
世界是一个缺乏奇迹的赌场,热力学定律是赌场中不可违反的准则。第一定律(能量不能无中生有)的意思是“你不会赢”;第二定律(能量从一种形式转换为另一种形式时,会以释放热能的形式有所损失)则是说“你休想得失相抵”,久赌神仙输,一直赌下去你终究会输光。与拉斯维加斯不同的是,你不能选择离开热力学的赌场。不过,尽管从全局来说庄家总是赚的,玩家偶尔赢几把也没什么出奇。科学家最近在实验中证明了一个久已存在的猜想:在几千个分子或原子的微小尺度上,能量变化可以暂时违反第二定律。
澳大利亚国立大学的Denis J. Evans及其同事在7月份的《物理学评论通讯》上报告说,他们用激光约束微小的胶体颗粒,观察颗粒的运动轨迹,研究周围水分子的热运动对颗粒的影响。在短暂的时间(短于两秒)和微小的尺度上,研究人员观察到了熵减小的现象,胶体颗粒的动能在分子热运动的作用下有所增加,违反了第二定律。这证明了麦克斯韦在一百多年前作出的论断:第二定律是统计原理,不是数学原理,它依赖于物体包含大量分子的事实。在足够小的分子团里,也可能出现违反第二定律的情况。这一实验表明,我们对宏观世界的感受,不能简单地类推到微观世界,大型系统的运作规律,对小尺度系统——例如未来的纳米机器——未必适用。不过,以这种方式违反第二定律,并不能积累足够的能量改变物体的宏观表现,第二定律在大尺度上仍稳如磐石……玩家偶尔赢几把是可能的,但总的来说庄家稳赚不赔。