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<FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN"><P ALIGN="CENTER"></FONT><A HREF="wienerIndex.html"><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN">人有人的用處</FONT></A><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN"> </FONT><A HREF="wiener01.html"><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN">上頁</FONT></A><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN"> </FONT><A HREF="wiener03.html"><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN">下頁</FONT></A><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN"> </FONT><A HREF="http://www.nease.net/~luolian/"><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN">素心學苑</FONT></A></TD>
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<FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=5><P ALIGN="CENTER">第二章:進步和熵</P>
</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN"><P ALIGN="JUSTIFY"> 如前所述，自然界之傾向于秩序紊亂的統計趨勢，亦即孤立系統之具有熵增加的趨勢，乃是通過熱力學第二定律表現出來的。我們，人，不是孤立系統。我們從外界取得食物以產生能量，因而我們都是那個把我們生命力的種種源泉包括在內的更大世界的組成部分。但更加重要的事實是：我們是以自己的感官來取得信息并根據所取得的信息來行動的。</P>
<P ALIGN="JUSTIFY"> 就這個陳述所涉及的我們與環境的關系而言，物理學家現在都已經熟悉其意義了。信息在這個方面的作用，有個天才的表示，它是由麥克斯韋以所謂“麥克斯韋妖”的形式提出來的。我們可以把這個妖描述如下。</P>
<P ALIGN="JUSTIFY"> 設有一個氣體容器，其中的氣體，各部分溫度相同。氣體的某些分子一定要比其余分子運動得快些。現在我們假定容器中有一個小門，氣體經過這個小門進入一根開動一部熱機的導管，而熱機的排氣裝置則和另一根經過另一小門回到容器的導管相連。每個門都有一個小妖，它具有鑒別到來氣體分子的能力，根據它們的速度來開門或關門。</P>
<P ALIGN="JUSTIFY"> 第一個門上的小妖只給高速度的分子開門，碰到來自容器的低速分子時，它就把門關上。第二個門上的小妖的任務正好相反：它只給來自容器的低速分子開門，碰到高速分子時就把門關上。這樣做的結果是，容器一端的溫度升高，而另一端的溫度降低，由是創造出“第二種”水動機，即不違反熱力學第一定律（這個定律告訴我們：給定系統的總能量守恒）的永動機，但它違反了熱力學第二定律（這個定律告訴我們：能量自動地使溫度趨于平衡）。換言之，麥克斯韋妖看來克服了熵增加的趨勢。</P>
<P ALIGN="JUSTIFY"> 也許，我可以用下述例子再進一步地來闡釋這個觀念。考慮有一群人從地下道的兩個旋轉柵門走出來，其中的一個門只讓以一定速度行走的人走出，另一個門則只讓走得慢的人走出。地下道中的人群的這種偶然運動將表現為這樣的一股人流：從第一個旋轉柵門出來的人都走得快，而通過第二個旋轉柵門的人都走得慢。如果我們用一條裝有踏車的通道把這兩個旋轉柵門連接起來，那么，走得快的人流從一個方向來轉動這部踏車的力量要大于走得慢的人流從另一個方向來轉動這部踏車的力量，這樣，我們就會從人群的偶然走動中得到一個有用的能源。</P>
<P ALIGN="JUSTIFY"> 這里有一個非常有趣的差異，它出現在我們爺爺輩的物理學和今天的物理學之間。在十九世紀的物理學中，信息的取得似乎是不付任何代價的。結果是，在麥克斯韋的物理學中，他的任何一個妖都不發生供應其能源的問題。但是，現代物理承認，麥克斯韋妖只能通過某種象感官之類的東西采取得信息，有了信息，妖才能開門或關門，而就這種目的而言，這個感官就是眼睛。刺激妖眼睛的光并不是附加于機械運動的某種不帶能量的東西，而是同樣具有機械運動自身的種種主要屬性的。除非是光碰到儀器，任何儀器是接收不到光的；除非是光去中了粒子，光不能指示任一粒子的位置。所以，這種情況就意味著，即使從純粹力學的觀點看來，我們也不能認為氣室中所含有的東西僅僅是氣體，而應當認為其中含有氣體和光，這二者可以處于平衡狀態，也可以處于不平衡狀態。如果氣體和光處于平衡狀態，那么，作為現代物理學說的一個推論，我們可認證明：麥克斯韋妖將是一個瞎子，瞎到就跟氣室中根本沒有光一樣。我們頂多有曖昧不明的、來自四面八方的光，這樣的光對于氣體粒子的位置和動量是起不了什么指示作用的。所以，麥克斯韋妖只能在狀態不平衡的系統中工作。但是，在這樣的系統中，可以證明，光和氣體粒子之間的恒常碰撞有使二者達到平衡的趨勢。因此，即使妖可以暫時地顛倒熵的通常方向，它歸根到底也會搞得精疲力竭的。</P>
<P ALIGN="JUSTIFY"> 僅當系統之外有光加進來，其溫度不同于粒子自身的力學溫度時，麥克斯韋妖才能不斷地作工。這個情況我們應該是完全熟悉的，因為我們知道，我們周圍的一切都在反射著太陽光，而太陽光和地球上的力學系統遠非處于平衡狀態。嚴格說，我們所遇到的粒子，其溫度都處于華式 SO至 6O度左右，而和粒子處在一起的光發自太陽時則在好幾千度左右。</P>
<P ALIGN="JUSTIFY"> 在一個不處于平衡狀態的系統中，或者，在此系統的局部區域中，熵不一定增加。事實上，熵是可以局部地減少的。我們周圍世界的這種非平衡狀態也許只是衰退過程中的一個階段，這個衰退過程終歸是要導致平衡的。我們早晚都得死去，我們周圍的整個宇宙非常可能要由于熱寂而毀滅，那時候，世界將還原為一個浩瀚無際的溫度平衡狀態，其中再也沒有真正新鮮的事物出現了。除了單調的一致性外，別無他物，我們從中所能期望的只不過是微小而無關宏要的局部漲落而已。</P>
<P ALIGN="JUSTIFY"> 然而，我們尚未成為世界最后毀滅階段的目睹者。事實上，這些階段不可能有目睹者。所以，在這個與我們直接有關的世界里，存在著這樣一些階段，它們雖然在永恒中只占居一個微不足道的地位，但對我們講來卻具有巨大的意義，因為在這些階段中，熵不增加，組織性及其伴隨者（信息）都在增進中。</P>
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