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2009:末日時鐘的暫停
2009/02/15 16:53:12瀏覽15180|回應173|推薦401
講到世界末日,不能不提到「熱力學第二定律」。

在熱力學第二定律中,有一個特別的參數,叫做「熵」(entropy)。註一

「熵」又有個別名,叫做「時間的箭頭」(arrow of time)。

為什麼叫做「時間的箭頭」呢?因為熵指出了「時間的不可逆性」(irreversibility of time)。

它指出宇宙的發展是沿直線前進,從有秩序變為無秩序,從條理分明變為完全混亂,而最終的結局是死亡與毀滅。

根據這個科學定理,我們知道佛教的輪迴觀是荒誕無稽的幻想,而回到過去的時光機則永遠不可能實現。

熱力學第二定律有三個聲明。從科學辯證的角度來看,三個聲明講的其實是同一件事。

先從第一個聲明開始講起,這個聲明是在1850年由克勞修斯(Rudolf Clausius)提出,所以又叫做克勞修斯聲明:

一,熱不可能自發地、不付代價地從低溫物體傳到高溫物體。

舉個簡單的例子:

把一杯攝氏十度的涼水,放在一個室溫二十度的房間裏,熱量一定是由二十度的空氣傳到十度的涼水,讓水的溫度上升至最終接近二十度的室溫,而室內空氣溫度則輕微地下降。

相反地,熱量絕對不可能會從十度的涼水傳到二十度的空氣,讓室內空氣溫度上升而這杯水變成冰塊。在自然情況下,這種情況是絕對不可能會發生的。

涼水在室溫下不可能變成冰塊,除非我們把這杯水放到冰箱的冰庫裏,但這表示我們必須用到冰箱的壓縮機,必須消耗能源,必須作功強迫熱交換,也就是說,必須付代價。

但是我們付的代價,註定不能百分之百回收,而消耗的能源,必定在過程中有所損失。這就是定律的第二個聲明,由凱爾文(Lord Kelvin)在1851年提出,所以又叫做凱爾文聲明:

二,以循環的方式把熱能轉為功,再將功百分之百轉為熱源,是絕無可能的。

換句話說,在能源的使用過程中,一定會有消耗,有浪費。沒有任何的方式,能夠百分之百地使用能源而不產生廢熱。沒有任何的機器,能夠完全依賴本身的能源,自給自足地運轉而不依靠外來的能源補充。

為什麼呢?

記得剛剛才提過,熱能一定是由高溫物體傳到低溫物體。如果兩者溫度一樣,就不會有熱能的傳遞。因此,所有利用熱能的機器,都是從這由高溫到低溫的熱傳遞過程中截取能量,轉為機械功(Mechanical Work)。

也就是說,從高溫物體傳出去的熱能,一部分轉為機械功,剩下的就不得不傳給低溫物體,成為「廢熱」,或稱為「不可利用的能量」(Unavailable Energy)。

有沒有消除廢熱的方法呢?很遺憾的,完全沒有。用前面的電冰箱做例子好了:

冰箱的廢熱是由冷凝器排出,傳給周圍較低溫的空氣。你說:「電費太貴,我要省錢,我要消除廢熱,讓熱能傳回電冰箱再利用。」於是你把冰箱放在一個隔熱大箱子裏,心想,「這下子廢熱排不出去,冰箱可百分之百地利用電能了。」

猜猜看,冰箱會發生什麼事?

沒錯,冰箱壞掉了。因為一旦周圍空氣的溫度升至和冷凝器的溫度一樣高,廢熱無法排除,整個運作的系統就無法形成一個熱循環,電冰箱根本無法運作。

由此可知,每次的熱交換,一定會對周圍低溫環境釋放出廢熱,也就是「不可利用的能量」。而「熵」,就是衡量這「不可利用能量」的指標。

於是,我們得到了定律的第三個聲明:

三,在系統中任何的熱交換,結果必定造成整個系統熵值的上升。

前面說過,熵(代號 S)是衡量熱的狀態函數,它的值是系統熱量(Q)除以系統絕對溫度(T):

S = Q / T

繼續用水的例子作說明:攝氏十度的水,它的絕對溫度是283K;而攝氏二十度的周圍空氣,它的絕對溫度是293K;在這自發性的熱交換過程中,假設有一焦耳的熱量從周圍空氣傳到杯中的水,我們可以推論出:

水的熵值上升,因為它吸收熱量,變化的幅度是 1/283;空氣的熵值下降,因為它喪失熱量,變化的幅度是 -1/293。整個系統熵值變化,是水的熵值變化加上空氣的熵值變化:

1/283 + (-1/293)

相信誰都看得出來,這個值是正的。也就證明了,任何系統內的熱交換,結果一定是造成整個系統熵值的上升。註二

前面提過,熵是衡量「無法利用能量」的指標。從分子運動論的觀點來看,熵也可以說是系統內分子的混亂程度,所以也有人稱熵為「亂度」。

舉個例子說明:

想像一下,一個房子內有兩個房間,隔著一扇絕熱的門,一個房間裝的是冷空氣,一個房間裝的是熱空氣。

在門打開之前,冷空氣分子和熱分子分開,井然有序。

一旦把門打開,熱分子自動往冷房間跑,冷分子自動往熱房間跑,一直跑到兩邊溫度完全一樣。這個時候,熱空氣所傳給冷空氣的能量,完全均勻地分布兩個房間當中。

注意,房間中的能量並沒有消失註三,但是由於溫度一致,熱能不能再流動,於是成為了不可利用的能量。

而就在熱能完全變成不可利用能量的同時,兩個房間內的分子混亂程度達到最高,也就是熵值達到了最高點。註四

朋友們,看到這裏,希望你大腦的混亂程度還沒有達到最大值,因為這篇文章才剛剛開始三分之一而已。

記住,前面說過,要把混亂變成有秩序的狀態,一定要作功、要消耗能量。所以加油吧,運作你的大腦、燃燒你的脂肪!看完這篇文章之後,不但對靈魂有幫助,對身材也有好處。

熱力學第二定律,簡單一句話,就是:

「整個宇宙,正不可逆地從有秩序往混亂的方向前進,直達到完全混亂的狀態。」

換句話說,末日已是必然,只是到達早晚的問題。

所以有人喪氣地把熱力學第二定律稱為死神之手,不是沒有原因的。

其實,就在我們的生活作息中,這種自發性的混亂趨向舉目可見。比方說你回到家,吃飯、洗澡、看電視、上網、睡覺,不出一個禮拜,你就會發現房間凌亂不堪、東西四處擺放、碗盤堆在水槽裏、垃圾積屯發臭...而這一切的混亂狀況,完全不用花費你力氣;你只要和平常一樣地吃喝拉撒,不做任何特意的整理打掃,很自然地,你的房間就會往混亂的方向快速前進。

相反地,如果你想要維持房間為有秩序的狀態,你就必須用心地、定期地整理收拾。而作這些整理工作,你必須付代價、必須作功、必須消耗能量。

這一陣子很多人忙著歲末大掃除,這就是熱力學第二定律的好證明。如果不是房間自動自發性地越來越亂,我們又何苦每年一次勞師動眾地打掃整理呢?註五

微觀的個人生活是如此,那麼宏觀的地球環境呢?

根據2007年的IPCC研究報告註六,全球平均表面氣溫在二十世紀上升了0.6℃。自1850年有全球表面氣溫儀器記錄以來,其中最暖的十二年,有十一年是在最近的1995年到2006年當中。而過去的五十年,每十年全球溫度上升0.13℃,是過去一百年暖化速度的兩倍。

全球溫度的上升,正是整個地球環境熵值上升的最好證明。

記得熵值代表系統的混亂程度嗎?

2003年歐洲經歷了自1949年以來最熱的一個夏天,高溫熱死多人;2004年德國卻在七月夏天下雪,創造了十年來最低溫度紀錄;2005年全球氣溫上升到史上的第二高溫;2007年英國經歷了八十六年來最暖的冬天,但2008年的英國冬天卻創下了二十年內的最低溫紀錄;去年初中國南方才發生了百年一遇的大雪災,還不到一年,香港天文台卻紀錄了十年來氣溫最高的冬至...

不知道大家有沒有注意到?最近幾年全球各地的暴雨、旱災、大雪、冰雹、颱風、洪水,常常在不該發生的地方、不該發生的時候發生。氣候的反常和不規則,越演越烈;整個天氣系統,明顯地往混亂的方向快速前進。

根據熱力學第二定律,世界的趨於混亂滅亡不可避免;但是,有必要死得這麼快嗎?

到底是誰,故意把這末日時鐘調快呢?

就是這世界上的人。

導致全球溫度上升和熵值增加有三大因素:燃燒化石燃料,森林砍伐,和HFCs製冷劑(六成來自空調和冰箱)註七。每一樣原因,都是來自於人類的工業、商業、和消費活動。

也許有人要說:「我們不得不生活啊!食衣住行,都是人類的正常活動,能不做嗎?」

是嗎?這些活動,真的都是人類不得不進行的嗎?

拿台灣佔一席之位的高科技業來說好了。每年、每季、甚至每月更新的消費電子產品,我們難道真的這麼需要?時間一到,非得汰舊換新不可?

一位UDN網友,以自己修理手機的慘痛經驗,寫了篇精采的文章,一語道破了科技業的快速發展,不在於滿足人的真正需要,而在滿足於科技大亨的真正貪婪。註八

越來越多功能的手機、越來越高畫質的電視、越來越大容量的硬碟、越來越多像素的相機...人一旦沒有了這些東西,難道真的活不下去?它們是真的改善了消費者的生活品質?還是肥飽了科技大亨的口袋?

有沒有想過,那些隔一段時間就被強迫淘汰的舊型科技產品,最後到了那裏?自動消失不見了?CBS的六十分鐘節目,追蹤到了這些高科技垃圾的去向;當你看到影片中戴奧幸燃燒所冒出的黑煙,不要懷疑,它們正讓你的冬天越來越熱、而你小孩的過敏越來越嚴重。註九

貪婪浪費、過度的開發、瘋狂的生產、死命的促銷、無益的購買...人類不可能不為這些罪惡付出代價。

前面提過,每樣活動,不管是工業性的、商業性的、或是消費性的,結果都是產生廢熱,讓整個地球的熵值上升,混亂度愈發提高。換句話說,活動越多,能源越耗,混亂越增,死得越快!

那麼,如何能夠讓人類從加速的自我滅亡中,冷卻下來呢?

你想到了嗎?

對啦!就是目前的金融風暴和經濟蕭條。

六年要耕種田地,也要修理葡萄園,收藏地的出產。第七年,地要守聖安息,就是向耶和華守的安息,不可耕種田地,也不可修理葡萄園。(利未記 25:1-4)

守安息年、讓大地休息,是上帝對以色列人神聖的誡命。上帝早知道人類過度的生產交易消費,只會剝削自己的環境、加速自己的滅亡。守安息年的命令,實在是上帝慈愛的美意。

可惜的是,人類歷史上,包括以色列在內,沒有一個國家或民族遵守過這個命令。沒有一個國家不貪婪,沒有一個民族不浪費,沒有一個願意享受上帝所賜的安息,偏偏要忙碌勞苦、汲汲經營、虐待自己也虐待環境,最後平白折損、一無所得。

主耶和華─以色列的聖者曾如此說:你們得救在乎歸回安息;你們得力在乎平靜安穩;你們竟自不肯。(以賽亞書 30:15)

當以色列人的貪婪浪費,對窮人的剝削欺壓,到了罪貫滿盈的時候,上帝的審判來臨: 巴比倫攻陷耶路撒冷,猶大亡國。

亡國之後,所有的猶太人被擄到巴比倫,以色列境內成為荒野,無人居住耕種,地土就這樣荒涼了七十年,直到波斯王釋放以色列人回國為止。這荒涼安息的七十年,就補足了以色列人在進入迦南地後所沒有遵守的安息年數。

以色列人在亡國之前,上帝差派祂的先知耶利米這樣形容他們:

因為他們從最小的到至大的都一味地貪婪,從先知到祭司都行事虛謊。(耶利米書 6:13)

朋友們,你仔細看上面這段經文,形容的不就是今天的華爾街嗎?次級房貸、投資銀行、貝爾斯登、雷曼兄弟、馬多夫...今天世界上的貪婪浪費既然以美國居首,上帝的審判也自然從美國開始。金融風暴和經濟蕭條最先發生在美國,絕非巧合。

但是,上帝的審判,也是上帝的憐憫。人類荒腔走板的經濟活動冷卻下來的同時,人類自我毀滅的瘋狂過程也暫時停頓。

2009年,是上帝強迫的安息年。

讓地球稍微休養生息,喘一口氣;讓人們在放慢下來的步調裏,尋求上帝;讓還不認識上帝的人,在這個世界所剩不多的有限日子裏,讓他們有機會接受耶穌基督的福音而得救。

朋友們,你呢?

你打算繼續勞碌地積蓄錢財,然後在下一次的金融風暴裏再次賠光?

還是你願意靜下心來,思考你的一生,細細回顧你過去辛苦建立的家產事業,到底有何意義?在這個對未來充滿徬徨不安的年度,你是否願意尋求那位創造你、愛著你,看顧著你、更願意救贖你的上帝?

當趁耶和華可尋找的時候尋找,相近的時候求告祂。 (以賽亞書 55:6)

朋友們,其實你的一生,就是熱力學第二定律的最好寫照:

你原本是一個低秩序、低組織、低規律的受精卵,由母親體內不斷吸收養分能量,逐漸長成高秩序、高組織、高規律的嬰兒;出生之後,你不斷地攝食、發育、學習、成長,這一切消耗能量、提高秩序的人生過程,似乎都是逆反熱力學第二定律的...直到你死的那一天。

你死亡後屍體分解,系統趨向完全的紊亂,分解後的有機物和周圍環境的熵值一齊增加。到頭來,熱力學第二定律還是贏了你。

就如一家棺材店招牌所說的:「總有一天等到你」。

你或許會說,「不要緊,我若功成名就留芳萬古,就算我死了,後世的人也會記得我。」

問題是,那些記得你的人也得死,他們死光之後呢?

就拿 UDN 部落格的文章來說好了。這幾天電小二考慮將久未登入的部落格刪除;有些網友忍不住為已過世的網友求情,讓他們的部落格留下來作紀念。這個想法很好,電小二也很有人情味,願意通融留下這些部落格...註十

問題是,這些作者已逝的部落格,能留多久呢?十年,還是二十年?幾十年後,UDN 還在嗎?這些求情的網友還在嗎?你、我,還在嗎?

既然這整個世界都得毀滅,你我留下的一切建築、物品、遺跡、手稿、紀錄,只不過都是這個即將毀滅世界的一部分,留下來有何意義?又能留下來多久呢?

以色列歷史上智慧最高、財富最大、妻室最多、國力最強的所羅門王,寫下這麼一句話:

虛空的虛空,虛空的虛空,凡事都是虛空。人一切的勞碌,就是他在日光之下的勞碌,有甚麼益處呢?(傳道書 1:2-3)

朋友們,在這個虛空又終究要毀滅的世界裏,我們的人生其實毫無意義。

除非,我們和永恆的上帝有了連結,有了關係。

而誰才能帶我們進入永恆上帝的關係呢?

只有一位:

就是那位人類歷史上、唯一一個違反熱力學第二定律的人,耶穌基督。

基督照聖經所說,為我們的罪死了,而且埋葬了;又照聖經所說,第三天復活了。(哥林多前書 15:3-4)

看看這些人:孔子、孟子、莊子、老子、蘇格拉底、柏拉圖、尼采、釋迦牟尼、穆罕默得...人類歷史上所有的君王、哲學家、宗教教主,沒有一個贏得了熱力學第二定律,沒有一個不得不死,沒有一個活轉回來,沒有一個不臣服於死亡的權柄之下。

正如聖經所說:

從亞當到摩西,死就作了王,連那些不與亞當犯一樣罪過的,也在它的權下。(羅馬書 5:14)

唯一一位打破了死亡的權柄,從死裏復活的,只有耶穌基督。

耶穌對她說:「復活在我,生命也在我。信我的人雖然死了,也必復活,凡活著信我的人必永遠不死。你信這話嗎?」馬大說:「主啊,是的,我信你是基督,是神的兒子。」(約翰福音 11:25-27)

朋友們,馬大這位姐妹信了,也得到了永生。

你呢?你信不信呢?

聖經上告訴我們,因為人類的罪惡,這個世界的滅亡早已定案。

天地都要滅沒,祢卻要長存。天地都要像衣服漸漸舊了;祢要將天地捲起來,像一件外衣,天地就都改變了。(希伯來書1:10-12)

當金融風暴平靜,經濟寒冬過去,人類的貪婪又開始剝削地球,生態環境繼續越發混亂,末日時鐘再次快速地滴答前進...朋友們,你,難道就這麼甘心地和這個世界一同走向滅亡?

上帝在這個世界滅亡之後,預備了一個新的天地,給所有因為信祂而在末日復活的人,一個永遠平安喜樂的家鄉。

朋友們,你,願意接受這個邀請嗎?

我又看見一個新天新地;因為先前的天地已經過去了,海也不再有了。我聽見有大聲音從寶座出來說:看哪,神的帳幕在人間。他要與人同住,他們要作他的子民。神要親自與他們同在,作他們的神。神要擦去他們一切的眼淚;不再有死亡,也不再有悲哀、哭號、疼痛,因為以前的事都過去了。(啟示錄 21:1,3-4)

註一:熵這個字有人唸「商」,但注音輸入得用「ㄉ一」,英文是 entropy,由希臘文的 εντροπίας 而來:原意是「內向」,亦即「一個系統不受外部干擾時往內部最穩定狀態發展的特性」。

註二:真正嚴謹的數學證明需要用到微積分,在此不多做說明,有興趣的讀者們請自行找資料研讀。

註三:熱力學第一定律(能量守恆定律):一個封閉系統的能量不會改變。

註四:有個網上動畫,可以幫助讀者理解:把動畫中右邊的藍色分子想成冷空氣,左邊的灰色分子想成熱空氣。在冷熱均衡的過程中,藍灰分子互相混合,混亂程度不斷地增加,熵值不斷地上升;一直到熵值達到最大,系統內混亂度達到最高,變成不藍不灰為止。 

註五:系統內混亂程度自發性地變大,也可以用機率學來解釋:試想你手上有十塊磚頭,往地上一丟,這十塊磚頭疊成一面磚牆的機率,和變成一堆亂石的機率,哪一個高呢?當然是變成亂石的機率高。長期來看,自然界是往機率大的方向前進,也就是越來越混亂的方向前進。

註六:認識到潛在的全球氣候變化問題,世界氣象組織 (WMO)和聯合國環境規劃署(UNEP)於1988年建立了政府間氣候變化專門委員會(IPCC)。IPCC 在2007年2月2日發表了第四份全球氣候評估:2007氣候變化的物理基礎:決策者摘要

註七:詳見綠色和平網站

註八:參閱網友陳心怡小姐文章:科技,來自貪婪的人性

註九:參見六十分鐘影片

註十:參見電小二公告

( 時事評論財經 )
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引用
引用網址:http://classic-blog.udn.com/article/trackback.jsp?uid=oci1&aid=2520584
 引用者清單(3)  
2009/07/04 19:44 【永恆不變】 Good article to read
2009/03/22 21:05 【老痞子在UDN】 用科學包裝的宗教宣傳文字
2009/02/17 14:36 【輕留軒之禕文系列】 社會物理學-對科學該存有的質疑

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O子
等級:8
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真的了解了
2009/02/15 21:22
謝謝
寄居者(oci1) 於 2009-02-15 21:52 回覆:
希望媛子願意接受上帝的邀請,來到祂永恆的國度

金刀
等級:7
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2009/02/15 20:46

很少見教友用這麼科學的方式傳福音 :)

從Freeman處連結過來  ~ 的確相當有收穫


寄居者(oci1) 於 2009-02-15 22:06 回覆:
謝謝 Chao 的來訪,盼望您願意接受上帝永生的邀請

陳心怡
等級:8
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great!!!
2009/02/15 20:26

你好棒!!!!!

這樣用心寫了一篇文,反而讓我收益更多!

類似這樣的思考邏輯,其實還是很邊緣的。我的意思是,大家都知道要環保、要節能,但往往沒有想到,這些環保節能的背後,很多誘人的動力還是來自自於商機與自己的某些貪念(包括品味、時尚等標榜)

人如果能從自己最根本的慾念去思考,或許才有機會珍惜現有一切,與之和平共處。

給寄居者拍拍手~~

寄居者(oci1) 於 2009-02-15 22:09 回覆:

的確,所以人類的環保節能不會成功。

事實上,人類所有的努力都不會成功。

因為罪人們在離開創造他們的永生上帝之後,唯一能作的事,就是自我毀滅。

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