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一、量子記憶缺失產生“時間之箭”①

所有物理學的基本定律都沒有說過時間只能向前移動，但我們從未發現任何時光倒流現象——例如突然重行合攏起來的已破了殼的雞蛋、或者是從溫水池中形成的冰晶.現在，一項新的研究認為時間之箭是量子力學的記憶缺失之后果，該健忘癥抹殺掉了時間有過的向后移動的任何痕跡.

我們的時間含義被囿于熱力學第二定律，該定律聲稱：任何封閉系統，從一孤立的箱子里面的粒子到整個宇宙，只能是越來越無序.熵(Entropy)是對此無序度的量度.熵值只能增加，不會減少.

在宏觀世界中，熵的變化伴隨著熱量的流動，而熱流總是從熱的物體流向較冷物體的.熵之變化也能被描述為信息流：一個系統的熵值越高，其所含的信息量越少.在量子世界：低熵的箱內粒子相互糾纏的程度不如高熵的箱內粒子相互糾纏的程度.

美國麻省理工學院的馬可尼(L.Maccone)說，關于這一點，熵之不停頓地增長，因而熱力學第二定律可能只是一個錯覺(illusion)，一個量子力學的人工制品(artefact).量子力學定律是時間-對稱的，這意味著時間既可向前也可向后流動.馬可尼認為，“如果仔細分析‘定律’，但它們卻不遺留下曾經出現過的任何痕跡.”

馬可尼爭辯：在熵減少的系統，發生的事件與觀測者之間的聯系或關聯被抹凈了.缺乏此信息，觀測者，如我們，便不能看到事件了.例如，當破了殼的雞蛋已自行合攏還原，但我們卻未見到此情景的出現，因為有關這類事件的信息是不被保存的，好像是此類信息實際上從我們的記憶中被抹去了.

欲使量子力學適用于雞蛋般的日常尺度，首先要它能在超出原子能級起作用，但從未見到自然界在較大尺度上以量子力學方式行事的證據.

二、超大質量黑洞將使宇宙熱寂②？

眾所周知，德國物理學家克勞修斯(R.Clausius 1822～1888)提出的熵是系統內部混亂度的量度！該物理量自從宇宙誕生以來一直在增值.澳大利亞國立大學的伊根(C.Egan)和萊恩威弗(C.Linewea-ver)引用最近發表的天體物理數據計算宇宙中之一切、包括氣體和引力子在內的總熵，結果出現：超大質量黑洞是此總熵的最大貢獻者.熵反映在一個物體內物質和能量可能安排的數目.因為黑洞的內部狀態處于安全地隱秘之中，故它所能容納的物質之不同組態的數目是難于知曉的.

兩位科學家發現可觀測宇宙內的一切含有約10104個單位的熵(J/K)，較之以前不包括一些最大的已知黑洞之估計高約10至1 000倍.

如果熵達到一極大級位，那將意味著宇宙的熱寂(heat death).此時，將無能量的流動，因為一切都處于同一溫度之下，從而生命和任何變化過程都不可能發生.雖然黑洞提升了宇宙的總熵，但不清楚的是它們是否會加速宇宙達到熱寂.美國俄勒岡大學的物理學家許斯蒂芬(Stephen Hsu)說:“熱量的流動使整個宇宙的溫度趨于平均，但超大質量黑洞對熱流的貢獻并不是很多的.”

事實是這些黑洞在通過發出霍金輻射(Haw king radiaion)慢慢蒸發，粒子在靠近它們的邊界產生.這種輻射能夠導致宇宙熱寂.但對于一超大質量黑洞要將近10102年才能把自己蒸發光.許斯蒂芬說：“那些黑洞內部的熵實際上是永遠地閉鎖在那里的.”這樣，在恒星燃盡和它們的物質衰變很久之前，我們或許就能達到一個接近于熱寂的狀態.

注：①按Rachel Courtland ,Quantum amnesia gives time its arrow,New Scientist(29 August 2009),11編譯

②按Rachel Courtland ,Mammoth black holes push universe to its doom,New Scientist(03 October 2009),8編譯

(瑞 林)