时间的观念
只受力学定律支配的充满约束的世界,总会经历一种很接近于它的初始状态的状态。另一方面,按照公认的经验法则(如果这些法则绝对有效并加以无限外推),宇宙趋于一定的最终状态而永不复返。在这个最终热寂状态里,一切物体都在相同温度下静止不动
……分子运动论能够使他们自己解脱这个矛盾。按照这个理论,世界最初趋于长久保持明显不变的状态;而这是跟经验一致的;但这个状态不会永远保持下去;……它不过是在那里停留的时间极长,时间愈长,分子就愈多。这个状态不会是宇宙的最终死寂,而是一种沉睡状态,亿万年后它会苏醒过来。
按照这个理论,就可以看到热量从冷物体传递到热的物体,并不需要有麦克斯韦小妖〔1]的敏锐视觉、智力和灵巧,只要有一点耐心就足够了。[2]
彭加勒回归定理的出现,大大强化了不可逆性佯谬的不可解性。1896年,普朗克的学生策梅洛(Ernst Zermelo)根据彭加勒的回归定理,指出微观运动的可回归性,指出玻尔兹曼的H函数经过一段时间也会回到其初始值,而不会保有单向的减少趋势。
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(1〕麦克斯韦妖是麦克斯韦假想的不耗费能量而在分子层次上制造秩序的小精灵,它可以使热力学第二定律失效。设一箱气体分子被一隔板隔成A、B两段,其中A段分子平均速度大,因此宏观温度高,B段分子平均速度小,宏观温度低。麦克斯韦设想的小妖能够判别分子的速度大小,并能根据速度大小来开闭无质量的隔板,以使B段的高速分子进入A段,使A段的低速分子进入B段。结果是,A段分子平均速度越来越大,B段平均速度越来越小。提高了该箱分子的有序度,实现了熵减。实际上,麦克斯韦妖为了完成它的使命需要耗费能量和信息,生成正熵。总体来说,由麦克斯韦妖和这箱气体共同构成的系统依然遵循热力学第二定律。——引者注
(2〕转引自霍尔顿:《物理科学的概念和理论导论》下册,人民教育出版社1987年版,第128页。