从物理学的角度看，能可从一种形式转换为另一种形式，但其总量既不能增加也不能减少，既不会无中生有，也不会自行消灭。这就是热力学第一定律，也叫做能量守恒定律。然而，能量的品位是有高低之分的。热力学第一定律只规定了能量转换的数量关系，并未指明转换的方向性。规定转换方向的是热力学的第二定律，它由克劳修斯和开尔文在1850-1851年间从不同的角度提出。这个定律有许多说法，但各种说法是彼此一致的。其中最通俗易懂说法是“不可能自发地由低温向高温传热。”针对于热机的一种说法是：“热机不可能将单一热源传给工质的热全部转化为功”（卡诺定律）。有针对永动机的说法是：“只做功而不消耗高品位能量的永动机是不可能制成的”。还有针对熵的说法：“孤立系统中的熵只会增加，不会减少”。

针对热力学的第二定律的最著名的异议是英国物理学家麦克斯韦提出的。1867年麦克斯韦在他的《热能理论》一书中作出了如下设想：在一个孤立绝缘恒温的容器里，用一个膜片把容器分成两个部分，在膜片上安装一个阀门，且放置一个能够见到单个分子的极小的生命体。这个精灵能够打开和关闭在膜片上的阀门，可以有选择地让速度快的分子进入一边，而让慢分子进入另一边。其结果是快分子的一边温度增加，而慢分子的一边温度降低。这样，在没有外力的作用下，依靠具有灵敏观察力的小精灵使一个本来不能做功幌低匙龉Γ使该系统的熵值减少而不是增加。麦克斯韦的结论是，小精灵主要靠获取分子速度的信息运作阀门，而信息不遵守热力学定律，所以热力学定律在这种情况下无效。几代物理学家都试着证明麦克斯韦的设想是不能实现的，但却没有成功。他们干脆把这一设想叫做“麦克斯韦妖”灰恢钡1951年，法国物理学家布里渊（LeonBrillouin）将信息论与统计物理联系起来考虑，通过信息的负熵原理解答了这一难题。然而，他的信息等于负熵的理论却导致了后人将信息与能源混为一谈，忽略了信息的特殊性。

实际上，“麦克斯韦妖”的讨论为我们的节能工作开启了一道智慧之门。信息与实物交换本质的区别在于，实物交换减少给予方的拥有，而信息不同，可以使得双方共同拥有。所以我们可以得出以下结论：信息不属于物质世界，不遵守热力学定律。因为克>修的熵增定律没有规定熵必须以多大的速度增加，那么我们可以利用信息不遵守热力学定律的这一特殊属性在热力学定律允许的范围内做许多事情，如尽量降低熵的增长速度，在生产和消费活动中实现信息对能源的替代。能源资源有限，而信息资源无限，可以利用无限的信息替代有限的能>资源。我们面临的问题是，经济增长需要资源消耗，资源消耗带来环境污染，环境污染又反过来影响生活质量和经济增长。如果一直在物质系统里寻找，很难找出解决问题的答案。节能的物理学基础就是在热力学定律允许的情况下以信息替代能源。

日常生活中也不乏利用信息来降低能耗的案例。在驾车出行前参考地图标明线路，既可以少走弯路，也减少燃料消耗，而缺乏清晰的路标致使增加燃料消耗的现象十分常见。在房间里安装温控设备可以降低取暖能耗。信息与技术含量高的机器设备能耗低，效率高。工业生产流程从手工操作到机械化，半自动化再到自动化是一个不断增加信息的采集和处理的过程。在这一过程中，随着信息量的增加，产品的单位能耗会不断降低。

从人类发展的角度来看，人类工作的演变过程，包括从蓝领到白领的转变，实际上也是一个从提供能源到处理信息的过程。通过对劳动工具的不断改善，人类把自己的智慧逐步转变为生产力，利用越来越少的体力劳动创造越来越高的价值。从钻木取火的年代，到农耕时代，从工业化时代，到现在的信息时代，人类的工作不断地从体力劳动向脑力劳动转变，从通过双手对物体进行能源加工向通过大脑对符号进行信息处理转变。