熱動力學第二定律與時間

有沒有時光隧道？經典物理學認為時光隧道不存在．有人會誤以為相對論說時光隧道是有可能的．但這其實祗是對相對論的誤解而已．但到量子物理學的領域，這個便不好說，或我應簡單的承認，我對量子物理學的修為有限，所以不敢說．

今次，我祗集中從經典物理學去討論一下時間問題．暫不說時光隧道，現先從預測未來說起，理論上，牛頓的力學是可以預測未來的．因為，牛頓力學的公式全部都是確定性的(deterministic)，祗要清楚知道加於一個質點的力，質點的質量，現時的速度和位置，我們便可準確預計質點十秒以至十年後的位置．生物的細胞活動，包括我們的腦細胞，理應可由牛頓力學公式來抽述，於是就連我們的思想，祗要我們有足夠快的電腦和足夠複雜的物理模型，一樣可以預計得到．

但這立刻引起嚴重的哲學問題，難道我們就是宿命的嗎？我直接的說，其實未來是不可測的！科學家至少找出了七件東西，可以證明未來不可測，今次，我就祗集中討論熱動力學第二定律．

上次我經已提過熱動力學第二定律(下文我會簡稱為第二定律)，但我避開了一個重要概念：熵(entropy)．熵就是物理學用來量度‘混亂’的參數．一個系統的熵越高便越‘混亂’．舉一個非熱力學的例子，如下面兩句

Mary is going to school.

Yjkbqsjujmqedfctkpfkdf

上面的一句對懂英文的人來說，一點也不亂，但下面一句就非常‘混亂’．所以，下面句子的‘熵’比上面的句子高！

在物理系統內，越熱的系統的熵便越高．溫度其實就是份子無序的運動．溫度越高份子的無序運動就越強烈．百多年前科學家Brown，把花粉放在水面上，然後通過顯微鏡觀察，他發現花粉會出現不規則的運動．一個合理的解釋是水份子就是不停地作不規則運動，也不停地撞擊花粉，由於這些運動是高度隨機的，所以會出現不平衝的現象，那麼花粉也會以不規則的方式運動．這便是著名的Brownian Motion.

但作天我曾說過，第二定律就是說明了在每次能量轉換的過程，能量都不能完全轉換，而必會產生一點熱．這亦即是說，我們的熵在增加，或可以說宇宙是越來越亂！

吓！越來越亂！不是嗎？世界不是應越來越有序的嗎？首先，我在說科學，不是說政治，政治上是越來越亂，還是越來越有序，並不在我的討論範圍．科學上，我就絶對可以肯定宇宙是越來越亂的！你可以想像一下，若你把一叠文件放在桌上，不加看管，一個月後回來，你想會怎樣呢？很大機會，文件散落到地上，亂作一團！相反，你可以想像大風吹，而把地上亂作一團的文件‘吹’回桌上，叠得整整齊齊嗎？

‘序’是要靠能量來生成的！但當我們生成了一定數量的‘序’也必然生成更大量的‘亂’，宇宙始終都是走向‘亂’．

舉一個例子，使用超級電腦，我們可以在某程度上預測天氣，預測天氣便是在產生‘序’，理論上，若我們的電腦夠快，容量夠大，我們便可以作更準確的預測，那我們便不是可以無限量的‘製造’‘序’嗎？那不是推翻了第二定律嗎？

錯！錯在那裏！有些類似我上次說冷氣機並沒有‘製冷’一樣，單看室內，溫度當然是下降了．但從整個宇宙看，冷氣機實在是‘發熱’．同樣，電腦可能可以頗為準確地預測某時某地的天氣，但它也同時產生熱，這些熱的‘亂’必會比預測的‘序’高，所以，超級電腦的使用在整體來說，必然是提升‘亂’！

未來是不可測的！或更準確的說，我們可以局部預測未來，但要付出令整體更‘混亂’的代價！

宇宙會走向混亂便是時間的指標！