第622章 未来和过去
“举例说明最好。”
楚云说道。
“可以，你们都给我竖起耳朵听好了。”
虚妄看着他们问道。
所有人点头默认。
“例如，当酒杯从桌上跌落时，原则上可以将它与一个能够带动发电机的皮带轮系统连接，把下落酒杯的引力能转化为电能。
但是，当杯子是自由下落时，这一潜在的有用引力能就转变为运动的能量，也就是动能。
当杯子撞击地面而破碎时，杯子和地面的原子和分子将被激发而更快振动，于是这一动能转化成热而浪费掉。
最后，这一热能化为红外辐射，在空间耗散，永远不可能用来作有用的功。”
虚妄说道。
“虚妄的意思是，我们永远看不到，从太空来的辐射能够使地面和杯子碎片的原子和分子恰如其分地摆动，把玻璃碎块结合成酒杯，并让它跳回到桌子上。
就算我们能让下落的杯子带动发电机去作有用的功，一部分能量也将因摩擦生热而损失掉。
所以，任何能量转化过程都不是完全的。
这就是为什么我们永远做不出永动机对不对？”
五号看着虚妄说道。
“能够举例说明吗？”
李思特问道。
“比如用下落杯子发的电驱动一个马达将杯子重新提升到桌面上，这就是我的结论。”
五号说道。
“但是，你们不要忘记了，我们仍然面对一个难题，就是当杯子掉下摔碎时，涉及一对原子或分子的每种相互作用原则上都是可以反转的。
可实践中为什么从来不发生这样的情形呢？”
吴刚问道。
“一种可能是，过程并非绝对不可能反演，只是必然反演的可能性微乎其微罢了。
现在，将下落的酒杯放在一边，来考虑一个比较简单的系统，用隔板分成两半的箱子，隔板的一边有气体，另一边是真空。
如果把隔板拿走，气体将扩散到充满整个箱子。
不管你坐下来观察箱子多长时间，你永远别想看到气体的所有原子和分子返回到箱子的一半，而让另一半空着。
然而箱子中任意两个粒子之间的每次碰撞原则上都是可反转的。
如果我们能挥动魔术棒将每个粒子的运动反转，气体将必定返回到它原来的地方。”
虚妄举例说明道。
“这让我想起了，19世纪的时候，物理学家亨利·潘加勒证明过，关闭在箱子中的这样一种理想气体，最终必然通过热力学定律允许的所有可能的粒子排列。
只要原子和分子来回蹦跳，它们迟早会采取任何允许的排列，包括全部气体仅仅占据一半箱子的排列。
如果我们等待足够久，系统就将回到它的起始点，时间也就好像是反向流动了。
这里的关键是足够久。
所有粒子通过所有可能排列需要的时间叫做潘加勒周期，它与箱子中的粒子数量有关。即使小小一箱子气体也可能有10^22个原子。
如此多的原子要通过所有可能的排列，需要的时间将比宇宙年龄长得多。”
五号说道。
“你说的这些，不就是表示潘加勒周期典型值的数含有的零，比全部已知星系的恒星加起来还要多。”
吴刚问道。
“这就能说明，你看到箱子中的气体按照某个特定方式排列或等到杯子跳回到桌面上的机会是多么的小。
所以，对世界为什么在微观尺度上可以反转而宏观尺度上不能反转，这个难题的标准答案是，熵增加定律是一个统计定律。
熵的减少并非完全被禁止，而是可能性极低。”
五号说道。
“如果我记得没有错的话，这个结论，导致了物理学家路德维格·玻耳兹曼在十九世纪的时候，认为宇宙可能是一个巨大的统计怪物。
设想一种热寂已经发生、一切事物都是均匀的场景。
那么根据玻耳兹曼对潘加勒工作的解释，宇宙一个部分中的所有粒子有时会偶然地正好走上能够产生恒星或星系或大爆炸的正确道路。
总之，在宇宙的这样一个区域中，时间暂时反向流动，从混乱中创造秩序。
然后，这个低熵泡将在返回更可能的状态时放松。”
虚妄说道。
“如果我记得没有错的话，这个思想没有得到当今宇宙学家的认真对待。
虽然它与稳恒态假说中各种形式的模型有相似之处，却被大爆炸模型取代了。”
五号说道。
“但阿得雷德大学的保罗·戴维斯指出，它仍然包含了洞察时间本质的极富魅力的见解。
如果时间之箭永远指向熵增加方向，在玻耳兹曼泡增长时说时间倒流就没有意义。
在令人感兴趣的宇宙区域中，一位智能观察者仍然能感受到指向高熵热寂状态的时间之箭。
换言之，即使宇宙过去真正是坍缩而不是膨胀，是向奇点运动而不是离开它，像我们这样的智能观察者仍然能够领悟，未来是星系分开更远时的时间。
这并非单纯哲学上的吹毛求疵，因为大爆炸模型的若干变种认为，我们宇宙的膨胀将在某天停止，然后转为收缩。”
虚妄说道。
“如果发生这种情况，时间本身会倒流吗？”
吴刚问道。
“如果时间倒流，智能观察者能注意到吗？”
李思特问道。
“在宇宙收缩时，他们仍将觉得是居住在膨胀宇宙中吗？”
四号问道。
“鬼知道，也许，我们真是居住在一个收缩的宇宙中而一直没有察觉!”
虚妄看着他们说道。
“也就是你们也不知道。”
四号说道。
“我口渴了，我们还是到另一个展区去看吧，光看星星的话，在家里也经常可以看到真个个银河系。”
楚云看着他们说道。
“人越来越多了，我们这样交流，还以为我们是在干什么呢？”
虚妄说道。
“虚妄，他们可和我们不在一个区域。”
四号说道。
“不再一个区域，我也想走了。”
五号说道。
“是的，三个小时，已经过去了一个小时，我们还有两个小时。”
吴刚说道。
“走吧！”
“……”
楚云说道。
“可以，你们都给我竖起耳朵听好了。”
虚妄看着他们问道。
所有人点头默认。
“例如，当酒杯从桌上跌落时，原则上可以将它与一个能够带动发电机的皮带轮系统连接，把下落酒杯的引力能转化为电能。
但是，当杯子是自由下落时，这一潜在的有用引力能就转变为运动的能量，也就是动能。
当杯子撞击地面而破碎时，杯子和地面的原子和分子将被激发而更快振动，于是这一动能转化成热而浪费掉。
最后，这一热能化为红外辐射，在空间耗散，永远不可能用来作有用的功。”
虚妄说道。
“虚妄的意思是，我们永远看不到，从太空来的辐射能够使地面和杯子碎片的原子和分子恰如其分地摆动，把玻璃碎块结合成酒杯，并让它跳回到桌子上。
就算我们能让下落的杯子带动发电机去作有用的功，一部分能量也将因摩擦生热而损失掉。
所以，任何能量转化过程都不是完全的。
这就是为什么我们永远做不出永动机对不对？”
五号看着虚妄说道。
“能够举例说明吗？”
李思特问道。
“比如用下落杯子发的电驱动一个马达将杯子重新提升到桌面上，这就是我的结论。”
五号说道。
“但是，你们不要忘记了，我们仍然面对一个难题，就是当杯子掉下摔碎时，涉及一对原子或分子的每种相互作用原则上都是可以反转的。
可实践中为什么从来不发生这样的情形呢？”
吴刚问道。
“一种可能是，过程并非绝对不可能反演，只是必然反演的可能性微乎其微罢了。
现在，将下落的酒杯放在一边，来考虑一个比较简单的系统，用隔板分成两半的箱子，隔板的一边有气体，另一边是真空。
如果把隔板拿走，气体将扩散到充满整个箱子。
不管你坐下来观察箱子多长时间，你永远别想看到气体的所有原子和分子返回到箱子的一半，而让另一半空着。
然而箱子中任意两个粒子之间的每次碰撞原则上都是可反转的。
如果我们能挥动魔术棒将每个粒子的运动反转，气体将必定返回到它原来的地方。”
虚妄举例说明道。
“这让我想起了，19世纪的时候，物理学家亨利·潘加勒证明过，关闭在箱子中的这样一种理想气体，最终必然通过热力学定律允许的所有可能的粒子排列。
只要原子和分子来回蹦跳，它们迟早会采取任何允许的排列，包括全部气体仅仅占据一半箱子的排列。
如果我们等待足够久，系统就将回到它的起始点，时间也就好像是反向流动了。
这里的关键是足够久。
所有粒子通过所有可能排列需要的时间叫做潘加勒周期，它与箱子中的粒子数量有关。即使小小一箱子气体也可能有10^22个原子。
如此多的原子要通过所有可能的排列，需要的时间将比宇宙年龄长得多。”
五号说道。
“你说的这些，不就是表示潘加勒周期典型值的数含有的零，比全部已知星系的恒星加起来还要多。”
吴刚问道。
“这就能说明，你看到箱子中的气体按照某个特定方式排列或等到杯子跳回到桌面上的机会是多么的小。
所以，对世界为什么在微观尺度上可以反转而宏观尺度上不能反转，这个难题的标准答案是，熵增加定律是一个统计定律。
熵的减少并非完全被禁止，而是可能性极低。”
五号说道。
“如果我记得没有错的话，这个结论，导致了物理学家路德维格·玻耳兹曼在十九世纪的时候，认为宇宙可能是一个巨大的统计怪物。
设想一种热寂已经发生、一切事物都是均匀的场景。
那么根据玻耳兹曼对潘加勒工作的解释，宇宙一个部分中的所有粒子有时会偶然地正好走上能够产生恒星或星系或大爆炸的正确道路。
总之，在宇宙的这样一个区域中，时间暂时反向流动，从混乱中创造秩序。
然后，这个低熵泡将在返回更可能的状态时放松。”
虚妄说道。
“如果我记得没有错的话，这个思想没有得到当今宇宙学家的认真对待。
虽然它与稳恒态假说中各种形式的模型有相似之处，却被大爆炸模型取代了。”
五号说道。
“但阿得雷德大学的保罗·戴维斯指出，它仍然包含了洞察时间本质的极富魅力的见解。
如果时间之箭永远指向熵增加方向，在玻耳兹曼泡增长时说时间倒流就没有意义。
在令人感兴趣的宇宙区域中，一位智能观察者仍然能感受到指向高熵热寂状态的时间之箭。
换言之，即使宇宙过去真正是坍缩而不是膨胀，是向奇点运动而不是离开它，像我们这样的智能观察者仍然能够领悟，未来是星系分开更远时的时间。
这并非单纯哲学上的吹毛求疵，因为大爆炸模型的若干变种认为，我们宇宙的膨胀将在某天停止，然后转为收缩。”
虚妄说道。
“如果发生这种情况，时间本身会倒流吗？”
吴刚问道。
“如果时间倒流，智能观察者能注意到吗？”
李思特问道。
“在宇宙收缩时，他们仍将觉得是居住在膨胀宇宙中吗？”
四号问道。
“鬼知道，也许，我们真是居住在一个收缩的宇宙中而一直没有察觉!”
虚妄看着他们说道。
“也就是你们也不知道。”
四号说道。
“我口渴了，我们还是到另一个展区去看吧，光看星星的话，在家里也经常可以看到真个个银河系。”
楚云看着他们说道。
“人越来越多了，我们这样交流，还以为我们是在干什么呢？”
虚妄说道。
“虚妄，他们可和我们不在一个区域。”
四号说道。
“不再一个区域，我也想走了。”
五号说道。
“是的，三个小时，已经过去了一个小时，我们还有两个小时。”
吴刚说道。
“走吧！”
“……”