对“热寂说”，恩格斯曾用哲学的观点进行了批评，并认为：“放射到太空中去的热一定有可能通过某种途径(指明这一途径，将是以后自然科学的课题)转变为另一种运动形式，在这种运动形式中，它能够重新集结和活动起来”。而一些科学家则设想了一些其他方法，试图调和热力学第二定律和进化论之间的矛盾。最著名的是麦克斯韦设计的一个名叫“麦克斯韦妖”的“妖怪实验”。
麦克斯韦设想有A、B两室，中间用隔板隔开，隔板上装有一个阀门。“麦克斯韦妖”是一种想象的能看到分子而又十分灵活的妖怪。这个妖怪操纵着把A、B两室隔开的隔板上的阀门，当快分子来时，妖怪就打开阀门，令其通过，慢分子来时，妖怪就关上阀门，不准通行。这样，快分子就都进入B室，慢分子就都留在了A室。A、B室就会出现了温度差。A室温度低，B室温度高。这样，麦克斯韦就克服了热力学第二定律提示熵增加的方向。
麦克斯韦的“妖怪实验”确实设计得思路巧妙，显示了麦克斯韦的丰富想象力，对后业控制论和系统科学的研究产生了很大的启发作用。至此，热力学第二定律和进化论之间的矛盾似乎已经让“麦克斯韦妖”解决了。然而，事情远远没有这样简单，麦克斯韦的“妖怪实验”是经不起仔细推敲的。原因就在于，在“妖怪实验”中，“麦克斯韦妖”是一个不吃不喝，不用消耗系统能量而能做功，并且全知全能的精灵，说得通俗一点，“麦克斯韦妖”就是上帝的化身。这样的“妖怪”是不存在的。那么，我们沿着麦克斯韦的思路，把A、B室隔板上的阀门不再交给“麦克斯韦妖”，而是安上一个装置，或者一个微型机器人，它能识别哪个分子快，哪个分子慢，让它来控制阀门。这样的识别装置在理论上是完全可以制造出来的。但是，问题在于，这样的识别装置在工作时一定是要消耗能量的，那么，根据热力学第二定律，它必然要带来系统熵的增加。结果是A、B室之间的温度差所带来的系统熵减小被识别装置的带来的增大抵消了。这就如同商业行为上的有产值而无利润，到最后白忙了。
由此可见，所谓“麦克斯韦妖”不过是一种已被热力学定律证明不可能的“永动机”。热力学第二定律与进化论的矛盾依然存在。人们不得不面对这样的问题：世界靠什么力量使已平衡的热重新集中起来而出现温差？是靠上帝一次又一次地拧紧“宇宙之钟”的发条，还是靠自然界本身的“自我组织”来完成？这成了科学家和哲学家普遍关心的问题。20世纪影响极大的自组织理论就与上面这个问题有关，其中普里果金还因他的耗散结构理论而获1977年的诺贝尔化学获。
热力学第一、第二定律的发现，使人们对各种热现象的认识有了理论基础。20世纪人们又发现了热力学第三定律。该定律有两种表述：①当温度趋于绝对零度时，体系的熵趋于一个固定的值，而与其他性质(如压力等)无关。②绝对零度是不可能达到的，即不可能用有限的手段使物体冷却到绝对零度。
绝对零度和光速一起成为表示自然规律的最重要，也是最神奇的两个极限数值。近百年来，多少人研究试图突破它们，或找到说明它们也有适用范围的证据，但都没有成功。不过，人们有理由猜测，作为规范所有自然现象的最根本，甚至带有一点宿命色彩的这两个极限数值，应该与我们这个宇宙最初的起源有关。可是，仅仅与起点有关吗？
（第五节 ）关于永动机的历史
永动机是指不可能实现的、空想的动力机械。在热力学第一、第二定律发现以前，永动机是一个非常热门的话题。热力学第一、第二定律发现后，永动机就被从理论上封杀了。但直到今天，仍有人在试图制造永动机，因为永动机那似幻似真的前景实在是太迷人了。
各种永动机的设想，并不是试图去保持永恒的运动，而是期望在没有外界能源或只有单一热源的情况下，连续不断地得到有用的功。若干世纪以来，许多具有杰出创造才能的人，为实现这种梦想付出了大量的劳动。但是，实际上从来没有能够制造出任何一部永动机，也没有任何一部永动机的设计能够成功地经受住科学的审查。
永动机一般分为两类：第一类永动机和第二类永动机。
第一类永动机，是指不需要消耗任何燃烧和动力，而能源源不断地对外作功的理想机械。如果能制成这类永动机，那么就不需要任何自然能源(煤炭、石油、天然气等)，而可以无中生有地得到无限多的动力。许多世纪以来，永动机的追求者们所提出的种种设计方案，大多属于这一类。
16世纪70年代，意大利出现了这样一个永动机设计：用一个螺旋汲水器把水从蓄水池里汲到上面的水槽里，让它冲击水轮使之转动，轮子在带动水磨或磨刀石的同时，又通过一组齿轮带动螺旋汲水器把水重新提到水槽里去。这样，整个系统就可以永不停息地运转下去。这个设计同样失败了。
此外，人们还提出过利用轮子的惯性、水的浮力、细管子的毛细作用、带电体问的电力和天然磁铁的磁力等以获得永恒运动的种种永动机方案，但都无一例外地失败了。以致法国科学院在1775年针对愈来愈多地投送审查的设计方案郑重声明：“本科学院以后不再审查有关永动机的任何设计。”
第一类永动机必然失败的根本原因是它违反了热力学第一定律，即能量守恒定律。其实热力学第一定律的一种表述就是第一类永动机是不可能实现的。系统对外界作功时需消耗系统本身的能量，所有第一类永动机的设想，都是企图在不消耗能量的情况下无中生有地得到有用的功，这自然是不可能实现的。
第二类永动机是指在没有温度差的情况下，从某一单一热源不断地吸取热量，把它完全变成有用功的理想动力机械，这类永动机如果能够制成，那么就可以将某些巨大的物质系统(如大地、海水、空气)作为热源，从中源源不断地获得有用的功，这实际上也是一种永远消耗不尽的能源。
1880年，美国人加姆吉曾进行了这一尝试。他设计了一个类似于蒸汽机的热机，因为它的正常运转温度为0℃，所以被称为“冰点发动机”，这个发动机用沸点为-33℃的氨做工作物质。加姆吉设想，液态氨在低温下会从周围环境吸取热量汽化为气体，而0℃时就以很大的压力推动活塞运动对外作功，气态氨又因膨胀冷却而凝结为液态，于是循环重新开始。但是，加姆吉没有考虑到，如果要使氨由气态再凝结为液态，就必须使冷凝器和贮仟液态氨的容器保持低于33℃的温度，而这样做消耗的能量却比“冰点发动机”所能提供的能量更多。
从能量的观点看来，第二类永动机并不违反热力学第一定律；它之所以不可能实现，是因为违反了热力学第二定律。热力学第二定律断定，任何循环工作的热机都不可能把从单一热源所吸取的热量全部转变为有用功。所以，第二类永动机也是不可能实现的。
热力学第一、第二定律的确定，对于永动机的不可能实现，做出了科学上的最后判决，使得人们走出幻想的境界，不断地去探求实现各种能量形式相互转换的具体条件，以求最有效地利用自然界所能提供的各种各样的能源。
（第六节 ）吉布斯
热力学定律揭示了热运动的一般规律，但是，热运动的本质是什么当时并不清楚。19世纪中叶，克劳修斯、麦克斯韦、波尔兹曼等人通过对气体分子运动的研究，从分子水平上认识了热运动的本质，对热现象做了微观的解释，在此基础上建立了统计物理学。
统计物理学和热力学是热学理论的两个方面。热力学是宏观理论，统计物理学是微观理论。这两个方面相辅相成，构成了热力学的理论基础。
在统计物理学的建立和发展过程中，美国科学家吉布斯起了巨大的作用。他的科学成就是美国自然科学崛起的重要标志，被誉为美国理论科学第一人。他不但在科学上成就卓著，而且人格高尚，淡泊名利。奥斯忒瓦尔德曾这样评价吉布斯：“从内容到形式，他(指吉布斯)赋予物理化学整整100年。”此外，吉布斯在天文学、光的电磁理论、傅里叶级数等方面也有许多成就。
吉布斯一生几乎都是在美国度过的，只是曾到欧洲游学了两年半，这两年半使他在学术上受益匪浅。自1869年回到美国后，他就一直在耶鲁大学任教直至1903年逝世。他一生笃信基督教，终身未娶，一直与他姐姐的一家人生活在一起，一生过着清贫而又深居简出的生活。他埋头于他的科学研究和教学工作，对名利非常淡泊。吉布斯从不低估自己工作的重要性，但也从不炫耀自己的工作。他是一个笃志于事业而不乞求同时代人承认的人。据说他的论文很难看懂，他也很少援引范例帮助说明他的论证。他所导出的定律的含义时常留给读者自己推敲。多年以后，他在耶鲁的一位同事承认，康涅狄格科学院当时没有一个成员能够读懂他有关热力学的论文，正如这位同事所说：“我们了解吉布斯并承认他的贡献全凭盲目”。
吉布斯的第一和第二篇热力学论文发表的刊物《康涅狄格州工艺与科学院学报》远非当时第一流的期刊。但吉布斯似乎并不大介意读者的多少，只希望找到知音。他将论文的复印本寄给各国那些有影响的、能读得懂他的论著的科学家，其中之一就是电磁理论的奠基人英国物理学家麦克斯韦。麦克斯韦可以说是吉布斯论文的最热忱和最有影响的读者，立即对这两篇论文中的观点表示赞同，并在他的《热的理论》一书中特别加进了一章，介绍吉布斯面，并且花了许多时间亲自细致地制作了这种面的模型，还将其中的一个寄赠吉布斯。非常遗憾的是，吉布斯的这位难得的知音不久就与世长辞了。
美国传记作家卢卡斯在她所著的吉布斯传记中对吉布斯与麦克斯韦的这段交往有记叙，并讲了这样一件足以揭示吉布斯这位伟大科学家内心世界的轶事。在吉布斯早期的一篇论文中有一段关于冰、液态水与水蒸气相平衡的论述。卢卡斯这样写道：“这里，吉布斯又一次只给出干巴巴的概念，而把本来可用以消除他与听众之间隔阂的步骤置之不顾。麦克斯韦补充了他本人带有结论性的看法，这必定比任何其他礼物更能打动吉布斯并使他感到高兴的了。”这位著名的英国理论家做了一个石膏模型，以图解的方法展现出有关的热力学关系式。他把这个模型送到了美国。吉布斯将这个模型带到了课堂上，但在自己的讲演中却从未提到过它。有一天，一个学生有意问起这个模型是从哪里来的。吉布斯带着他那使人难以忍受的谦逊回答：“是一位英国朋友送的。”
许多科学史家在其著作中谈到，吉布斯无论是在化学热力学上还是在统计力学方面所做出的成就，凭哪一项都有资格获得诺贝尔奖。然而，实际情况是，吉布斯从未被诺贝尔奖提名，在世时他的科学成就并没有得到人们的重视，尤其是在美国本土，情况甚至非常糟糕。吉布斯的美国同事们直到他的晚年也没有察觉到他工作的意义。在他作为耶鲁大学教授的头10年，没有得到任何薪俸。在耶鲁大学曾掀起撤换吉布斯的运动，他们认为吉布斯的理论研究似乎没有实际用处。1920年，在他首次被提名进入纽约大学的美国名人馆时，在100票中他只得到8票。直到1950年他才被选人该机构中。由于在本国不受重视，吉布斯开创性的最前沿工作也不易被传播到国外，使得吉布斯十分明确得出的一些结论，后来竟被比吉布斯出名得多的人如赫尔姆霍兹、范霍夫等人重新发现。美国后世科学史家在评论这段历史时，称吉布斯是一位“地道的在自己的本土不享荣誉的先知”。
造成这种结果的原因固然很多，但最重要的原因是当时美国社会(包括科学界)在价值观上浓厚的功利主义色彩限制了美国人的眼界。
19世纪下半叶，正是美国开发西部，向西部大进军的时期，追求高利润是当时美国上下一致的目标。实用主义和功利主义成了当时整个美国社会的主流。诚然，在美国那时的社会发展阶段，实用和功利色彩的社会价值取向有一定的社会合理性和必然性。然而，这种价值观毕竟限制了美国人的眼界，反映到科学领域，就是相对科学和技术而言，重视技术而忽视理论科学，因为技术可以直接带来利润，而理论科学的作用是缓慢的。
我们可以比较吉布斯和他同时代的发明家爱迪生。吉布斯于1878年发表他热力学的第三篇论文。爱迪生也是于1878年发明白炽灯。然而两人在世时的遭遇却大不相同，一位默默无闻，一位大红大紫。这个例子不能不说很好地反映了19世纪末20世纪初美国整个社会的“短视病”。当然，美国人在20世纪三四十年代也开始变得重视理论研究，尤其是在“二战”后从战败的德国大量输入科学家，受到了“日耳曼理性思维”的熏陶，致使美国20世纪上半叶开始科学技术总体水平一直处于世界领先。如果说这是美国人的醒悟，那么首功应归吉布斯，他被称为美国理论科学第一人。
1903年，吉布斯逝世，终年64岁。他死后，他的科学成就才得到人们的广泛重视。1950年，为了永远缅怀吉布斯在科学上的伟大功绩，在美国纽约大学的名人堂建造了他的半身青铜像。后世科学史家赞誉他为“牛顿之后最伟大的综合哲学家”。
从富兰克林到吉布斯，已经过去一个多世纪。美国的科学也从实验科学上初露锋芒到理论科学上与欧洲分庭抗礼，“二战”之后，世界的科学技术中心就转到了美国。而这次中心转移的先兆就是吉布斯在理论科学上的崛起。从这个意义上说，吉布斯代表着一个时代。