宇宙中的「熵」到底是什麼?又是什麼能量控制著「熵」?

2020-12-26 宇宙科普檔案

為何生命最終都會走向死亡?這是一個每個人都知道,卻又不知道的問題。其實,不僅僅是生命。地球,乃至整個宇宙都是向死而生的,這是宇宙的基本定律。誰,都無法改變。

曾有很多人有過這樣的疑問:「宇宙的終極到底是什麼?」其實沒有人知道,或許是在可觀測宇宙之外還有更大的宇宙。又或許有多元宇宙的存在,還有很多人認為,我們所處的宇宙僅僅是一個小的不能在小的細胞。而人類乃至地球連一個細菌都算不上。但如果按照科學家的理論來講,宇宙的終極或許就是一個叫做「熵」的東西。

「熵」是什麼?

大部分人不知道「熵」是什麼。而「熵」的概念又異常的強大且不那麼容易理解。在19世紀初期,物理學家們發現,使得世界運轉的動力是能量,並且成功地發現了能量守恆定律。既能量的總和是不變的。但有一個問題卻始終得不到解決,那就是能量永遠無法百分之百的轉換。他們嘗試了千萬種方法,也無法將能量損耗降低為零。因此,科學家們將那些在轉換過程中浪費掉的,無法再利用能量稱為「熵」。

世界上不存在永動機

後來,這個概念被總結為熱力學第二定律,既能量轉換永遠會產生「熵」。也就是說,世界上絕不可能存在永動機。說的簡單一點,「熵」可比喻為混亂度,在熱力學第二定律中已經指出,所有的事物最終都會趨於「熵」值最大化。也就是說,如果不施加外力的影響,事物永遠會向著更混亂的狀態發展。

為什麼汽車放著不動跟容易壞?為什麼房屋不打掃會越來越髒,為什麼世間好物不堅牢?彩雲易散、琉璃脆。正是因為想要維持美好的狀態是需要能量的,如果沒有能量的介入,美好的狀態可能很快就會結束。生命亦是如此,當一個生命誕生的時候,即是他的「熵」值開始慢慢增大的時候。而維持生命的食物即為對抗「熵」值的能量。也就是說,自始至終,你都在對抗死亡。我們只能儘可能減少「熵」值增加的速度,卻無法讓它徹底停下來。當「熵」值達到某一臨界點時,生命也就走到了終點。而我們能控制的,只是速度的快慢而已。

無法消除的「熵」

同樣的道理,人類的文明也是如此。從人類的祖先第一次學會火焰的使用,到如今科技的高速發展。從某種層次上來講,人類社會並非一定變得更進步,更文明。相反的,人類如果宇宙中的其他事物一樣,最終只會變得越來越無序、越來越混亂。為什麼,高科技的發明,新能源的使用。其實只是在用另一種方式來壓制「熵」的積累。

我們需要能量,讓世界穩定而有秩序的發展。而這,就需要付出代價。比如垃圾汙染、全球變暖、物種滅絕等等。物理學家告訴我們,「熵永遠無法消除」。我們只能為了讓局部變得有序,而把混亂轉移到其他的領域。

在日常的生活中,我們經常聽到這樣的一種說法:「你看,這老物件就是耐用,這麼多年了還可以繼續使用」。類似這樣的說法聽起來似乎很有道理,但是是否有人想過為什麼老物件耐用?其實老物件和現在的物件一樣,都會有使用壽命。而那些在使用過程中壞掉的,無法再使用的。早就被人們摒棄了。留下來的都是很多年的物件。因此給人們一種老物件耐用的錯覺。我想這應該就是對「熵」最好的解釋了吧。雖然我們不能阻止它的增長,但是可以盡最大的努力延緩它增長的速度。

對於「熵」,或許永遠都沒有答案

從科學家發現「熵」的那一刻起,也就預示著生命無法到達永生。所有的事物都會趨於混亂。從138億年前,宇宙大爆炸的那一刻起,宇宙就在向著混亂的方向發展。小到生命,大到天體。似乎所有的事情都是被提前安排好的一樣。每件事物的臨界點都是不同的,自然界中的動物,浮遊的生命只有兩天,而龜類卻能活幾百年。上升到天體的高度,太陽的壽命可以達到100億年。

100年對於宇宙來說,太過於短暫。但對於人類來說,似乎已經足夠漫長。按照「熵增」定律,宇宙在未來的某一個時刻,也將走向死亡。可這又讓人不禁思考,又是何種能量控制著「熵」?宇宙之外到底是什麼?可能我們永遠都得不到答案。

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