近期热门的精选读物《第一推动丛书·弦理论之争系列》,幽默有趣非常动人!(20)

2023-07-21 来源:旧番剧
因此,不管一件事情是简单,比如网球的运动弧线,还是更为复杂,比如一颗鸡蛋的破碎,物理定律都告诉我们,在一个时间方向上发生的事情,至少从理论上来看,是可以反过来发生的。
原理和实践
网球运动和鸡蛋的故事告诉我们的不只是自然定律具有时间反演对称性,这些故事还告诉我们,为什么我们在真实的经验世界里看到的许多事情只能朝一个方向发生,反过来则不行。让网球逆着其轨迹运动并不难。拿着它,并以相同大小的速度朝相反方向将其掷出,就这样即可。但使鸡蛋所有的混乱碎片逆着原来的轨迹运动就要困难到不可想象了。我们需要抓住每一片鸡蛋碎片,以相同速度但朝相反的方向同时发送回去。很显然,那远非我们(或者聚齐所有人力物力)所能做到的。
我们找到了我们一直寻求的答案了吗?鸡蛋打碎却无法重新复原(即便两种运动都是物理定律所认可的)的原因是因为其中一种可实现而另一种无法实现吗?答案就是那么简单,就是因为鸡蛋打碎容易——使鸡蛋从桌上滚下去——而使鸡蛋复原难吗?
如果答案是这样的,相信我,我将不会在这里大费周折地讲这么半天了。困难与否确实也是答案的一个重要部分,但整个答案更加奥妙和令人惊奇。在以后的章节中我们将解释这个问题,但这里我们首先需要对这一小节进行更加深入的讨论和了解。为了达到这一目的,我们不得不引进熵的概念。

在维也纳中央公墓,贝多芬、勃拉姆斯、舒伯特和施特劳斯的墓穴旁树立着一个刻有“S=klogW”方程的墓碑,这一方程就是熵这个强有力的概念的数学公式。这个墓碑的主人就是生活在19世纪、20世纪之交的路德维格·玻尔兹曼——最具洞察力的物理学家之一。1906年,由于糟糕的健康状况和低沉的心情,玻尔兹曼在和妻女在意大利度假时自杀了。具有讽刺意味的是,就在他离世的几个月之后,有实验证实了玻尔兹曼为之毕生热烈维护的思想是正确的。
熵的概念最初是由工业革命时期的科学家们在考虑锅炉和蒸汽机时所提出的,熵的概念促进了热力学领域的发展。通过多年的研究,尤其是在玻尔兹曼的辛勤钻研之后,熵的基本观点被进一步完善起来。玻尔兹曼版本的熵,可用其墓碑上的方程准确地表述,利用统计学原理将构成物理系统的单独组分的数目与系统的整体性质之间联系起来了。
为了感受一下他的思想,想象拆开一本《战争与和平》,将其693页双面纸都高高抛向空中,然后把所有的纸页收集到一堆。
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