週日下午,你把房間收好了。書放回書架,衣服掛進衣櫃,桌面清到只剩一盞燈。
到了週三,椅背上掛了兩件外套,桌上多了一疊信和三個杯子。沒有人故意弄亂它,你只是每天隨手拿、隨手放。
一百多年前,奧地利物理學家波茲曼(Ludwig Boltzmann)用一條公式寫下了這件事背後的道理。
一九〇六年九月,他在杜伊諾的旅館房間上吊。他花了大半生跟同行爭論原子是否存在。他死後幾年之內,佩蘭(Jean Perrin)的布朗運動實驗就證實了原子。他葬在維也納,墓碑上刻著那條公式,S = k log W。他的故事,我七月在 Threads 寫過。
S 是熵。熵常被說成「混亂」,公式裡的 W 講得更具體,它數的是同一個外觀底下,微觀上有多少種排法。
先把排法算一次。
拿四本書、一個書架來想。先規定整齊就是按書名筆畫由少到多排,這樣只有一種排法。四本書一共有二十四種排法,亂的佔二十三種。
換成十本書,排法一共有三百六十多萬種,整齊的還是只有一種。你每次隨手拿、隨手放,都等於在所有排法裡隨機換一個,落進亂的那一邊,幾乎是必然。
一杯熱咖啡放二十分鐘會涼,也是同一個原因。微觀的運動定律並沒有禁止周圍空氣的分子剛好一起撞向杯子,把散出去的熱送回來。熱回去的排法存在,只是佔的比例太小,小到宇宙的年紀都不夠等它發生一次。
那為什麼還有東西能一直整齊?
一九四四年,物理學家薛丁格(Erwin Schrödinger)出了一本小書《生命是什麼?》,書裡有一章專門問這件事:如果所有東西都往亂那邊走,生物怎麼能維持幾十年的精密結構?他的答案是,生物吃進去的食物是有序的東西,排出去的熱和廢物是無序的東西。身體裡的秩序,是拿外面更多的混亂換來的。
秩序可以存在,只是要一直付能量去維持。
放回生活裡,這條公式有三個用法。
第一個,東西少一點,亂的排法就少很多。四本書是二十四種,十本書是三百六十多萬種,東西每多一樣,可能的亂法是乘上去的。給每樣東西一個固定的位置,也是同一個道理,放回去的時候只剩一個選項,不用每次重新想。
第二個,每天付一點,比一次付一大筆省力。收件匣清空之後,隔天早上又有新信進來。它亂回去的速度,等於你收信的速度。信堆得越多,要找一封、要決定一封,都越花時間,所以每天花五分鐘處理,比月底花一個下午大掃除輕鬆。(現在用AI處理更加容易~)
第三個,在東西進門的時候付。信一拿進門就決定丟還是留,外套一脫下就掛回去,在入口花十秒,比之後在一整堆裡找一件省事。
身體、外語、很久沒聯絡的朋友也一樣,一停手就開始散。
你家有沒有一個一直整齊的角落?
可能是廚房的流理台,可能是某個人的書桌。它能一直整齊,是因為有人每天在付那筆維持費,也許是你,也許是家裡另一個人,只是從來沒有人算過每天要花幾分鐘。家裡有這樣一個人的話,可以把這封信轉給那個人,順便說聲謝謝。
功勞有時會記到別人名下。波茲曼墓碑上那條公式裡的 k,他自己生前沒有寫過。引入它、算出它數值的是普朗克(Max Planck)。普朗克在一九二〇年的諾貝爾演講裡特地提了一句,這個常數常被叫做波茲曼常數,但據他所知,波茲曼本人從來沒有引入過它。
你生活裡哪一樣東西,是你一停手就開始散的?直接回這封信告訴我。
下週日講天擇,還有一種蛾,怎麼在煤煙年代從多數是淺色,變成多數是深色。
延伸閱讀:《七堂極簡物理課》第六堂,講熱為什麼只會從熱的東西流向冷的東西;薛丁格《生命是什麼?》第六章,講生物怎麼靠吃進秩序活下去;《深奧的簡潔》,講秩序怎麼在有能量流過的地方長出來。