Meir+Hemmo等

“时间之箭”是现代物理学中一个令人困扰的问题，它导致日常遇到的种种不对称性现象，例如把牛奶与咖啡混合很容易，但是把这个混合物重新分离极难做到。把一个玻璃杯摔碎很容易，但是把碎片重新整合成玻璃杯，几乎是完全不可能的。人总是越来越老，木材很容易烧成炭，凡此种种现象都是明显不可逆的。物理学家用热力学第二定律成功地描写这些宏观现象。但是人们发现这个定律与经典力学相矛盾。只有借助于在概率的基础上建立的统计力学才提供了理解这些现象的可能性。

1871年英国著名物理学家麦克斯韦在给朋友的信中提出一个称为“麦克斯韦妖”（Maxwell Demon）的非常有趣的物理设想，用来作为违反热力学第二定律可能性的一个反例。设想有一箱密封气体，被一个板隔离为两部分，一半温度较高，一半温度较低。如果拿走隔板，冷热气体会自然混合，最后会得到均匀混合的气体，温度介于原来的两个温度之间，这是符合热力学定律的。现在假设，隔板上开一个小孔，有一个“小妖”来控制它的关闭和开启。对从左边箱子来的分子，“小妖”只让运动速度很快的通过，反之，对于从右边来的分子，只允许速度较慢的通过。这样，左边箱子里的气体将不断变冷，右边箱子里的气体将不断变热。原本温度均匀的两半，就会由于麦克斯韦妖的作用，使得左边的温度比右边低，于是违反了热力学第二定律。

作者在本书中提供了统计力学的一种新的概念基础。……