熱力學定律
不可逆過程
不可逆過程(irreversible process)是任何無法單靠倒退播放來撤銷的真實變化——世界被永久地改變了。摔一個咖啡杯,它碎了;你永遠不會看到碎片自己跳回去拼好。把牛奶攪進咖啡,它混合了;它絕不會自己再分開。讓一個熱鍋在冷廚房裡冷卻;熱絕不會自發地流回去把鍋子重新加熱。你在日常生活中實際目睹的每一個過程,或多或少都是不可逆的。
從物理上看,只要過程涉及摩擦、擾流、不受約束的膨脹、混合,或熱越過有限的溫差流動,它就是不可逆的。這些全都會產生熵——那是對混亂程度、或能量散開程度的度量——所以系統加環境的總熵會「上升」,且再也回不來。這種單向的增加就是熱力學第二定律的內容,也正是它使得該過程若不從外界注入額外的功,就無法被逆轉。
不可逆性不是我們機器的缺陷,而是宇宙的根本特徵,並且和「為什麼時間看似只往一個方向流動」深深相連。你當然可以整理凌亂的房間、或把融化的冰重新結凍,但只能靠做功、並把更多的熵倒到別處去達成,所以總帳仍然上升。誠實的總結:局部的秩序是可以買到的,但代價永遠是整體更大的混亂。
把一塊 80°C 的熱金屬塊貼著一塊 20°C 的冷金屬塊。熱從熱端流向冷端,直到兩者達到相同的溫熱溫度。反過來——兩塊自發地「分回」80°C 與 20°C——永遠不會發生,因為那會使總熵減少。
熱會自動由熱流向冷,卻絕不由冷流向熱;這種單向性就是不可逆性。
不可逆並不表示系統永遠回不到舊狀態——你可以把水重新結凍——但你無法在不增加環境總熵的情況下辦到,所以整個宇宙作為一個整體從不倒退。
又稱
另見