为什么一滴墨水在水中扩散以后再也不会自动聚集起来

在日常生活中，扩散是一种很普遍的物理现象。例如，把一滴黑墨水放进一杯清水中，经过一段时间以后，墨水和清水完全混合在一起，原来透明无色的清水变成了稍微被染黑了的水。又如，把打开盖子的香水瓶放在一个紧闭门窗的房间里，不一会儿，整个房间就会弥漫着香水的气味。
扩散现象起因于分子的无规则热运动。当一滴墨水滴人一杯清水中，一开始，墨水分子聚集在一个区域的位置上，后来由于墨水分子与水分子发生激烈碰撞运动，墨水分子就均匀地分布到整个容器的空间区域上。香水分子的扩散也是如此。种种扩散现象告诉我们，扩散总是自发地从一种比较有序的状态(例如墨水和清水有一定的分界面)变化为无序的状态(例如两种物质完全混合)。
为什么扩散总是自发地从有序变为无序呢?原来，有序状态出现的可能性远远小于无序状态出现的可能性。为了说明这个扩散的本质，让我们假设有一个封闭的盒子，盒子的左半部放有三个气体分子，右半部没有气体分子。
由于气体分子的无规则运动，这三个分子在整个盒子的分布有八种可能。在这八种可能中，三个分子全部在左半部或右半部的有序状态只有两种，而三个分子中一个处在左半部(或右半部)另外两个处于另一半的相对无序状态却有六种。因此，就三个分子而言，出现无序状态的可能性是出现有序状态可能性的3倍。显然，分子数目越多，出现均匀分布的无序状态的可能性越大。一滴墨水或一滴香水中包含的分子数达上千亿个，因此，当这些分子扩散时，出现均匀分布的可能性远远大于聚集在某个局部位置上的可能性，这就是我们通常观察到的种种扩散现象总是自发地趋于均匀，趋于无序的原因。
从理论上讲，既然是无规则热运动，那么，已经扩散的墨水分子总会有某一时刻仍然聚集在一起，重新恢复一滴墨水的形状。但是实际计算表明，人们等待这种可能性出现的时间大大超过宇宙的年龄，因此，一滴墨水在水中扩散以后，实际上是不可能自动聚集起来的。

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