背景
當時麥克斯韋意識到自然界存在着與熵增加相拮抗的能量控制機制，但他無法清晰地說明這種機制，他隻能诙諧的假定一種“妖”，能夠按照某種秩序和規則把作随機熱運動的微粒分配到一定的相格裡。麥克斯韋妖是耗散結構的一個雛形。
永動機
第一類
在19世紀早期，不少人沉迷于一種神秘機械——第一類永動機的制造，因為這種設想中的機械隻需要一個初始的力量就可使其運轉起來，之後不再需要任何動力和燃料，卻能自動不斷地做功。在熱力學第一定律提出之前，人們一直圍繞着制造永動機的可能性問題展開激烈的讨論。
直至熱力學第一定律發現後，第一類永動機的神話才不攻自破。
熱力學第一定律是能量守恒和轉化定律在熱力學上的具體表現，它指明：熱是物質運動的一種形式。這說明外界傳給物質系統的能量（熱量），等于系統内能的增加和系統對外所作功的總和。它否認了能量的無中生有，所以不需要動力和燃料就能做功的第一類永動機就成了天方夜譚式的設想。
熱力學第一定律的産生是這樣的：在18世紀末19世紀初，随着蒸汽機在生産中的廣泛應用，人們越來越關注熱和功的轉化問題。于是，熱力學應運而生。1798年，湯普生通過實驗否定了熱質的存在。德國醫生、物理學家邁爾在1841鳚843年間提出了熱與機械運動之間相互轉化的觀點，這是熱力學第一定律的第一次提出。焦耳設計了實驗測定了電熱當量和熱功當量，用實驗确定了熱力學第一定律，補充了邁爾的論證。
第二類
在熱力學第一定律之後，人們開始考慮熱能轉化為功的效率問題。這時，又有人設計這樣一種機械——它可以從一個熱源無限地取熱從而做功。這被稱為第二類永動機。
1824年，法國陸軍工程師卡諾設想了一個既不向外做功又沒有摩擦的理想熱機。通過對熱和功在這個熱機内兩個溫度不同的熱源之間的簡單循環（即卡諾循環）的研究，得出結論：熱機必須在兩個熱源之間工作，熱機的效率隻取決與熱源的溫差，熱機效率即使在理想狀态下也不可能的達到100%。即熱量不能完全轉化為功。
1850年，克勞修斯在卡諾的基礎上統一了能量守恒和轉化定律與卡諾原理，并指出：一個自動運作的機器，不可能把熱從低溫物體移到高溫物體而不發生任何變化，這就是熱力學第二定律。不久，開爾文又提出：不可能從單一熱源取熱，使之完全變為有用功而不産生其他影響；或不可能用無生命的機器把物質的任何部分冷至比周圍最低溫度還低，從而獲得機械功。這就是熱力學第二定律的“開爾文表述”。奧斯特瓦爾德則表述為：第二類永動機不可能制造成功。
熱寂論
在提出第二定律的同時，克勞修斯還提出了熵的概念S=Q/T，并将熱力學第二定律表述為：在孤立系統中，實際發生的過程總是使整個系統的熵增加。但在這之後，克勞修斯錯誤地把孤立體系中的熵增定律擴展到了整個宇宙中，認為在整個宇宙中熱量不斷地從高溫轉向低溫，直至一個時刻不再有溫差，宇宙總熵值達到極大。這時将不再會有任何力量能夠使熱量發生轉移，此即“熱寂論”。
說明2
首先對“熱寂說”提出诘難的是詹姆斯·克拉克·麥克斯韋(JamesClerkMaxwell)。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——“麥克斯韋妖”。麥克斯韋妖有極高的智能，可以追蹤每個分子的行蹤，并能辨别出它們各自的速度。這個設計方案如下：“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，使得隻有快分子從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，而與熱力學第二定律發生了矛盾"。麥克斯韋認為，隻有當我們能夠處理的隻是大塊的物體而無法看出或處理借以構成物體分離的分子時，熱力學第二定律才是正确的，并由此提出應當對熱力學第二定律的應用範圍加以限制。
不知道後面的人怎麼批駁的，
skydarken觀點：觀測分子和打開或關閉那個小孔，也都是要作功的，功可能極小，但是打開或關閉那個小孔是有無窮次的，因此無法忽略。
而耗散結構，如果不考慮這個妖精，是按照概率統計分布的，分子的概率統計分布就不可能産生溫差。
1877年，玻爾茲曼發現了宏觀的熵與體系的熱力學幾率的關系S=KlnQ，其中K為玻爾茲曼常數。1906年，能斯特提出當溫度趨近于絕對零度T→0時，△S/O=0，即“能斯特熱原理”。普朗克在能斯特研究的基礎上，利用統計理論指出，各種物質的完美晶體，在絕對零度時，熵為零（S0=0），這就是熱力學第三定律。
熱力學三定律統稱為熱力學基本定律，從此，熱力學的基礎基本得以完備。
證實
1、這是“麥克斯韋妖”第一次在實驗中實現。1871年，麥克斯韋提出了“麥克斯韋妖”設想：一個絕熱容器被分成相等的兩格，中間是由一種機制控制的一扇活闆門，容器中的空氣分子做無規則熱運動時會撞擊門，門則可以選擇性地将速度較快的分子(溫度較高)放入其中一格，将速度較慢的分子(溫度較低)放入另一格，這樣，兩格的溫度就會一高一低。麥克斯韋認為，整個過程中使用的能量就是“分子是熱的還是冷的”這一信息。
2、“麥克斯韋妖”似乎違背了熱力學第二定律，換句話說，這一過程不能毫無能量損耗地分離熱分子和冷分子。後來匈牙利物理學家馮·勞厄指出，該過程沒有違背物理學法則，因為“麥克斯韋妖”實際上必須消耗能量來确定哪個分子是熱的、哪個分子是冷的。而在本次實驗中，損耗的能量是攝像機的能量通過信息這一媒介轉換而來。他們認為這完全是一種新機制，并稱之為“信息—熱機制”，這意味着，即使不直接同納米機器接觸，也能夠使用信息作為媒介來轉化能量。
3、沒有參與該研究的比利時哈塞爾特大學的克裡斯蒂安·凡登布魯克指出，新實驗直接證明了信息可以轉化為能量，盡管如此，新技術仍無法解決人類面臨的能源危機。他表示在将信息轉化為能量時，真正的能源成本掩藏于外部(包括實驗的操作者)，因此該實驗就如同人們試圖使用原子核聚變來産生能量，其實核反應本身耗費的能源可能更多。
4、研究人員自己也表示，實驗中的攝像機很笨重，當務之急是找到可自動檢測環境的顯微技術，并将采集到的信息轉化為能量。
驗證
1、日本研究人員在出版的《自然·物理學》網絡版上報告稱，他們在實驗室中讓一個納米小球沿電場制造的“階梯”向上爬動，爬動所需的能量由該粒子在任何給定時間朝哪個方向運動這一信息轉化而來，這意味着科學家首次在實驗室實現了信息到能量的轉化，驗證了約150年前英國物理學家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋提出的“麥克斯韋妖”這一設想。
2、日本中央大學理工學部的鳥谷部祥一和東京大學的佐野雅樹領導的團隊在實驗室讓一個直徑為287納米的聚苯乙烯小球沿電場制造的微小旋轉階梯向上爬動，并将小球拍照。小球可以随機朝任何方向運動，由于向上爬會增加勢能，因此其往下一層的概率更大，如果不人為幹擾，小球最終會掉至最底層。在實驗中，當小球沿階梯向上爬一層後，研究人員就使用電場在小球爬上的那層階梯加一面“牆”，讓小球無法回到低的那一層，這樣小球就能一直向上爬。
3、該小球能爬階梯完全由“自己的位置”這一信息所決定，研究人員無需施加任何外力(比如注入新能量等)，僅需一個感應系統(比如攝像機)。另外，他們也能精确地測量出有多少能量由信息轉化而來。
反駁
該雜志如實地反映了這個研究，但驗證了“麥克斯韋妖”這一設想這個說法卻是個誤解，而且文章末尾由這個實驗聯想到了對能量守衡和轉化定律的挑戰，這顯然也是誤讀。“孤立系統”是熱力學第二定律的熵增原理必不可少的條件，而這兩項研究借助的系統都不是孤立系統，而是與外界有能量交換的開放系統，不同之外在于前者使用的是光能，而後者使用的是電能。研究結論不僅不是對熱力學第二定律的挑戰，恰恰相反，它們是對該定律的驗證，若把他們實驗室的電閘拉了，什麼也不會發生。
1961年，IBM物理學家羅夫·蘭道爾（RolfLandauer）證明，重置1比特的信息都會釋放出熱量，也就是說，将計算機中的一個二進制比特位置零，不管初始值為1或0，都會釋放出極少的熱量，該能量大小即為蘭道爾的阈值，與環境溫度成比例。
魯茲解釋說，删除信息将兩種可能狀态壓縮為一種狀态，正是這種信息壓縮導緻熱量散發。現在看來，他的研究證明了蘭道爾的理論确實是正确的。近半個世紀以來，蘭道爾的理論一直飽受那些理論家的诟病，但這篇論文為該理論首次提供了實驗例證。
為了檢驗該理論，研究人員構造了一個簡單的包含兩個狀态的單比特：用顯微鏡觀測，激光束構造“光陷阱”困住小矽球，該“陷阱”有兩個可容納小球的凹點，分别表示狀态1和0，中間有一道由能量做成的“山峰”将兩個凹處隔開。當能量峰不太高時，矽球可以在這倆個狀态間跳躍切換。研究人員通過調節激光功率大小來控制能量峰的高度，輕微的移動包含着小矽球的凹點，使其離開激光的焦點，傾斜其中一個凹點，使得矽球從一個凹點進入另外的凹點，完成狀态切換。
研究人員通過觀察矽球在一個狀态轉換和重置比特位的周期裡的位置和移動速度，計算出散發能量具體的數值。蘭德爾的阈值隻适用與比特重置進行無限慢的情況，而魯茲和同事發現，當他們用更長的轉換周期時，能量散發量會越小，并逐漸趨于穩定，平衡等同于蘭德爾所預計的量值。
蘭德爾的實驗，為麥克斯韋妖不能實現首次給出了個令人信服的理由。“魔鬼”需要擦除（或者可以說“遺忘”）過去每次操作先要選擇哪個分子的信息，這樣的信息擦除會釋放出熱量，并增加了熵，熵的增量比惡魔為了平衡熵而失去的量還多。
