Verwendung von gegenseitiger Information zur Verringerung der Entropie: Auswirkungen auf das zweite Gesetz der Thermodynamik

Mehrere Theoreme über die Mechanik der Informationssammlung werden bewiesen, und die Möglichkeit, das zweite Gesetz der Thermodynamik durch das Erlangen von Informationen zu verletzen, wird im Licht dieser Theoreme diskutiert. Maxwells Dämon kann die Entropie seiner Umgebung um einen Betrag senken, der gleich dem Unterschied zwischen der maximalen Entropie seines Aufzeichnungsgeräts und seiner initialen Entropie ist, ohne eine kompensierende Entropiezunahme zu erzeugen. Ein Dämon mit menschlich großen Aufzeichnungsgeräten kann die Entropie eines Gases nur um einen vernachlässigbaren Betrag reduzieren, aber der Beweis für die Unpraktikabilität des Dämons lässt die Möglichkeit offen, dass Systeme, die stark mit ihrer Umgebung korreliert sind, die Entropie der Umgebung um einen erheblichen Betrag reduzieren können, ohne die Entropie anderswo zu erhöhen. Im Falle einer Randbedingung für das Universum, die erfordert, dass es sich bei kleinen Zuständen in einem Zustand niedriger Entropie befindet, ermöglichen die während der Expansionsphase induzierten Korrelationen zwischen verschiedenen Teilchenmodi, dass sich die Modi während der Kontraktionsphase wie Maxwells Dämon verhalten und die Entropie des Universums auf einen niedrigen Wert reduzieren.