熵—时间的箭头
【摘要】
熵总是会增大，换句话说，无序程度总是会增大。一个跳水运动员跳入游泳池而溅起大量水花，一个花瓶掉在地上面碎成碎片，许多树叶从树上掉落而散布在地面上——所有这些和我们周围所发生的其他事情，我们都可以证明它们是会使熵增大的。我们习惯于看到熵在增大，并且往往用熵的增大来说明一切都在正常地进行，说明我们在时间中正在向前推进。要是我们突然看到熵在减小，那么，我们唯一能做出的解释就是：我们正在时间中往后退。但是熵是不可能减少的，因此，时间不可能倒流。
【引言】
时间是一个既简单也抽象的事物，人们每天都生活在时间的流逝中，但是，时间又是看不见摸不着，在我们心中他变的很神秘。在现实和很多科幻小说中，人类都有穿越时间的渴望和想象。现在看来，时间倒流似乎是不可能的。但这是为什么呢？同时，热力学第二定
律和熵增原理几乎适用于我们身边的一切事物，用它能解释时间为什么不能倒流吗？
【文献】
1. 一个生命有机体的熵是不可逆地增加的- 你或者可以说是增加正熵并趋于接近最大熵值的危险状态，那就是死亡了。要摆脱死亡，就是说要活着，唯一的办法就是从环境中不断吸收负熵，有机体是依赖负熵为生的。
———薛定愕《生命是什么》
2. 我要讨论热力学时间箭头。总存在着比有序状态更多得多的无序状态的这一事实，是使热力学第二定律存在的原因。譬如，考虑一盒拼板玩具，存在一个并且只有一个使这些小纸片拼成一幅完整图画的排列。另一方面，存在巨大数量的排列，这时小纸片是无序的，不能拼成一幅画。
———霍金《时间简史》
3假如时间可以倒流. 生物之间存在着生存斗争，适应者生存下来，不适者则被淘汰，这就是自然的选择。
生物正是通过遗传、变异和自然选择，从低级到高级，从简单到复杂，种类由少到多地进化着、发展着。
———达尔文《进化论》
4旦我们将眼光转向真实的生活世界，事情就完全不同了。“时光不会倒流”，“机不可失，时不再来”，“少小不努力，老大徒伤悲”，“寸金难买寸光阴”……这些格言都包含着“时间不可逆转”这个极为平凡而又颠扑不破的真理。如果将一块石头丢入平静的水面，会引起串串涟漪由近及远传开直至消失，如果把记录这个过程的录相带倒过来放映就成了：平静的水面渐起波纹，由远而近收拢过来，并出现了振幅越来越小的圆形波纹，最后在中心点上出现一个溅起的浪花，一块石头从水底跃起，然后是水面一片平静，石头飞落岸上。这样一幕情景，当然会使人觉得十分荒唐，不能想象在现实中会出现这样的
———《百度空间·时间箭头问题》
5．类比社会的发展，从奴隶社会到封建社会，再从封建社会到资本主义社会，最后从资本主义社会转变成社会主义社会，每一次变革都是一次“社会相变”。在发生相变的过程中总
有一个“熵增”的过程，这种“熵增”可以是战争，也可以是政治运动，还可以是技术和生产力的革新，这是一个从量变到质变的过程。
———《新浪微博·社会与热力学中的熵增现象》
【正文】
水平的桌面上放着一个小球，假如没有空气阻力和摩擦，我们在桌子的一侧用摄像机拍下小球从A到B的匀速运动过程。之后我们对小球的运动进行放映，我们会感觉很正常。但是，假如我们看到的是小球从左向右运动，而我们想象我们是在桌子的另一面拍摄的。那么，在我们拍摄时小球应是从右向左移动，而现在我们看到的是从左向右移动。看上去时间好像在倒放，我们好像看到和领悟了时间的倒流。我们只是把事物想得太简单了。事实却不是那么简单。因为我们将事物太理想化了。其实，小球中的每一个分子都在运动，在做无规则的运动。假如摄像机能拍下小球的每个分子的运动情况。在我们观看它放映时，无论我们怎么想象，也不能把它理解为时间的倒流。事实上，自然界的任何事物的运动都是十分复杂的。在每一时间段的运动都无法用数学和语言来描述。因为它的微观过于复杂，在每一时刻，每一位置我们都无法了解他的运动情况。
但是，热力学第二定律掲示了事物发展的本质，一切运动都向着熵增加的方向进行。利用熵增原理我们就能解释时间为什么不能倒流了。我们先举几个生活中常见的几个例子。一滴红墨水滴入一杯清水中，红的墨水分子在水中扩散，使整杯水都变红，红墨水的熵在增加。秋天到来，树的叶子都落在地上。原来，整齐长在树枝上的叶子，如今散落一地，杂乱的分布在地上，叶子的熵增加了。花瓶从桌子落到地上拽成碎片。一个完整的个体顿时分散成几个小个体。它的混乱程度明显增加。我们想象一下，落入水中的那滴红墨水能否在自动恢复成一滴。落在地上的叶子能否在自动回到树上，再整齐的排列在树枝上。打碎的花瓶能否在自动的合成完整的一个。当然这是不可能的，因为他违反了热力学第二定律和熵增原理。它们的过程都是向着熵减少的过程进行。因此，像墨水滴入水中，树叶落下，花瓶打碎这样的过程是不可能反着进行的。而整个自然界都是由数以亿计个这样的小事件组成。每个小事件都是不能反着进行的。因为它们不能违背了热力学第二定律和熵增原理。综合起来，整个自然界也是不能反着进行。换句话说，时间倒流是不可能的。
整个生物进化也是这样。起初生物由单细胞构成，生物的种类也是很单一的，到了藻类和蕨类的出现，开始有了多细胞生物的出现，再到裸子植物和被子植物的出现，还有动物的演化。直至哺乳动物，再到人的出现。整个生物界在数量和种类上又有了质的飞跃。整个
生物系统变得十分复杂，生物种类数以万计。同时又有了以人为特殊代表的哺乳动物，每个哺乳动物个体都是一个应当复杂的系统。生物进化初期的单细胞生物已无法与之相比。从整个生物进化的过程看，它完成了从简单到复杂，从水生到陆生，从低等到高等的过程。整个过程的熵值在剧增。根据热力学第二定律和熵增原理，熵不能减少。因此整个生物的进化过程不能倒转。这也是时间不能倒流的一方面。
还有我们人类社会的发展。自从人类诞生，起初是原始社会，人以居的方式生活，各个落之间相互影响较小，等到了奴隶社会，很多落合并为大的部落，人与人的关系开始变得复杂起来。再到了封建社会，很多部落有组成国家，每个国家都有相当多的人口，另外随着人的智慧的发展，人开始了解自然。人与人，人与自然的关系变得更加复杂。到了今天的资本主义社会和社会主义社会。人与人的关系交织成错杂的网，变得无法想象。以后还会实现共产主义社会。到那时人与人的关系复杂程度将会达到顶峰。人类社会的发展，也是一个从简单到复杂的过程。因此人类社会不能倒着发展。时间也不能倒流。
经过我举的一些例子，你会发现时间倒流是不可能的。因为熵总是会增大，换句话说，无序程度总是会增大。一个跳水运动员跳入游泳池而溅起大量水花，一个花瓶掉在地上面碎
成碎片，许多树叶从树上掉落而散布在地面上——所有这些和我们周围所发生的其他事情，我们都可以证明它们是会使熵增大的。我们习惯于看到熵在增大，并且往往用熵的增大来说明一切都在正常地进行，说明我们在时间中正在向前推进。要是我们突然看到熵在减小，那么，我们唯一能做出的解释就是：我们正在时间中往后退。但是熵是不可能减少的，因此，时间不可能倒流。
熵就好比是时间的箭头。因为它只向一个方向进行，不知不觉中也给时间规定了发展的方向。时间是单向的，它只能向一个方向经行。时间倒流是不可能的，热力学第二定律和熵增原理揭示了这个既简单又复杂的真理。因此，我们不要再浪费美好的时光，我们要把宝贵的时间用到有意义的事情当中去。这样我们才会感到生活的美好！
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