本文在性質(zhì)上是一篇隨筆，如果你發(fā)現(xiàn)又什么地方寫得不妥，留言在評(píng)論里好了。

每當(dāng)有“硬科幻”題材的電影熱映，較真科學(xué)的觀眾和沉迷幻想的觀眾就一定會(huì)吵起來(lái)，爭(zhēng)執(zhí)那些不符合科學(xué)規(guī)律的細(xì)節(jié)究竟是創(chuàng)作的失敗還是藝術(shù)的必須，然后一定會(huì)有人憤慨地詰問這樣一句話：既然這么嚴(yán)格，那為什么不讓科學(xué)家寫科幻算了呢？

提起此事并不是要給爭(zhēng)吵中的哪一方助陣，但這個(gè)詰問的確沒有看上去那樣理所當(dāng)然：科學(xué)家不是小說(shuō)創(chuàng)作的理想群體，乃是因?yàn)樗麄兺ǔ]有接受過(guò)系統(tǒng)的寫作訓(xùn)練，不擅長(zhǎng)講故事，而不是因?yàn)榭蒲猩钍顾麄冏兊脵C(jī)械刻板，缺乏想象力。

恰恰相反，科學(xué)使人站在認(rèn)知與未知的邊界上，富有創(chuàng)造性的想象是他們必不可少的素養(yǎng)，歷史上那些最杰出的科學(xué)家因此提出的天馬行空的奇妙幻想，恐怕比最硬的硬科幻都更加耐人尋味，而其他科學(xué)家在找“硬傷”中發(fā)揮的聰明才智也同樣結(jié)出了累累碩果，給我們帶來(lái)許多重要的啟示。

比如說(shuō)在過(guò)去的150年里，物理學(xué)家們一直都在思考一個(gè)裝在瓶子里的小妖精，發(fā)揮各自領(lǐng)域內(nèi)的聰明才智在他身上挑錯(cuò)，以保衛(wèi)物理學(xué)最重要的基本定律——這都是因?yàn)?867年，麥克斯韋針對(duì)剛剛確立的熱力學(xué)第二定律[1]，構(gòu)想了一個(gè)“麥克斯韋妖”的離奇設(shè)定：

有那么一個(gè)本領(lǐng)高強(qiáng)的小妖精，能偵測(cè)到每一個(gè)分子的速度，現(xiàn)在將它裝進(jìn)一個(gè)特制的瓶子里。這個(gè)瓶子內(nèi)部充滿了某種氣體單質(zhì)，被一道隔板分成了左右兩邊，使瓶子的左右兩邊沒有任何物質(zhì)能量交換，當(dāng)然，瓶子與外界也同樣沒有任何物質(zhì)能量交換。

隔板上還有一個(gè)只容一個(gè)氣體分子通過(guò)的小孔。那個(gè)小妖精就把守在小孔上，每當(dāng)速度快的氣體分子要到右邊去，或者速度慢的氣體分子要到左邊去，他都會(huì)放行，反之，他就封住小孔禁止分子通過(guò)。久而久之，左邊氣體分子的平均速度就會(huì)明顯低于右邊氣體分子的平均速度。

我們知道，微觀上的分子平均動(dòng)能體現(xiàn)在宏觀上就是溫度，那么小妖精的行為將使瓶子左邊的氣體越來(lái)越冷，右邊的氣體越來(lái)越熱，而他自己只負(fù)責(zé)把守通道而已，不受任何影響?？紤]到這個(gè)瓶子與外界沒有任何物質(zhì)能量交換，所以瓶中的熱量從低溫物體傳遞給高溫物體的同時(shí)沒有帶來(lái)任何其它變化，這徹底違背了熱力學(xué)第二定律。

更重要的是，小妖精在這整個(gè)過(guò)程中除了把自己縮小以外并未動(dòng)用過(guò)任何超自然力量，他對(duì)氣體分子所做的一切在原則上并沒有超出人類能力之外，那么我們完全可以設(shè)想未來(lái)的人類真的可以制造一臺(tái)“分子速度篩選機(jī)”，放進(jìn)瓶子里也能達(dá)到同樣的效果——那么這樣一來(lái)，熱力學(xué)第二定律豈不是被推翻了，第二類永動(dòng)機(jī)豈不就可以做出來(lái)了？

150年后的我們當(dāng)然知道熱力學(xué)第二定律經(jīng)受住了考驗(yàn)——否則這個(gè)定律早就不存在了——所以必然是麥克斯韋妖的離奇設(shè)想里存在著什么“硬傷”，但尋找這個(gè)硬傷的過(guò)程同樣是一波三折。

如今最廣為人知的反駁出現(xiàn)在1929年。匈牙利的猶太物理學(xué)家利奧·西拉德[2]正與他的導(dǎo)師愛因斯坦一起研發(fā)“愛因斯坦冷卻機(jī)”，期間提出了小妖精要比較氣體分子運(yùn)動(dòng)快慢，就必須測(cè)量分子的速度，測(cè)量就必將消耗能量，而這些消耗掉的能量總得有個(gè)去向，不會(huì)不帶來(lái)其它影響——這種反駁在未來(lái)的“分子速度篩選機(jī)”上體現(xiàn)得更加明顯：機(jī)器會(huì)在工作的時(shí)候發(fā)熱，不可能沒有變化。

接著是1956年，IBM的美籍法裔物理學(xué)家萊昂·布里淵[3]是個(gè)雷達(dá)專家，他進(jìn)一步明確了這一反駁：瓶子既然與外界沒有任何物質(zhì)能量交換，里面就是一團(tuán)漆黑。小妖精要測(cè)量氣體分子的速度，就必須設(shè)法以某種方式與分子相互作用，比如像雷達(dá)用無(wú)線電波偵測(cè)飛機(jī)一樣，向那些分子發(fā)射光子[4]，但與笨重的飛機(jī)不同，氣體分子太小了，很容易被光子攜帶的能量改變狀態(tài)，結(jié)果小妖精一邊在辛辛苦苦地篩選分子，另一邊卻把正在篩選的分子攪得更亂了[5]——這就像用臟水洗衣服一樣糟糕。

不過(guò)，如果保證每次用的臟水都比衣服干凈一點(diǎn)，多洗幾次總還是能把衣服洗干凈的——這就是布里淵工作的關(guān)鍵了：他比較了小妖精在分子篩選時(shí)更有效，還是在攪亂分子時(shí)更有效，答案遺憾地是后者。也就是說(shuō)，麥克斯韋妖辛苦工作的總成就非但不能增加瓶子兩邊的溫差，反而會(huì)均勻提高瓶中氣體的溫度，這是熱力學(xué)第二定律最鐘意的結(jié)果。

到此為止，麥克斯韋妖的問題似乎已經(jīng)得到了妥善的解決，但事情很快就有了重大的轉(zhuǎn)折：

[1] 熱力學(xué)第二定律由克勞修斯確立于1850年。

[2] 利奧·西拉德（Leó Szilárd，1898－1964），愛因斯坦的學(xué)生，曼哈頓計(jì)劃的促成者之一，自己雖然沒有直接獲得過(guò)諾貝爾物理獎(jiǎng)，但他構(gòu)想的電子顯微鏡和粒子加速器被他人落實(shí)后成就了兩項(xiàng)諾獎(jiǎng)。

[3] 萊昂·尼古拉·布里淵（Léon Nicolas Brillouin，1889－1969），法國(guó)物理學(xué)家，貢獻(xiàn)領(lǐng)域包括量子力學(xué)、大氣中無(wú)線電波傳遞、固態(tài)物理以及信息論。

[4] 這個(gè)雷達(dá)的比喻是本文為了方便讀者理解而作，并非布里淵自己的措辭。

[5] 沒錯(cuò)，這是量子力學(xué)中測(cè)不準(zhǔn)原理的一個(gè)應(yīng)用——在布里淵的時(shí)代，量子力學(xué)已經(jīng)建立起來(lái)了。???