宇宙 一条让人绝望的物理定律,科学家宁愿自己没发现它
每一条物理定律都是经过人类多年研究和反复观察论证后得到的“结论”,这些物理定律在生活中任何一个地方都适用,就算在宇宙中这些定律也不会发生变化,除非小于普朗克提出的量子尺度,或者是进入更高的纬度中,否则人类的物理定律就是宇宙中的“真理”,至少在目前人类的观察中,可观测宇宙内人类的物理定律都同样适用。但是在众多物理定律中,有这样一条物理定律:“熵增定律”,它被称为“最让人绝望的物理定律”,很多物理学家宁愿没有发现这个定律,因为这个定律或许说出了宇宙的最终结局——热寂,以及所有生物共同的归宿——死亡。
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早在公元前1200年,在印度就出现了关于“永动机”的设想,这种想法随后传向全世界,此后的时间内,有很多人试图制造“永动机”但是没有一个人成功,直到文艺复兴时期,达芬奇也尝试制造永动机,毫无疑问的是,达芬奇也遭遇了失败,他并没有再尝试,而是直接指出“永动机不可能实现”。不断的有人用各种方法尝试制造出所谓的“永动机”,但是没有一个人成功,到了十九世纪中期,科学家总结出了“热力学第一定律”——能量守恒定律,彻底杜绝了一类永动机诞生的可能性。
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但是科学家并没有彻底放弃制造永动机的想法,毕竟成功制造永动机就等于可以获得无穷无尽的能源,于是一部分科学家开始尝试制造“第二类永动机”,在科学家的想象中,这种永动机可以直接从大自然中汲取热能,比如从海洋,大气或者宇宙中汲取热能,将获取的热能作为永动机的能源。可是在不断的尝试下,第二类永动机并没有被制造出来,反而让科学家总结出了热力学第二定律,热力学第二定律有很多描述方法,比如:不可能从一个单一的热源中汲取热量,并把这些热量转化为能量还不产生任何影响,换句话来说,热力学第二定律证明了“第二类永动机不可能实现”。
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热力学定律除了描述为第二类永动机无法实现,还可以描述为“孤立系统中的熵不会减少”,可以用公式S =∫dQ/T或ds = dQ/T表达。熵增定律被爱因斯坦称为“科学定律之最”,足以证明这个定律的重要性,“熵”的含义是“混乱程度”,一个封闭系统内的能量和物质越混乱就代表熵值越高,而热力学第二定律指出,任何封闭系统中的熵都会不断增加,同时熵增的过程是不逆转的。
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比如一块石头会时间的流逝失去棱角,燃料会因为各种原因被燃烧,因为能量守恒定律存在,对于宇宙本身来说,燃料燃烧后的能量总值没有变,只是“熵”在不知不觉中增加了。著名的物理学家薛定谔指出,生命的本质其实也是一个不可逆转的熵增过程,所有的生物都不断的以负熵为食,人类吃下食物和水,用来抵消肉体的熵增,因为人体是一个“开放系统”,可以从外部获取负熵让系统内熵的总值维持不变甚至是降低。
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就算生命以负熵为食,也仍然要面对熵增的命运,所有生物都会迎来“死亡”,幸运的是生物可以不断繁衍后代,根据环境的变化做出调整,但是从宏观来看,生物的存在导致了其他系统的熵增,比如人类的发展导致环境的恶化,以及全球性的温室效应,就可以被视为“熵增”。很快就有科学意识到,宇宙本身不就是一个“封闭系统”吗?熵增定律是否意味着在遥远的未来,宇宙中的熵也会不断增加,直到宇宙中的熵达到极限,变成一团混沌的虚无?这样的想法让不少人感到绝望,所以“熵增定律”才会被称为最让人感到绝望的物理定律,以至于一些科学家宁愿没有发现它。
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科学家甚至想在设想违反熵增定律的可能性,比如“麦克斯韦妖”,一种假想中存在的妖怪,这种妖怪可以控制单个分子的运动,从而避免熵增,制造出第二类永动机,但是很快这个设想就被其他科学家否决了。宇宙源自一场奇点大爆炸,奇点的存在是高度有序的,爆炸的过程和宇宙的膨胀其实就是熵增的过程,这足以证明我们的宇宙会在很长一段时间内持续熵增,宇宙的未来真的是走向热寂,直到“熵”的总值达到最高吗?并不一定,因为科学家也无法确认宇宙就是一个封闭系统。你认为宇宙的结局是什么?欢迎在下方留言讨论!
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