Physics 版 (精华区)

发信人: yanyanyan (风), 信区: Physics
标  题: ７１　熵和时间之间有什么关系？
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年02月22日12:29:14 星期四), 站内信件

７１　熵和时间之间有什么关系？

　　假定我们从空间中很远的地方，拍下一部地球绕太阳运
转的电影，然后把它放映得很快，使我们可以看到地球似乎
在沿着它的轨道骨碌骨碌地转动着。再假定我们先把这部影
片顺着从头到尾放映一遍，然后又倒过来从尾到头放映一遍，
那时，我们能够说出哪一种放映法正好看起来同地球在运动
的时候一样吗？
　　你也许会说，从太阳的北极上方往下看，地球是逆时针
方向绕着太阳转的。如果看起来地球是在顺时针方向运转，
那么，我们就知道影片是在倒过来放映，因而时间是在向后
退。
　　但是，如果你这时是从太阳南极的上方去观察地球绕太
阳的运动，地球就会是顺时针方向绕着太阳运动。这样一来，
如果你看到的是顺时针方向的运动，你怎样知道你是在太阳
北极上方看到时间在往后退，还是在太阳南极的上方看到时
间在向前进呢？
　　你是无法回答这个问题的。就是在只牵涉到很少几个物
体的、非常简单的过程中，也不可能说出时间到底是在前进
还是在后退。对于这两种情形，自然规律都是同样成立的。
如果你所考虑的是亚原子粒子，情况也是这样。
　　大家全都知道，沿着某一弯曲的路径随着向前推移的时
间而运动的电子，可以看成沿着同一弯曲的路径随着向后推
移的时间而运动的正电子。如果你所考虑的仅仅是那个粒子，
那么，你就不可能确定其中哪一种说法是正确的。
　　在你无法说出时间究竟是在前进还是在后退的那些非常
简单的过程中，熵是不改变的（或者是改变得非常少，因而
可以略去不计）。但是，在牵涉到许多粒子的一般过程中，
熵总是会增大，换句话说，无序程度总是会增大。一个跳水
运动员跳入游泳池而溅起大量水花，一个花瓶掉在地上面碎
成片片，许多树叶从树上掉落而散布在地面上——所有这些
和我们周围所发生的其他事情，我们都可以证明它们是会使
熵增大的。我们习惯于看到熵在增大，并且往往用熵的增大
来说明一切都在正常地进行，说明我们在时间中正在向前推
进。要是我们突然看到熵在减小，那么，我们唯一能作出的
解释就是：我们正在时间中往后退。
　　例如，假定我们正在看一部由日常生活构成的影片。倘
若我们看到了溅起的水滴汇集在一起，而跳水运动员从水里
向上升到跳板上；倘若我们看到花瓶的碎片凑成花瓶并通过
空气跳回桌子上原来的地方；倘若我们看到地上的落叶自己
集中起来并飞回树上各个枝枝桠桠上，那么，由于这一切都
表明熵降低了，所以我们就知道，这一切完全同事物的正常
次序相反，而那个影片肯定是倒过来放映的。事实上，当时
间颠倒过来的时候，各种事件会变得那么古怪，因此，那种
场面会使我们发笑。
　　由于这个缘故，熵有时也被称为“时间的箭头”，因为
它的稳步上升可以作为时间的“前进方向”的标志。不过，
如果物体中的全部原子都正好以同样的方式运动，那么，所
有这些颠倒的事情就是可能发生的。但发生这种事情的机会
是如此之小，所以我们完全可以把这种可能性略去不计。


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