淺談人類對宇宙認知的改變,「熱寂論」是否會是宇宙的最終結局?

2021-01-09 量子探索

01科學的開端

人類的一生只有短短幾十年,漫長又短暫。如何在幾十年的時間內,尋找到人生的意義,是每個人的難題。隨著人類的科學逐步發展,我們對身邊的一切有了越來越多的了解,從第一次環球航行證明地球是一個球形,再到第一顆人造衛星升空,第一次登月,人類對宇宙的了解逐步深入。

隨著科學的進步,人類的疑問並沒有減少,反而越來越多。其實縱觀人類的歷史我們就可以發現,因為強烈的求知慾和好奇心,人類一直在不斷尋找著「答案」。我們想知道周圍的一切為何存在,也想尋找人類存在的意義。

簡單來說,從人類誕生開始,我們就在追尋這三個問題的答案。

我是誰?我從哪裡來?我要到哪裡去? 這三個問題被稱為哲學三大終極問題,目前無論是科學界還是哲學界,都沒有一個讓人絕對滿意的答案,在我們的歷史中,神學曾經鼎盛一時,就是因為信仰可以給人們答案,讓人類尋找到生命存在的意義,但是隨著科學的發展,人類的慢慢發現,神學並不能解釋一切,反而在限制著人類的發展。

1632年,伽利略在關於兩個主要世界體系的對話中,捍衛了自己的觀點,卻也引起了教廷的不滿,在神學盛行的年代,伽利略的研究被認為具有顛覆性,他提出的理論和聖經有極大的差異,因此伽利略被宗教裁判所審判,在軟禁中度過了自己的餘生。

伽利略的日心說和當時被認同的地心說,是兩種完全不同的宇宙理念,雖然從今天來看,這兩個理論都不正確,但是日心說的觀點遠比地心說要先進,而伽利略本人遠比我們了解的要偉大。

伽利略被稱為「觀測天文學之父」,被稱為「現代物理學之父」、「科學方法之父」、「現代科學之父 」

伽利略在神學鼎盛的年代站了出來,靠著一己之力和教廷掰了一次手腕,雖然慘遭失敗,但也開創了一個全新的時代,真相的大門已經被打開,總會有勇者去推開這扇門。

02時代的顛覆

一個多世紀後,1687年,牛頓發表了《自然定律》,描述了萬有引力和三大運動規律,一舉奠定了物理世界的基礎。值得注意的是,在當時神學仍然盛行,甚至牛頓本人也是一個虔誠的信徒。

同時,牛頓以萬有引力為基礎,顛覆了伽利略的日心說,指出太陽並不是宇宙的中心,人類開始了對宇宙的逐步認知,1823年,天文學家奧伯斯提出了一個問題,也被稱為奧伯斯佯謬,這個問題十分簡單——我們的宇宙為什麼是黑色的。

在我們的印象中,宇宙是無比璀璨的,無數的星辰閃爍,共同構成了美麗的銀河,但是真實的宇宙並沒有這麼美麗,並且宇宙中存在這麼多恆星,為什麼沒有把宇宙給照亮,地球的夜晚為什麼是黑暗的?

在當時,人們已經對宇宙有了初步的認知,但是主流的觀點認為,宇宙是一個靜止的空間,無限大且無限久遠,空間沒有盡頭時間沒有起點。可以看到這個觀點仍然受到了神學的影響,但是奧伯斯佯謬的出現,讓科學家再次產生了疑惑,如果宇宙真的是我們設想的一樣,那麼在宇宙中應該均勻的存在難以計數的恆星,這些恆星不斷釋放光線和熱量,應該把整個宇宙都照亮才對,而我們觀察到的宇宙卻是無比漆黑的。

為此有科學家提出疑問,有沒有可能我們的宇宙並不是靜止的,恆星也不是穩恆狀態的呢?關於奧伯斯佯謬的討論預示著人類現代宇宙學的開端,現在的膨脹宇宙模型中已經沒有奧伯斯佯謬這個問題存在。

靜態宇宙模型對於人類來說影響很大,在很多人的心中宇宙都是無限大且神秘的,但是對於科學家來說,如果宇宙真的是無限大且存在了無限久的時間,那麼人類永遠無法破解宇宙的奧秘。

21世紀,人類已經知道了宇宙的開端是138億年前的一場大爆炸,我們的宇宙空間從中誕生,並且開始不斷加速膨脹,如今宇宙空間的膨脹速度已經超越了光速,或許我們永遠無法探索全部的宇宙空間。

膨脹宇宙模型比曾經的靜態宇宙解決了更多的難題,但是也讓人心中出現了一個疑問,宇宙是否會無限膨脹下去呢?既然宇宙存在一個起點,是否也會有一個「終點」呢?

03宇宙的結局?

宇宙是否有結局?現代科學並不能給出完美的答案,因為我們對宇宙的探索不夠多,並且量子力學和宇宙中的高能天體在暗示我們,宇宙是一個多維的空間,甚至可能存在大量的平行宇宙。

當然,在科學界中也存在一個主流的觀點,大部分人認為,「熱寂論」或許就是宇宙的最終結局。

熱力學第一定律:「能量守恆」,熱力學第二定律:孤立系統中的熵不會減少,熱力學第三定律:絕對零度不可能達到

溫度的本質是物體分子熱運動的劇烈程度,因為分子不可能完全停止運動,在宇宙中總會有物質和能量相互影響,因此絕對零度不可能達到,因為在達到絕對零度時,分子就不再活動,「時間」就等於被靜止,一切都失去了存在的意義。

但是科學家也發現熱量不能自發地從低溫物體轉移到高溫物體,想要讓低溫物體變成高溫,就需要付出更多的能量,因此在一個封閉系統中,「熵」的總值總是在不斷增加的,想要熵減必然需要付出更多的能量作為代價。

如果把我們的宇宙看做是一個封閉的系統,那麼在未來的某一天,或許是數千億年後,宇宙已經停止了膨脹,熵的總值達到了最大,宇宙呈現出一片無窮的混亂,沒有任何有序的實體存在,但是對於宇宙本身來說能量仍然守恆,只是存在的方式十分混亂。

熱寂論中認為,隨著熱量的不斷轉移,宇宙終有一天會因為熵增,進入絕對零度,當最後一個恆星暗淡,分子不再運動,宇宙進入冰冷的永恆中,或許就是宇宙的結局。

04或許還有希望

如果熱寂論真的是宇宙的最終結局,確實讓人感覺有些細思極恐,但是目前的宇宙仍然處於高度有序狀態,或許宇宙只處於「新生兒」階段,空間暴漲期還會存在很久,而在這個時候,人類已經出現,並且建立起了一個耀眼的文明,假如在遙遠的未來,人類沒有滅絕,是否會成為宇宙的「拯救者」呢?

著名的物理學家薛丁格認為,生物以「負熵」為食,生物的存在遠離熱力學平衡,會不斷的造成環境中的熵增加,就拿地球為例,人類的活動導致了地球溫室效應加劇,環境越發惡劣。

如果生命長時間存在,最終就會因為肉體的熵達到最大而死亡,這是一個無法阻止的必然過程,但是生命從宇宙中誕生,必然會出現智慧文明,就像是人類一樣,我們面對宇宙進入熱寂的結局並不會認命,而是會不斷的研究和探索,尋找解決問題的方法,或許生命的誕生本就是為了拯救宇宙。

當然,也有很多人並不認同熱寂論,現代物理學指出,我們的宇宙可能是一個多維空間,其他空間的維度我們無法理解,因此我們並不能確認其他維度也會和我們的四維時空一樣,存在開端和結局。

或許,一切本就沒有意義,只是人類的自作多情賦予了一切意義。

相關焦點

  • 宇宙最終的結局會是什麼?
    宇宙從而何來,最終又會如何發展,這是人類的終極問題之一,不過我們在科學的角度,已經可以試圖回答這個問題。物理定律描述了宇宙運行的方式,科學在不斷發展,人類發現的物理定律也在不斷更新,比如300多年前牛頓提出萬有引力定律,能很好地描述天體的運行規律,但後來科學家發現,萬有引力定律也不是最基本的定律,萬有引力定律只不過是廣義相對論在弱場下的近似而已。
  • 宇宙問題是人類自身的問題,關於宇宙的認知人類可能犯了本質錯誤
    儘管現在科學發展到了一定的地步,人類也有很多知識積累了。而且通過望遠鏡之類,也觀察大了很多現象。很多科學知識能夠大體解釋人類生活中的現象,也基本能夠使人們運用著方便自己的生活。但是,不得不說人類對宇宙的認知還只是一點,而且很可能人類的認知是錯誤的。
  • 宇宙的黑洞最終結局是怎樣?宇宙的白洞最終結局是怎樣?
    要了解黑洞、白洞的最終結局,我們要搞清楚它們的概念、形態和相互關係。這當中,或許就與暗物質有著千絲萬縷的聯繫,是以暗物質形式進行轉換。 暗物質,是理論上提出的一類有質量、不可見的物質。
  • 人類最終會死亡,那麼宇宙會不會毀滅呢?
    不僅僅是人類,地球上所有物種,乃至宇宙萬事萬物最終都會走向死亡,走向終結,這也是大自然的基本規律,任何人都阻止不了。生老病死是生命避免不了的過程,事實上不僅僅是生命本身,非生命的事物也是如此,雖然非生命的東西不會「死亡」,但最終也會消失。
  • 宇宙的結局?「熱寂」「大撕裂」還是「宇宙永動機」
    要談宇宙的結局,首先要談宇宙是什麼?第一種:主流的說法,宇宙是萬物的總稱,是時間和空間的統一。宇宙是由空間、時間、物質和能量(包括暗物質及暗能量),所構成的統一體。(最新結果顯示:宇宙整體構成比例——70%暗能量,26%暗物質,4%普通物質。
  • 紀錄片《宇宙的構造》|顛覆時間、空間、認知……要看!
    宇宙孕育萬物,它既是一個龐大的載體,同時也在不斷進化、改變著我們的世界。普通人對宇宙對認知,可能更多來自於書本和科幻電影。
  • 宇宙的外面是什麼?科學家給出答案,可能很難讓人相信
    從理論上來看,這個奇點製造的引力場應該快形成一個黑洞最終消失才對,可是這個奇點卻開始不斷膨脹,還經歷了一個「暴漲」階段,用現有的理論是無法解釋的,因此有人懷疑,宇宙本身可能就是一個「黑洞」。如果認為宇宙永恆存在,並且一直靜止,就不需要考慮宇宙未來的演化,但是現在的研究告訴人類,宇宙存在一個「開端」,也就是宇宙大爆炸,那麼科學家就需要研究宇宙未來的演化,因為很可能在未來的某一天,宇宙會迎來一個「結局」。宇宙的外面是什麼?
  • 人類未來的結局如何?科學家:要麼走向滅亡,要麼走向宇宙
    你是否想過這樣一個問題,就是人類未來的結局到底如何?科學家們預測,人類未來的結局只有兩種,要麼走向滅亡,要麼走向宇宙,開啟「星際移民」。地球曾經經歷過五次生物大滅絕事件,主要跟地球環境變化因素有關係。在地球過去的數十億年的時間裡,不管是地球大陸的分裂,或者是地球氧含量的變化,又或者是太陽活動改變了地球溫度,都會讓地球環境發生惡化。地球為什麼會出現生命?因為地球處於太陽系的「宜居帶」,所以地球就會生命並且延續至今。但是地球的環境不可能永遠適宜,隨著地球溫度和環境的變化,未來很可能就會出現第六次生物大滅絕事件。
  • 阿西莫夫《最後的問題》宇宙的熵增是否真的無解?
    這種寫法使得讀者始終帶著對最終結局的好奇,跟隨著人類文明一起大跨度的前進,這就是科幻作家如何幫助你脫離沉重的現實引力,給你的想像力插上翅膀,一起飛向宇宙和文明的邊緣地帶。每段故事環境的變化雖只是表象,卻使讀者更好的融入情節,隨著每一段中不同歷史時期的角色一次又一次的叩問,不斷被勾起好奇心,等待著終將到來的結局,期待著宇宙「最後的問題」將被如何解答。整篇文章的力量註定聚焦在結局上。 故事最終也迎接了這個時刻的到來。人類最後一次問AC最終的熵問題,此時AC已完全存在於超空間(hyperspace)中,但仍然無法回答。
  • 宇宙在加速膨脹,會有停止的一天嗎?最後的結局會如何?
    而宇宙的不斷膨脹卻是能夠找到證據的,因為科學家通過天文望遠鏡的觀測發現,星系正在不斷遠離我們,離地球越遠的星系,遠離我們的速度也越快。這是宇宙膨脹最有力的觀測證據,而宇宙的膨脹又讓我們不得不思考另外一個問題,那就是宇宙的外面會有什麼?可能有人回答:宇宙沒有外面之說。可是這種認知很明顯沒有得到許多人們的認可。
  • 宇宙的熵增是否真的無解?解讀阿西莫夫《最後的問題》
    這種寫法使得讀者始終帶著對最終結局的好奇,跟隨著人類文明一起大跨度的前進,這就是科幻作家如何幫助你脫離沉重的現實引力,給你的想像力插上翅膀,一起飛向宇宙和文明的邊緣地帶。這本小說就是基於「熱寂說」而創作的,熱寂說是把「孤立系統中熵恆增」的理論向全宇宙做終極推廣得出的,是19世紀提出的對宇宙最終命運走向的其中一種猜想。每段故事環境的變化雖只是表象,卻使讀者更好的融入情節,隨著每一段中不同歷史時期的角色一次又一次的叩問,不斷被勾起好奇心,等待著終將到來的結局,期待著宇宙「最後的問題」將被如何解答。整篇文章的力量註定聚焦在結局上。
  • 宇宙中有哪些細思極恐的事情?人類對宇宙的終極三問就讓人絕望
    人類對於宇宙的探索和認知還是非常有限的。因此,宇宙中讓人細思極恐的事情太多了。我們不必去想宇宙中的一些恆星體積是太陽的多少億倍,也不去想一個星系包含了多少億顆恆星,單單只想人類對宇宙的三個基本問題,就讓人細思極恐、感到絕望。
  • 如果人類是宇宙唯一智慧文明,我們是繼續探索宇宙還是保持現狀?
    於是,很多人對外星文明是否存在的問題產生了懷疑,在很多人看來,地球生命以及人類的存在,其實已經是外星文明存在的最好證據。科學家通過進化論認知到了地球生命的起源,也認知到了人類的起源。那麼地球生命的起源很複雜嗎?其實站在大自然的角度一點都不複雜,在40億年前,地球生態系統形成之後,有機物在海洋的溫泉位置開始演化形成了早期的簡單生命。
  • 宇宙中沒有氧氣,為啥星球碰撞還會燃燒?聽完科學家解釋恍然大悟
    在人類的常識中,在沒有氧氣的真空中,火焰是無法燃燒的,就連飛入太空中的探測器,在必要時,也必須用儲備在氧氣倉中的液氧來助燃,但是在宇宙的真空環境下,真的無法燃燒嗎?那麼恆星是如何在宇宙中燃燒的?小行星撞擊沒有大氣層的行星時,為什麼也會掀起巨大的爆炸?
  • 宇宙的結局會是怎樣?會坍縮成黑洞嗎?「熱寂」又是怎麼回事?
    宇宙的結局會是怎樣?會坍縮成黑洞嗎?「熱寂」又是怎麼回事?宇宙作為人類生存的空間,廣袤無垠,尚且還有許多未知的秘密等待著人類的探索。而關於宇宙的最終命運,宇宙的結局會是如何,也引來了許多的科學家的種種猜測。我們生活的宇宙到底結局會是什麼樣?它最後會不會坍縮成為一個黑洞?
  • 宇宙之外到底是什麼?我們人類真的了解宇宙嗎?
    宇宙外面是什麼這個確實是哲學問題而不是科學問題。是人們常搞錯而已。宇宙就是一切時空質能的空間。沒有外面,連時空質能都沒有的何來外面?宇宙之外是什麼?目前還不知道!1千多年前人類也不知道地球是圓的呀!人類在進步或許不久的將來就有答案了!或許答案很簡單!就像看一個很神秘的魔術,一旦知道答案卻很簡單無聊了!說不定不久的將來人類看到了宇宙之外並不像我們想像的那麼神秘。
  • 它是宇宙中最常見,卻超出人類認知的存在,美麗異常
    星辰璀璨,自古以來就是人類想像的終極。在宇宙中,有一種非常常見的存在,但人類迄今為止,都沒辦法對其深刻了解,因為這已經超出了人類的認知。它就是在宇宙中無處不見的星系。比如哈勃望遠鏡拍到的小獅座星系。我們都知道天上有個獅子座,但其實天上還有個小獅座。
  • 宇宙未來的三種結局:「大撕裂」、「大凍結」和「大反衝」
    宇宙未來的三種結局:「大撕裂」、「大凍結」和「大反衝」我們知道宇宙有「誕生」,那麼必然也有一個「毀滅」的結局。那麼宇宙為什麼會毀滅呢?宇宙最終又會怎樣地毀滅呢?宇宙毀滅後會「永遠」地消失嗎?我們人類屆時又該如何避免滅亡的結局?這些都是我們目前無法回答的問題。
  • 宇宙的盡頭到底有什麼?專家研究表明,宇宙最終結果可能有三種!
    宇宙的盡頭到底有什麼?科學家研究表明,宇宙最終結果可能有三種!人類追求科學真理的動力一直從未停止,宇宙是什麼時候誕生的?宇宙到底有多大?宇宙未來的發展又會是怎樣的?在學術界中有很多的說法。不過比較有趣的是,愛因斯坦曾經發現宇宙是非穩定的狀態。但是他當時受主流科學家們的影響,認為宇宙其實是處於靜止的。蘇聯的物理學家就曾發現了宇宙是膨脹的。並且他認為宇宙的存在很有可能就是由原生原子膨脹爆炸產生的。而在研究過程中,所有的證據似乎都指出了宇宙在過去,曾經發生過一次驚天的大爆炸,或許我們生存的宇宙,時間和空間都是源於那次爆炸。
  • 比超級人類更可怕的,是宇宙的結局…
    如果有一天,當我們最終掌握了量子引力的奧秘,我們完全理解了宇宙的誕生,那都是因為我們站在了霍金的肩膀上。有人說,霍金是愛因斯坦之後,人類最偉大的物理學家。巧的是,霍金去世的那一天,正是愛因斯坦的生日。而他出生的那一天,正是伽利略去世 300 周年的紀念日。