第三章 永不消减的无序（2 / 2）

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“按照能量守恒定律，热和功应该是等价的。但我们都知道，功可以全部转化为热，热产生功却必须伴随有热向冷的耗散。不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响。比如，我们能够把汽油含有的能量转化成发动机的能量，但是随之而来也会产生大量的热能和废气。即使科技再发达，也无法将被浪费的能量减小至零。用数字来表述，就是我们不可能用100热转化为同样能级的100功，这个过程中，必定有一部分热是没有转化为功的，这一部分，就是我们所说的‘熵’。”

“直白一点地说——熵就代表着无序和混乱（实质是随机运动），代表着无效能量。任何粒子的本来常态都是随机运动，也就是无序运动，如果想要让让粒子呈现‘有序化’，即有目的性的运动，必须耗费能量去干涉。所以，能量可以被看作‘有序化’的一种度量。而当一种形式的‘有序化’转化为另一种形式的‘有序化’，必然同时伴随产生额外的某种‘无序化’。一旦能量以‘无序化’的形式存在，就无法再利用了，除非再从外界输入新的能量，让无序状态重新变成有序状态。但这样又会产生新的‘无序化’，因此，不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零，这就是‘熵增定律’，也称为热力学第二定律，表明了在自然过程中，一个孤立系统的总混乱度(即‘熵’)不会减小。”

“如果我们把热力学第一（能量守恒）、第二定律运用于宇宙，这一典型的孤立系统，将得到这样的结论——宇宙能量守恒，宇宙的熵不会减少，最终将不断增加，直到趋于极限值。在这个过程中，宇宙进一步变化的能力越来越小，一切机械的、物理的、化学的、生命的等多种多样的运动逐渐全部转化为热运动，最终达到处处温度相等的热平衡状态，这时一切变化都不会发生，宇宙处于死寂的永恒状态。这就是热寂（heatdeath）论！但我们一直无法确定热寂论是否真实，因为人类对于宇宙的理解还远远不够，宇宙是处于不断膨胀状态吗？是不稳定的热力学模型吗？如果是!那么熵就不存在理论上的最大值。”

史蒂夫用一种充满狂热的眼神望向李杰：“但是，你们竟然却可以主动控制这种熵能，把它们转化为原本不该出现的功！甚至产生超出常理的各种神奇效果！这是怎么做到的？”

“熵能吗？”

李杰同样被史蒂夫所描绘的这种奇妙状态所吸引，陷入了深深的沉思之中，仿佛某些隐藏深处的东西被触动，令到他喃喃出声。“继续说下去。”

“能量的本质是什么？在物理学中，这还只是一个基本概念。对于这种看不见摸不着的存在，我们有着先天的局限性。量子力学建立以后，人们认识到所有的熵本质上都起源于量子态的退相干（注1）。退相干使无熵的纯态变成了有熵混态，从而导致功向热的转化。假设物质都是由各种微粒子构成，那么通常所说的热量，实际上就是对这些微粒运动的剧烈程度的一种宏观度量。有限温度下，构成物质的微粒总是在无规律的随机运动之中，这种运动称为热运动。热运动越剧烈，物体的温度就越高。热量之所以能够从一处传递到另一处，是因为剧烈运动的微粒与缓慢运动的微粒接触的时候，会通过碰撞把运动的能量从剧烈的微粒传递缓慢的微粒，因此就表现为热量从高温热源传递到低温热源。”

“如果按照标准模型，那么我们可以假定基本粒子是由三种构成——组成物质但不携带能量的粒子a，比如组成质子的基本粒子，还有一种携带能量的粒子b，各种光、热或者力，甚至可以假定这种粒子本身就是能量；第三种则是他们称为‘上帝粒子’的希格斯玻色子，联系物质粒子和能量粒子的中间介质粒子c。但至于已经是基本粒子的能量b，为什么还会有光、热、力等种种不同的表现形式，我只能说，这涉及到的已经不仅仅是物理学，甚至包括哲学、逻辑学，是宇宙最终极的问题之一，也许只有上帝才知道了。”

在经历了最初的兴奋之后，史蒂夫发现越是推论下去，自己所不知道、难以理解的东西就越多，神色也变得低落起来。

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注1：退相干，通俗的称谓是‘波函数坍缩效应‘，量子力学的基本数学特性之一。量子力学的正统哥本哈根解释认为，人的主观观测会影响到微观实体的客观存在性。经典示例为“薛定谔的猫”。夸张地表述，退相干效应指的是‘当没有人看向月亮时，月亮只有一定概率挂在天空上；而当有人看了一眼后，月亮原来不确定的存在性就在人看的一瞬间突变为现实。‘