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時間流速可以變慢,那麼能倒流嗎?破解宇宙熵的秘密就能破解一切
2023/12/02

都說當人類加速到光速,時間流速就會變慢, 那麼,有沒有什麼辦法,能夠讓時間實現倒流呢?

在電影《信條》里,設定的穿越時間的依據,就是實現了 逆熵,進而主角能夠在現在和過去之間來去自如。

那麼,這其中的關鍵是什麼?要理解什麼是熵減,就得先去理解熵是什麼。

物理學上的定義

熵起初是物理學上發現并定義的一個概念。但是這個概念就像其他物理定理一樣客觀存在,而且在各個方面都存在。

比如蒸汽機能推動火車前進,是因為煤燒水產生的熱能,推動機器轉動產生了機械能。能量轉換的過程中, 始終存在著一部分熱能無法轉化成機械能,而且這些無法轉換的熱能,都在各個環節里被消耗掉了。

尤其所形成的現象,起初被物理學界所不解,認為這是技術沒有做到完美極致所導致的。

但無論如何去改進,人們後來就發現, 這個耗損掉的無用能量始終存在。而且若是將時間拉長,不能轉換利用的無用能量反倒越來越多。

克勞修斯率先賦予了它一個全新的物理定義,即是 。至于它的中文名稱,那是在上世紀20年代,普朗克來國內講學,胡剛復在將英文名稱翻譯成中文時,就發明了一個新字「熵」。

所以,熵起初在物理學領域的定義,就是指代一切不能做功的能量總和。在此基礎上,熱力學第二定律出現,也就是熵增定律。

無序在增加

熵也是能量,為什麼就不能做功呢?

這一點,那些曾想要發明出永動機的人,恐怕對他們來說就是最大的困擾了。

因為熵所代表的能量完全不可利用,且這些不可利用的能量還在持續累積和增加,當它達到一定程度的時候,反過來又完全抵消和吞噬了能做功的能量。

所以,只要理解了熱力學第二定律,也就是熵增的概念,就能輕易明白,所以不輸出外能的永動機,永遠不可能造出來。

再舉一個簡單的例子,一塊冰其中的水分子是有序排列的,但是冰在吸收了熱能開始溶化,變成液體的時候,水分子的排列就成為無序狀態了。

冰變水的過程,可以理解為熵在增加的過程。這個時候如果沒有外部的力量來轉變這個過程,比如溫度重新下降,或者是一個人把那塊快要融化了的冰放進冰箱,那麼熵增的趨勢就不會被逆轉。

反過來說,如果想要阻止熵增這個過程,就得靠外部向其施加相反的作用才能辦到。而按照這個定義去進一步延伸的話,熵和熵增的現象,其實就存在萬事萬物之間。

一群學生在教室里上自習課,如果老師一直在教室,那麼學生會處于安靜狀態。可一旦老師離開了教室,學生會逐漸變得不安靜,乃至到最后變成了完全的混亂無序。

即便老師一直在教室,如果將時間拉長的話,這種無序的狀態還是會悄無聲息慢慢積累。比如老師沒有管束,學生會在教室內竊竊私語。若是老師不加以制止,那麼學生的混亂程度也會隨著時間增加而增長。

從這個角度去理解熵和熵增的話,你會發現熵和熵增的出現,是在不同系統里都會出現的。

任何一個系統,任何一種事物,從它的開端出現,如果沒有外部因素給它施加影響,該系統和該事物最終走向的結局就是

熵增。就是從有序的狀態,慢慢進入到無序而混亂的狀態。

也因此按照物理學的定律,只要處在某種系統中,萬事萬物都會出現熵,而時間拉的足夠長,熵增也會不期而至。

封閉的系統是如此,開放而局部的系統也是如此。就好比人活著一樣,無論是從勝利定義還是從社會定義來看,一生都在對抗熵增。

從生理來看,一個人不吃飯不睡覺,很快就會死亡。一個人如果作息不規律飲食無度,他或許不會馬上死亡,但身體也會從健康的狀態,慢慢進入不健康而產生各種疾病的無序狀態。

當然有人可能會說,為什麼人哪怕終生保持健康的作息,最后還是會死亡呢?這就是熵的不可更改性,就像蒸汽機里的熱能最會有流失的那樣,人體內的細胞隨著時間的延長,也會發生各種不可預知的突變。

而在一個局部的系統中,比如封閉的屋子混亂了,施加外力打掃就能恢復秩序,熵和熵增就能被阻止。如果我們被生活世界之外的因素施加了某種影響,是不是也就能恢復身體的有序呢?

很顯然,依照我們現在所處的地球乃至宇宙的系統來看,更外部的因素是什麼我們都不知道。話句話說,這樣的設想根本無法成立。

而且哪怕是在一個能被干預的系統內,只要將時間拉的夠長,最終還是會不可避免的出現熵增。就好比人居住的屋子,人活著的時候能持續打掃,一旦屋子的主人去世了,不要說屋子內會變成混亂無序,就連屋子都將不復存在。

在這個過程中起決定作用的,就是我們人類所熟知的時間。依照人類的定義,時間永遠是向前的,而熵增的過程,也是靠著時間的延長來實現的。

如此一來,時間的向前和熵增就奇妙的關聯在一起了。于是,電影《信條》中的那一幕就出現了,只要把熵增變成熵減,就能實現時間的倒流。

時間會倒流嗎

從理論上來說,要想讓熵增逆轉,在一個封閉的系統內,只要不施加外因,就難以讓熵減出現。就像沒了老師存在的混亂的教室,如果沒有外部的人進來,這件教室將會持續混亂下去。

而一旦封閉的系統內出現熵減,理論上意味著時間就真的在倒流了。不過在我們所處的世界體系中,這種情況是根本不存在的。

就像一塊冰,從冰箱里拿出來它在融化,這是一個熵增的過程。這時候一個人把那塊冰重新放回冰箱,重新冷凍起來,這又是一個熵減過程,但是我們所定義的時間,并沒有隨之而倒流或者逆轉。

因為冰箱雖然是一個封閉的系統,但是它只是一個局部的封閉系統,冰箱本身還處在世界這個更大的系統之中。而按照熵增定律,逆轉的前提必須得是一個完全封閉的系統才行。

也就是說,包括我們人類在內的一切,萬事萬物所處的這個環境,都是一個熵增的狀態。真想要做到時間的逆轉和倒流,得讓整個系統跟著一起做熵減才行。

如此一來,所有的熵減只能是局部的行為,而按照熵減逆轉時間的思路,這種情況也永遠不會出現。也因此,電影的設定畢竟是科幻的演繹,從世界這個巨觀的系統來看,這種情況根本不會存在。

除此之外,即便能進入一個熵減的逆時間狀態,以人的生理特性來看,新陳代謝的過程是熵增的過程,在熵減狀態,人的新陳代謝也會隨之倒流嗎?

再有,人的生理特征隨著熵減在變年輕,那麼這個人所穿的衣服,它的熵減和時間逆流狀態又該如何實現?畢竟人在不同時間段內所穿的衣服是不同的,在熵減的過程中,這種情況能夠被復刻出來嗎?

最簡單的例子就是,一個玻璃杯掉落在地上被打破了,這是一個熵增導致的無序事件。人類可以用破碎的廢料,重新制造出一個杯子。但是將杯子重新制造起來的過程并不是熵減,而是另外一起事件,而人類永遠沒辦法利用熵減,再回到杯子掉落前的狀態。

這是因為,不管是人類還是構成萬事萬物的分子,全都跟所處的系統是一個有機整體。理論上的熵減,就是讓單一的事物跟系統割裂開來往后倒退,這從我們所處的巨觀世界來看,根本無法實現。

時間就是規律的一部分

回到時間的概念,熵增是一種狀態,它所呈現出來的方向是一致的,所以從人類的理解來看,它就跟時間前進的方向是一致的。

因為熵增的狀態是一種變化,所以我們感受到的時間也是一種變化。而這種變化,并不是單純的時間在前進,或者說并不是時間在推動世間萬物改變,而是世間萬物在改變的過程中,讓人至少從概念上理解了時間的存在。

所以說,現在把時間從世間萬物中剝離出來,借助于時間就回到過去,這本身就違背了世間萬物的運行規律,根本不可能。因為時間就是這個規律的一部分。

結語

熵的概念從物理學延伸到了多個領域,各個角度似乎都能利用熵增來進行解釋。從巨觀的角度去看,這種理解沒有什麼不妥,因為概念的定義和事物呈現出來的模式,總會有一定的關聯性。

但是回到概念本身,每個人的理解又是從不同角度出發的,這個過程從某種意義上來說,也是一種從統一到無序的過程。世界一直在變化,無論是微觀還是巨觀,只不過這種變化,讓我們感受到了無序。哪怕是我們的意識,本身也是無序的。


參考資料:

《時間逆轉時空交錯的炫酷 也掩蓋不住《信條》存在的物理硬傷》 科技日報 2020年9月28日
《熵減會引發時間倒流嗎》 科技日報 2020年9月25日

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