從物理學的角度看，能可從一種形式轉換為另一種形式，但其總量既不能增加也不能減少，既不會無中生有，也不會自行消滅。這就是熱力學第一定律，也叫做能量守恒定律。然而，能量的品位是有高低之分的。熱力學第一定律只規定了能量轉換的數量關系，并未指明轉換的方向性。規定轉換方向的是熱力學的第二定律，它由克勞修斯和開爾文在1850-1851年間從不同的角度提出。這個定律有許多說法，但各種說法是彼此一致的。其中最通俗易懂說法是“不可能自發地由低溫向高溫傳熱。”針對于熱機的一種說法是：“熱機不可能將單一熱源傳給工質的熱全部轉化為功”（卡諾定律）。有針對永動機的說法是：“只做功而不消耗高品位能量的永動機是不可能制成的”。還有針對熵的說法：“孤立系統中的熵只會增加，不會減少”。

針對熱力學的第二定律的最著名的異議是英國物理學家麥克斯韋提出的。1867年麥克斯韋在他的《熱能理論》一書中作出了如下設想：在一個孤立絕緣恒溫的容器里，用一個膜片把容器分成兩個部分，在膜片上安裝一個閥門，且放置一個能夠見到單個分子的極小的生命體。這個精靈能夠打開和關閉在膜片上的閥門，可以有選擇地讓速度快的分子進入一邊，而讓慢分子進入另一邊。其結果是快分子的一邊溫度增加，而慢分子的一邊溫度降低。這樣，在沒有外力的作用下，依靠具有靈敏觀察力的小精靈使一個本來不能做功幌低匙齬Γ使該系統的熵值減少而不是增加。麥克斯韋的結論是，小精靈主要靠獲取分子速度的信息運作閥門，而信息不遵守熱力學定律，所以熱力學定律在這種情況下無效。幾代物理學家都試著證明麥克斯韋的設想是不能實現的，但卻沒有成功。他們干脆把這一設想叫做“麥克斯韋妖”灰恢鋇1951年，法國物理學家布里淵（LeonBrillouin）將信息論與統計物理聯系起來考慮，通過信息的負熵原理解答了這一難題。然而，他的信息等于負熵的理論卻導致了后人將信息與能源混為一談，忽略了信息的特殊性。

實際上，“麥克斯韋妖”的討論為我們的節能工作開啟了一道智慧之門。信息與實物交換本質的區別在于，實物交換減少給予方的擁有，而信息不同，可以使得雙方共同擁有。所以我們可以得出以下結論：信息不屬于物質世界，不遵守熱力學定律。因為克>修的熵增定律沒有規定熵必須以多大的速度增加，那么我們可以利用信息不遵守熱力學定律的這一特殊屬性在熱力學定律允許的范圍內做許多事情，如盡量降低熵的增長速度，在生產和消費活動中實現信息對能源的替代。能源資源有限，而信息資源無限，可以利用無限的信息替代有限的能>資源。我們面臨的問題是，經濟增長需要資源消耗，資源消耗帶來環境污染，環境污染又反過來影響生活質量和經濟增長。如果一直在物質系統里尋找，很難找出解決問題的答案。節能的物理學基礎就是在熱力學定律允許的情況下以信息替代能源。

日常生活中也不乏利用信息來降低能耗的案例。在駕車出行前參考地圖標明線路，既可以少走彎路，也減少燃料消耗，而缺乏清晰的路標致使增加燃料消耗的現象十分常見。在房間里安裝溫控設備可以降低取暖能耗。信息與技術含量高的機器設備能耗低，效率高。工業生產流程從手工操作到機械化，半自動化再到自動化是一個不斷增加信息的采集和處理的過程。在這一過程中，隨著信息量的增加，產品的單位能耗會不斷降低。

從人類發展的角度來看，人類工作的演變過程，包括從藍領到白領的轉變，實際上也是一個從提供能源到處理信息的過程。通過對勞動工具的不斷改善，人類把自己的智慧逐步轉變為生產力，利用越來越少的體力勞動創造越來越高的價值。從鉆木取火的年代，到農耕時代，從工業化時代，到現在的信息時代，人類的工作不斷地從體力勞動向腦力勞動轉變，從通過雙手對物體進行能源加工向通過大腦對符號進行信息處理轉變。