11 特殊之处会出现什么
闻夕felicity (此时正是修行时)
读过 时间的秩序
让世界运转的不是能源,而是低熵源。没有低熵,能量会稀释成相同的热量,世界会在热平衡态中睡去——过去与未来不再有分别,一切都不会发生。
==========
在地球附近,我们有着丰富的低熵源——太阳。太阳给我们送来炙热的光子,然后地球向黑暗的天空辐射热量,发射冷的光子。输入的能量与输出的能量大致相等,因此,在交换过程中,我们并没有得到能量(在交换过程中得到能量对我们而言是灾难性的,将会导致全球变暖)。但对于每个到来的热光子,地球会发射十个冷光子,因为来自太阳的一个热光子与地球发射的十个冷光子具有相同的能量。一个热 太阳的低熵来自何处呢?原来,太阳诞生于一个熵更低的状态,形成太阳系的原始星云甚至有着更低的熵,如此,一直向过去追溯,直到宇宙最初极低的熵。 正是这个熵的增加驱动了宇宙的伟大故事。 但宇宙熵的增加并不迅速,不像盒子里的气体突然爆炸那样,它是渐进的,需要时间。即便有个巨大的汤勺,要搅拌宇宙这样大的东西,也需要时间。首先,宇宙熵增加的路上有很多阻碍和关闭的门,只有经历极大的困难才能出现通道。
==========
有些阻碍的情况存在,进而减缓整个宇宙熵的增加。例如,在过去,宇宙基本上是一大片氢,氢会结合为氦,氦比氢的熵要高。但这一情况的出现需要开启一个通道:得有星星燃烧,让氢燃烧成为氦。什么会使星星燃烧呢?这就需要另一个熵增加的过程——环行星系的氢云引力造成的收缩。收缩的氢云比分散的氢云具有更高的熵1,但氢云太大了,需要数百万年才能收缩。只有集中起来以后,它们才能加热到某个点,引发核聚变过程。引燃核聚变为熵的进一步增加打开了大门:氢燃烧为氦。 整部宇宙史都由这种断断续续的或急剧的熵增组成,既不迅速也不均匀,因为一切会一直陷在低熵的凹地里(木头、氢云),直到某样东西把大门打开,让熵增过程出现。熵增本身也会打开新的大门,由此熵继续增加。比如,山里的水坝可以存水,直到它随着时间推移逐渐损坏,水会再流到山下,使得熵增加。在这个毫无规律的过程中,宇宙中或大或小的部分会在相对稳定的状态下保持孤立,并且可能会持续很久。 生物也由类似错综复杂的过程组成。光合作用把来自太阳的低熵储存在植物里,动物则“进食”低熵。(如果我们所需能量胜于低熵的话,那我们就会向撒哈拉的热量进发,而不是去吃下一顿饭了。)在每个活的细胞内,化学过程的复杂网络都是个可以开关大门的结构,低熵可以由此增加。分子的功能是扮演让过程交织在一起的催化剂,或是反过来阻碍这些过程。每个单独过程的熵增使得整体能够运转。生命就是熵增过程的网络,这些过程可以作为彼此的催化剂。2有时人们会说,生命会产生特别有序的结构,或是在局部熵会减少,这些说法并不正确。生命仅仅是分解与消耗食物低熵的过程,它的结构本身就是无序的,和宇宙其余部分一样。
==========
即便最平淡无奇的现象都由热力学第二定律掌管。石头会落到地面,为什么呢?人们经常解读说,这是因为石头会把自己置于“较低能量的状态”,因而最终会停在较低位置。但为什么石头会让自己处于较低能量的状态呢?如果能量是守恒的,为什么它会失去能量呢?答案是当石头撞击地球时,会加热地球:它的机械能会转化为热量,并且热量无法收回。如果热力学第二定律不存在,如果热量不存在,如果微观聚集不存在,石头就会永远反弹下去,永远不会停下来。 让石头停在地面以及让世界运转的,是熵,而不是能量。
==========
宇宙的形成就是个逐渐无序的过程,就像那副牌,一开始有序,洗牌之后变得无序。并没有一双巨大的手在洗宇宙这副牌,它自己就能进行混合,在逐步混合的过程中,各部分之间会开启与关闭,并进行相互作用。广阔的区域会一直维持有序的状态,直到到处都有新的通道开启,无序由此扩散开来。
==========
存在的是过去的痕迹,而非未来的痕迹,仅仅是因为过去的熵较低。不可能有其他原因,因为过去与未来之间区别的唯一来源就是过去的低熵。 为了留下痕迹,必须有什么东西被捕获,停止运动,而这只能发生在不可逆的过程中——也就是把能量变为热量。这样,电脑会变热,大脑也会变热,落在月球表面的流星会加热它,甚至本笃会修道院中世纪抄写员的鹅毛笔都会把他正在书写的那一页加热一点。在没有热量的世界,一切都会有弹性地回弹,不留下痕迹。
==========
记忆、原因与结果、流动、过去的确定性以及未来的不确定性,这些只不过是我们给一个统计事实的结果所起的名字,这一事实就是宇宙过去状态的不可能性。
==========
原因、记忆、痕迹、世界生成的历史不止横跨了人类历史的几百年、几千年,而是宇宙故事的几十亿年。这一切都只源于这样一个事实:几十亿年前事物的结构是“特殊的”。9 而“特殊”是个相对的说法:相对于一种视角才特殊。它是一种模糊,由一个物理系统与世界其他部分的相互作用决定。因此因果关系、记忆、痕迹、世界以及发生的历史,都只是一种视角的结果,就像天空的旋转只是我们奇怪的视角的结果一样。
闻夕felicity对本书的所有笔记 · · · · · ·
-
9 时间即无知
像这样由宏观状态确定的时间被称为“热学时间”。在何种意义上可以说它就是时间呢?从微观观...
-
10 视角
世界的熵并非只取决于世界的状态,也取决于我们模糊世界的方式,而这又取决于我们与哪些变量...
-
11 特殊之处会出现什么
-
12 玛德琳蛋糕的香味
不同的要素结合起来,造就了我们的身份。对本书的论点而言,有三个要素特别重要: 1 第一个是...
-
13 时间的来源
在局部,根据我们的位置以及运动的速度,时间以不同速度流逝。我们离物体越近(第1章),或者...
说明 · · · · · ·
表示其中内容是对原文的摘抄