Leonard Susskind　李奧納特·蘇士侃

弦論創(chuàng)始人之一，斯坦福大學理論物理研究院主任，著有《黑洞戰(zhàn)爭》（The Black Hole War）。

“你最心儀的那個深邃、美妙而優(yōu)雅的科學理論是什么？”對一位理論物理學家而言，這真是個棘手的問題。理論物理學包羅了世間所有深邃、美妙而優(yōu)雅的科學理論，并且世間還有許多闡釋與解答等待著從理論物理學中甄選出來。

就我個人而言，我所鐘愛的闡釋與解答都能以小明大、見微知著。在物理學中，這相當于一個簡單的方程式或是一個非常普通的原理。但我必須承認，世上還沒有任何一個方程式或原理能夠與達爾文的進化論并駕齊驅(qū)，它是以自私基因的機制來呈現(xiàn)的。在我看來，達爾文進化論擁有無可匹敵的物理學闡釋，它具有一種精確的必然性。其實，有很多人能比我更好地解釋進化論，所以我還是堅守在我最擅長的領域里吧。

作為一名物理學家，指引我的啟明星是路德維?！げ柶澛↙udwig Boltzmann）的熱力學第二定律。這個定律指出，熵永遠不會衰減。對19世紀末的物理學家們來說，這條定律完全就是一個悖論。大自然里的不可逆現(xiàn)象比比皆是，事物總是那么輕而易舉地就發(fā)生了，但絕無可能逆向反轉(zhuǎn)。然而，物理學的基本法則卻完全可逆：牛頓方程式的任何解答都能夠反向計算，并且其經(jīng)過反向計算后仍然是一個成立的答案。因此，如果熵增加了，物理定律會得出熵也必能降低。但實際經(jīng)驗則否定了這個結論。舉例來說，如果你看到電影里有反向進行的核爆炸，你很清楚這都是假象。作為一條法則，天地萬物只能按一個方向前行發(fā)展，不會反向而行。熵在增加。

玻爾茲曼意識到，作為熱力學第二定律的熵永遠不會衰減和牛頓的萬有引力定律或法拉第的電磁感應理論截然不同。玻爾茲曼第二定律是一條概率性定律，它與下面這個情況類似：如果你擲硬幣達到100萬次，得到硬幣正面的次數(shù)不會也是100萬次。顯而易見，這根本不會發(fā)生。但它可能會發(fā)生嗎？答案是肯定的。這并沒有違反物理學的任何一條法則。它真的可能嗎？實際上根本不可能。玻爾茲曼第二定律的構想與上述狀況非常相似。不是說熵不會衰減，而是強調(diào)熵很有可能不會衰減。但如果你在一個封閉的環(huán)境里待了足夠久，你最終將看到熵的確衰減了下來，這就像在非常偶然的情況下，粒子與灰塵會集合在一起，并形成一個組裝好了的炸彈一樣。這需要多長時間？根據(jù)玻爾茲曼的原理，答案是炸彈爆炸時所產(chǎn)生熵的指數(shù)。這是一個相當漫長的時間，遠比連續(xù)擲100萬次硬幣的時間還要長。

我給你舉個簡單的例子，雖說兩種情形的可能性都存在，但其中一種的可能性遠遠大于另外一種。假設我們來到一座高山的山頂上，這山頂非常狹小，如針眼一般。接下來，假設一個保齡球被放在這個針眼般的山頂上，一陣微風襲來，保齡球從山頂上滾落下來，最后你在山腳下接到了球。再然后，我們逆向反轉(zhuǎn)一下：保齡球離開你的手，又滾向了山頂，以無限的精準性到達了山頂，然后它停住了！這有可能會發(fā)生嗎？答案是肯定的。但實際上這真的可能嗎？絕對不可能。你必須有近乎完美的精準性才能保證把球放在山頂上，更不用說還能讓球在山頂上保持絕對平衡了。以上這個例子同樣適用于解釋炸彈那個例子。如果你能夠以足夠的精確性讓每個原子和粒子進行反向扭轉(zhuǎn)，那么你也可以讓爆炸物重新再自行組裝起來。但只要有一個單一粒子在運動過程中存在微小的誤差，你就會功虧一簣。

接下來是另一個例子：把一滴黑墨水滴到一缸水里。墨水慢慢彌散開來，最終讓這缸水變成了灰色。這缸灰色的水最終能否凈化，然后又成為一小滴墨水呢？這不是不可能，但可能性相當小。

玻爾茲曼是理解第二定律統(tǒng)計基礎的第一人，也是第一個清楚自己的構想存在不足的人。假設你來到一個水缸前，這水缸的水是自盤古開天辟地之時便注入的，且一直未被外界干擾。你注意到一個奇怪的事情，水中有一團墨水。你可能最先問的一個問題是：“接下來會發(fā)生什么？”答案是這團墨水肯定會擴散。出于同樣的原因，如果說在你發(fā)問的這一刻之前，最有可能發(fā)生了什么，答案還是與之前的一模一樣：這團墨水可能之前會比現(xiàn)在還要彌散。針對這個現(xiàn)象最可能的闡釋與解答應該是：一個散開的墨水滴僅僅是一個瞬間的波動。

事實上，我認為你根本得不到上述結論。一個更為合理的解釋是：不知為何，水缸在不久之前被注入了一滴墨水，墨水隨之擴散開來。理解墨水和水缸里的水同走一條“路”，構成了“初始條件”（initial condition）的問題。究竟是什么讓墨水在初始階段就濃縮在了一起？

在回答熵為什么會增加這個問題上，水和墨水起到了類比的作用。熵增加的原因在于它擁有增加的可能性，但是方程式則會表述為：熵也可能朝著過去的方向增加。為了理解這種方向感，就必須問一個玻爾茲曼曾提出的問題：為什么熵在開端時非常??？究竟是什么以一種如此特別的低熵方式創(chuàng)造了宇宙？這是一個事關宇宙論的問題，而我們?nèi)祟惸壳叭匀徊坏闷浣狻?/p>

在這篇文章里，我用自己最心儀的科學理論來開篇，又用自己最鐘愛的未解之謎來結尾。抱歉我沒有循規(guī)蹈矩，但所有睿智的解釋皆如此。解釋得越好，隨之而來的問題就越多。