯然是為了解決麥克斯韋電磁理論與經典力學的矛盾才得以建立的，而廣義相對論則是前面思想之延續。而其耗盡半生精力研究的統一場論，也是以統一引力場和電磁場為目標，實現物理史的第二次大一統。
麥克斯韋方程可以說是濃縮了麥克斯韋的畢生成果，讓無數物理學家前赴後繼去研究，但除了麥克斯韋方程之外，麥克斯韋放出的麥克斯韋妖，也整整糾纏了物理學家一個多世紀。
1842年，J.邁爾提出了能量守恆理論，認定熱是能的一種形式，可與機械能互相轉化，並且從空氣的定壓比熱容與定容比熱容之差計算出熱量以卡為單位時與功的單位之間的數量關係量（簡稱熱功當量），現代熱力學開始萌芽。
而到了 1850 年克勞修斯提出了熱力學第二定律，為現代熱力學奠定了基礎。
1865年，熱力學奠基人之一克勞修斯把熵增原理（熵增原理是熱力學第二定律的又一種表述）應用於無限宇宙中而提出“熱寂說”，熵增原理就是孤立熱力學系統的熵不減少，總是增大或者不變。用來給出一個孤立系統的演化方向。說明一個孤立系統不可能朝低熵的狀態發展即不會變得有序。（孤立體系是指：系統與環境之間既無物質交換，又無能量交換，故稱為孤立體系）
在這裡面，克勞修斯提出了一個很重要的概念—熵，最初是用來描述“能量退化”的物質狀態參數之一，在那時熵僅僅是一個可以通過熱量改變來測定的物理量。
熱寂說將熵增原理擴大到整個宇宙，將整個宇宙當成一個孤立系統，認為宇宙的熵會趨向極大，最終達到熱平衡狀態，即宇宙每個地方的溫度都相等。
這一推論是否正確，引起了科學界和哲學界一百多年持續不斷的爭論。由於涉及到宇宙未來、人類命運等重大問題，因而它所波及和影響的範圍已經遠遠超出了科學界和哲學界，成了近代史上一樁最令人懊惱的文化疑案。
但是克勞修斯的熱寂說帶給人們的苦惱還不止於此，他還放出了麥克斯韋妖。
麥克斯韋一直致力於將統計力學與熱力學相結合，是統計熱力學的先驅，他認為，第二定律描述的不是單個分子的運動行為，而是大量分子表現的統計規律。對統計規律而言，熱量只能從溫度高的流向溫度低的，但是就個別分子而言，溫度低的區域的快分子完全可能自發地跑向溫度高的區域。（也就是說第二定律應該描述的是整體的規律，比如說我們班整體很優秀，但是總歸有一兩個成績不太好，所以麥克斯韋認為第二定律只是大量分子表現的統計規律，還是有個別分子不遵守這個規律）
為此，麥克斯韋提出了麥克斯韋分佈，在某一時刻，某一特定分子的速度大小是不可預知的，且運動方向也是隨機的。但在一定的宏觀條件下，對大量氣體分子而言，它們的速度分佈卻遵從一定的統計規律。麥克斯韋在1859年用概率論證明了在平衡態下，理想氣體分子的速度分佈是有規律的，這個規律稱為麥克斯韋速度分佈律，並給出了它的分佈函數表達式。
所以麥克斯韋在聽到熱寂說之後，立即腦洞大開，首先從概率統計的角度認真思考這個假說，意識到對於宇宙這種“開放系統”來說，一定存在某種機制，使得在某種條件下，會存在貌似“違反了”熱力學第二定律的情況。
1871年，他在《熱理論》一書的末章《熱力學第二定律的限制》中，設計了一個假想的存在物，即著名的“麥克斯韋妖” （Maxwell's demon）。
在麥克斯韋構想中，麥克斯韋妖有極高的智能，可以追蹤每個分子的行蹤，並能辨別出它們各自的速度。這個理想實驗如下：
“我們知道，在一個溫度均勻的充滿空氣的容器裡的分子，其運動速度決不均勻，然而任意選取的任何大量分子的平均速度幾乎是完全均勻的。現在讓我們假定把這樣一個容器分為兩部分，A和B，在分界上有一個小孔，在設想一個能見到單個分子的存在物，打開或關閉那個小孔，使得只有快分子從A跑向B，而慢分子從B跑向A。這樣，它就在不消耗功的情況下，B的溫度提高，A的溫度降低，從而與熱力學第二定律發生了矛盾"。
而這個存在物就是“麥克斯韋妖”，小妖精掌握和控制著高溫系統和低溫系統之間的分子通道。它利用了分子運動速度的統計分佈性質。因為根據麥克斯韋分佈，即使是低溫區，也有不少高速分子，高溫的系統中也有低速度的分子，通過這樣一個能夠控制分子運動的小妖精，在兩系統的中間設置一個門，只允許快分子從低溫往高溫運動，慢分子則從高溫往低溫運動，在“小妖”的這種管理方式下，兩邊的溫差會逐漸加大，高溫區的溫度會越來越高，低溫區的溫度越來越低。
麥克斯韋認為，只有當我們能夠處理的只是大塊的物體而無法看出或處理藉以構成物體分離的分子時，熱力學第二定律才是正確的，並由此提出應當對熱力學第二定律的應用範圍加以限制。
也就是麥克斯韋熱力學第二定律只適用於宏觀世界，而不適用於微觀世界。歷史地看，麥克斯韋在1867年第一次提出麥克斯韋妖時說：“這證明第二定律只具有統計的確定性”，此言表明麥克斯韋是想借此來說明熵增加原理是系統的統計規律。
當然了，麥克斯韋當初不經意放出來的小妖精，卻糾纏了物理學家一百多年，究竟會不會存在這樣的小妖呢？使得的確在某種條件下，存在違背熱力學第二定律的情況。
因為如果麥克斯韋小妖真的存在的話，那麼我們就有可能造出違反熱力學第二定律的第二類永動機。
因為如果可以把高溫和低溫分子集合當成兩個熱源，而且在它們之間放置一個熱機，讓熱機利用溫差對外做功。綜合來看，由於麥克斯韋妖的引進，我們可以從單一熱源吸熱，並把它完全轉化為對外做功，不考慮小妖精的測量過程，這個模型就像是一個違背第二定律的永動機，使得熵減少的永動機。
所以物理學家一直想證明麥克斯韋妖的存在！
1929 年匈牙利物理學家利奧·希拉德在研究麥克斯韋妖的時候，將麥克斯韋的設計方案簡化，構建了一個單分子版的實驗模型。
希拉德首次將信息的概念引入到熱力學循環中。小妖精進行測量的目的是為了獲得信息，從而知道分子是處於左邊還說右邊，而在這個獲取信息的過程中會消耗能量，從而導致整體的熵的增加。如果把這個效果包含到熱力學循環中來，熱力學第二定律就不會被違反，那麼麥克斯韋妖就被斬殺了！
希拉德第一次認識到信息的物理本質，將信息與能量消耗聯繫起來。可以說為後來的消息論奠定了基礎。
在 1961 年，美國IBM的物理學家羅夫·蘭道爾提出並證明了提出了一個著名的把信息理論和物理學的基本問題聯繫起來的定理——蘭道爾原理，這個原理就是：擦除1比特的信息將會導致kB ln 2的熱量的耗散。
這個原理也解釋了我們的電腦為什麼會不斷髮熱，比如我們刪除了電腦裡存儲的一段資料，假設一個隨機二元變量的熵是1比特，具有固定數值時的熵為0，消除信息的結果使得這個2元系統的熵從0增加到1比特，必然有電能轉換成了熱能被釋放到環境中，所以我們的電腦不斷髮熱。
蘭道的同事貝內特敏銳地發現這個原理可以適用於“麥克斯韋妖”身上，他經過不斷研究，在1982年的論文裡表示：不耗散能量的“麥克斯韋妖”不存在，並且，這種耗散是發生在“妖”對上一個判斷“記憶”的消除過程中，“遺忘”需要以消耗能量為代價，這個過程是邏輯不可逆的。
而2003年，貝內特更是總結道： 任何邏輯上不可逆的信息操縱過程，例如擦除1比特的信息，或者是合併兩條計算路徑，一定伴隨著外部環境或者是信息存儲載體以外的自由度的熵增。
近年來，很多物理學家試圖利用一個具體的物理模型來模擬有麥克斯韋妖參與的熱力學循環，並且用直觀的方式演示麥克斯韋妖的信息擦除過程，以及說明：當信息擦除被包含到熱力學循環中來的時候熱力學第二定律就不會被違反，否則就會出現“麥克斯韋妖”。
M. O. Scully等人2005年的工作。他們給出了一個有麥克斯韋妖參與的熱力學循環的例子。通過這個例子，他們演示了：如果把合併兩條計算路徑 導致的熵增考慮到熱力學循環中來，就不會有熱力學第二定律被違反的情況，否則就會出現麥克斯韋妖佯謬。
還有斯丁德州大學的Mark Raizen小組，他們使用激光將原子密閉於磁性陷阱中，原子受到的平均勢場，即所謂光學勢，充當麥克斯韋妖的角色，以控制原子的移動方向，對冷原子和熱原子進行排序。
科學家們通過不斷試驗，得出了結論，如果是在一個孤立系統中，“麥克斯韋妖”將不存在，而熱力學第二定律的權威仍在。但是一旦孤立系統被打破，那麼“麥克斯韋妖”將會出現，因為“麥克斯韋妖”會通過其他途徑將信息轉化為能量，不過孤立系統都被打破了，熱力學第二定律也就不復存在了。
時至今日，科學家依然不敢說徹底斬殺了“麥克斯韋妖”，但是可以確定地說，蘭道爾已經徹底將“麥克斯韋妖”從熱力學第二定律中驅逐了出去。
“麥克斯韋妖”的探索其實也就是人類對於能量與信息之間的本質關係的探索，同時也是人類對於漫漫宇宙的思考，那就是在浩渺宇宙，會不會存在這樣的一個地方，違揹人類認知中的所有規則與定律，還是整個宇宙就是一個超大的孤立系統，就是完完全全按照其已經存在的法則運行。
