• 【宇宙迷宮】天能中的逆熵(李偉才)
  • 2020-09-19    

 

科幻大電影《天能》(Tenet)中的「逆熵」論述,最近成為了城中熱話。較熟悉我的人都知道,我有一個用了超過三十年的筆名:李逆熵,所以大家不難想象,不少網友最近都跟我說:「才哥,《天能》中的科幻假設竟然就是你的筆名呢!請問你會在網上跟大家講講你對劇中假設的看法嗎?」

好!今天就讓我嘗試以最簡單的方法,解釋一下「何為逆熵?」

「熵」(entropy)是現代物理學中最基本的概念之一,這個名稱是德國物理學家克勞修斯(Rudolf Clausius)於1865年創立的。簡單來說,「熵」的大小標誌著一個物理系統遠離秩序的程度。按照熱力學(thermodynamics)的理論,一個封閉系統中任何自發性的變化,都必然朝著使「熵值」增加這個方向發展,而最後的平衡狀態,則對應於這個系統的「最大熵值」。這個「熵值遞增原理」(Law of Increasing Entropy),便是著名的「熱力學第二定律」(Second Law of Thermodynamics)。

太抽象了嗎?其實一點也不。我每次把一團糟的書桌表面收拾得井然有條,它不久便會恢復一團糟,便是「熵值遞增原理」的一種表現。把墨汁滴到清水裡,墨汁會不斷化開並最後均勻地分布在水中,也是同一原理的表現。

這個原理實在具有極其普遍和深刻的意義。史諾爵士(Sir C.P. Snow)在他那著名的「兩個文化」講座中曾經指出:作為一個現代知識分子,不認識熱力學第二定律,就等於不認識莎士比亞的名著般缺乏教養。

熵的不斷增加,反映出宇宙萬物將無可避免地從秩序走向混亂,而所有可以用來「作功」的能量,都會逐步轉化為無用的、不能「作功」的熱能。十九世紀的科學家盛行一種看法:宇宙會在能量徹底耗散(留意是耗散而不是消失,因為能量是不滅的),而所有物體和空間的溫室都趨於一致的「熱寂」(heat death)中死亡。

但當我們環顧四周,卻是每刻都能看見從無組織變成有組織、從無秩序變成有秩序的現象。不用說,這種現象就是生命。那麼,生命的存在是否推翻了熱力學第二定律呢?當然不是。因為第二定律所說的是「封閉系統」,而生命卻是一個不斷和外界交換物質和能量的「開放系統」。較深入的分析顯示,生命的存在有賴外界不斷供應能量,我們若把這些能量來源的熵值遞增也計算在內,整個體系的「淨熵」仍是不斷增加的。

電影《天能》中將「逆熵」和時光旅行連結起來。在下星期,我們會看看這究竟是什麼一回事。

李偉才

科普達人

《天能》劇照。

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