0:00:06.875,0:00:10.453
在化學和物理學中有個關鍵概念

0:00:10.453,0:00:15.293
有助於解釋是此非彼的物理現象

0:00:15.293,0:00:16.849
冰為什麼會融化？

0:00:16.849,0:00:19.279
奶油為什麼會在咖啡裡散開來？

0:00:19.279,0:00:22.529
為什麼穿了孔的輪胎會漏氣？

0:00:22.529,0:00:27.039
這是「熵」的概念，非常難以理解

0:00:27.039,0:00:31.879
有個說法常把熵[br]用來衡量不規則的程度

0:00:31.879,0:00:35.739
雖然合宜，卻很容易誤導

0:00:35.739,0:00:38.511
例如，下列哪種情形比較不規則呢？

0:00:38.511,0:00:43.469
一杯碎冰，還是一杯室溫的水？

0:00:43.469,0:00:45.373
大多數人認為冰比較不規則

0:00:45.373,0:00:49.069
但實際上冰的熵值比水低

0:00:49.069,0:00:52.898
另一種理解熵的方法是透過機率

0:00:52.898,0:00:57.290
雖或不易理解，但請耐心內化

0:00:57.290,0:01:01.260
就會更理解熵

0:01:01.260,0:01:03.661
想像兩小塊固體

0:01:03.661,0:01:07.541
各自有六根原子鍵

0:01:07.541,0:01:12.781
這模型裡的能量存在固體的原子鍵裡

0:01:12.781,0:01:15.232
可以把原子鍵想成簡單的能量容器

0:01:15.232,0:01:20.070
裡面裝著不可分割的[br]能量單位「量子」

0:01:20.070,0:01:24.601
固體的能量越高就越熱

0:01:24.601,0:01:26.802
這兩個固體

0:01:26.802,0:01:30.552
有許許多多的能量分佈方式

0:01:30.552,0:01:34.592
而各自的總能量不變

0:01:34.592,0:01:38.502
每一種能量分佈方式稱為一「微態」

0:01:38.502,0:01:43.341
假如固體甲有六個量子，而乙有兩個

0:01:43.341,0:01:47.832
那麼就共有 9,702 種微態

0:01:47.832,0:01:52.861
當然還有其它分派八個量子的方式

0:01:52.861,0:01:57.833
例如，固體甲擁有八個量子[br]而固體乙一個也沒有

0:01:57.833,0:02:00.872
或者甲乙各分一半

0:02:00.872,0:02:04.154
如果假設每種微態發生的機率相等

0:02:04.154,0:02:06.794
就會看到某些能量分佈狀態

0:02:06.794,0:02:10.543
發生的機率高過其他狀態

0:02:10.543,0:02:14.184
原因是它們的微態總數比較多

0:02:14.184,0:02:20.143
熵直接衡量每種能量分佈狀態的機率

0:02:20.143,0:02:22.073
呈現出的是

0:02:22.073,0:02:26.843
這兩個固體的能量最分散的時候

0:02:26.843,0:02:28.924
熵值最高

0:02:28.924,0:02:30.474
一般而言

0:02:30.474,0:02:34.853
可把熵想成是能量散佈的指標

0:02:34.853,0:02:37.893
低熵值代表能量集中

0:02:37.893,0:02:41.623
而高熵值代表能量分散

0:02:41.623,0:02:45.765
為要理解怎樣用熵解釋自發過程

0:02:45.765,0:02:48.075
像是熱的物體冷卻下來

0:02:48.075,0:02:52.434
必須看能量的動態流動

0:02:52.434,0:02:54.935
實際上，能量並非靜止不動

0:02:54.935,0:02:58.065
而是持續在相鄰的原子鍵中移動

0:02:58.065,0:03:00.206
隨著能量移動

0:03:00.206,0:03:02.955
能量的分佈跟著改變

0:03:02.955,0:03:05.085
根據微態的分佈

0:03:05.085,0:03:07.076
有 21％ 的機率

0:03:07.076,0:03:13.595
後來會進入能量最分散的狀態

0:03:13.595,0:03:17.357
有 13％ 的機率回到初始狀態

0:03:17.357,0:03:22.857
還有 8% 的機率[br]固體甲會增加能量

0:03:22.857,0:03:27.525
再次重申，因為分散能量

0:03:27.525,0:03:30.338
高熵值的微態總數[br]比能量集中的還多

0:03:30.338,0:03:32.558
因而能量趨向分散

0:03:32.558,0:03:35.509
這就是為什麼把熱的物體[br]和冷的物體擺一起

0:03:35.509,0:03:40.420
冷的會變熱，而熱的會變冷

0:03:40.420,0:03:41.867
但是同一個例子

0:03:41.867,0:03:47.116
也有 8％ 的機率[br]熱的物體會變得更熱

0:03:47.116,0:03:51.427
為什麼現實生活裡沒發生這種情形？

0:03:51.427,0:03:54.177
原因在於系統的規模

0:03:54.177,0:03:58.057
我們的模型假設[br]只有六根原子鍵的固體

0:03:58.057,0:04:03.938
如果增加到 6,000 根原子鍵[br]和 8,000 個單位能量

0:04:03.938,0:04:07.527
初始狀態仍是甲有四分之三的能量

0:04:07.527,0:04:10.127
而乙有四分之一的能量

0:04:10.127,0:04:14.337
就會發現甲自發獲得更多能量的機率

0:04:14.337,0:04:17.247
是個這麽微小的數字

0:04:17.247,0:04:22.308
日常熟知物體的粒子數遠比這多得多

0:04:22.308,0:04:25.920
所以現實世界裡[br]熱的物體變得更熱的機率

0:04:25.920,0:04:28.011
小得荒謬

0:04:28.011,0:04:30.409
乃至根本不會發生

0:04:30.409,0:04:31.528
冰塊融化

0:04:31.528,0:04:32.918
奶油和咖啡混合在一起

0:04:32.918,0:04:34.676
輪胎放氣

0:04:34.676,0:04:39.942
都是因為這些狀態的能量[br]比原先狀態的更分散

0:04:39.942,0:04:43.630
並不是某種神秘的力量[br]驅使系統傾向微調至更高的熵值

0:04:43.630,0:04:48.928
而是因為統計上高熵值更可能發生

0:04:48.928,0:04:52.480
這就是為什麼熵又被稱為時間之箭

0:04:52.480,0:04:56.739
如果有機會分散能量，就會分散能量