星雲形成星系,從無序到有序,是否是熱力學熵增理論的反例?

2020-08-22 霹靂火76228767

熵增理論

熵增原理就是孤立熱力學系統的熵不減少,總是增大或者不變。用來給出一個孤立系統的演化方向。說明一個孤立系統不可能朝低熵的態發展即不會變得有序。

這個理論通常會被數理性泛化理解,將其擴展到熱力學以外的範疇,甚至人文領域。

星雲形成星系,就是一個從無序到有序的一個過程

無論是太陽系形成假說,還是星系形成假說,都是從原始星雲這種無序的狀態,最終形成相對有序的狀態。

在星系雲這個相對的孤立的熱力學系統中,並無需外力的參與,就可以形成穩定的運動結構。

這個觀點與現在的太陽系形成假說有一處不同,現在的假說認為,需要有一個類似超新星爆炸的衝擊波衝擊星雲形成擾動,才會導致星系最終形成穩定結構。這是需要外力的。而筆者認為無需這個超新星爆炸的衝擊波這種外力。

《無序的開端是否會造就有序的結果或者過程?太陽系如何有序起來》--筆者專欄另一篇文章

太陽系的藝術圖--實際並非如此比例尺寸

聲頻震動形成的沙盤上的沙子有特定幾何形狀的穩定結構的試驗

在網上可以看到這種試驗。

當我們採用特定的頻率的聲頻震動一張鐵板的時候,鐵板上的沙子會在適當的頻率形成各種具有特徵性的穩定結構的圖形。例如採用C頻率的聲音,這個沙子圖形就是特定幾何形狀的。

太陽系形成需要超新星爆炸衝擊波的假說也許是受到這種試驗的啟發。因為引力波共振也會產生同樣的結果。但是如何產生這種特定的共振呢?就像這個聲波試驗,需要一個外在的頻率音源。這會導致產生無序的星雲需要有一個外在的衝擊動力,來促進形成有序結構想法。

低溫可以替代外在衝擊波的作用

宇宙的背景溫度2.72k,是由於總時空星系的整體熱量的輻射造成的。而宇宙真空的溫度是絕對零度意義的。

星雲在形成之後,第一步就是通過與宇宙真空熱置換降溫。當溫度下降到絕對零度到背景溫度附近,會出現愛因斯坦凝聚態現象,光速都被凍結速度大幅下降,而物質粒子之間的引力將促成鏈式黏結、碰撞效應的擴大化。黏結將導致局部的速度、速度方向、質量發生變化,同時碰撞導致體系內部的溫度增加,加速運動。由於自身整體體系產生的引力波的影響,由於具有初始的速度,星系最終得以形成。

因此,形成類似太陽系這種螺旋星系,可以並無需超新星爆炸形成的體系外在的衝擊波來促成產生。

無論兩種星雲的哪種星雲,形成星雲就都已經具有原動力,動力本身並不是問題。

星雲的來源

有兩種:一種形成原生星雲;一種形成次生星雲。

原生星云:

針對我們所處的這個總時空,最初的大爆炸會產生「無數的」的大結構意義的星雲碎片,而這些星雲將形成未來的星系團、星系複合體以及星系長城的結構。其中相對小的引力中心形成星系,或者由n個星系組成n體運動穩定意義的星系團。

銀河系中發現的最古老的元素,與計算的大爆炸時間,僅僅相差十億年。這說明,銀河系很可能是由這種原生星雲中的局部碎片形成的。當然,這並不能排除在短短的十億年間,形成了一個超紅巨星發生了爆炸坍塌的結果。

而距離奇點遠端星系長城這一級別的星系群結構,通常可以確定是由原生星雲形成的,僅僅是局部在不斷發生「新陳代謝」。因為考慮大爆炸形成的衝擊能量,質量越小的,物質相對稀薄的星雲,將是速度最快,被拋離最遠的。

由於物質稀薄,這也是導致星系長城結構通常總體上是纖維狀的原因。這是n體運動中的多體運動相對穩定結構的引力特徵造成的。


星雲

次生星云:

次生星雲又可以稱為二代星雲或者n代星雲。這些星雲是在總時空形成以後,產生的紅巨星、恆星等的衰亡、爆炸形成的新的星雲。

在我們這個總時空星系開始形成之後經歷的大約138億年間,會產生n代這種星雲。

這種星雲總體來說,相對於原生星雲,尺度要小一個級別甚至幾個級別。

而且「新陳代謝」的事件在宇宙中是概率性意義的隨時發生的,原生星雲結構存在的時間越長,其中的次生星雲也就越多,直到所有次生星雲代替能夠替代的原生星雲。

另外,我們觀測的目標星系所處的時間,也可以是不穩定運動結構狀態正在進行時的。


超新星

生物學、概率學意義的醉鬼扶牆理論

對於概率數學,概率事件必然發生的理由,被用醉鬼扶牆理論解釋。醉鬼(代表隨機)回家,一邊是牆,一邊是水溝,那麼醉鬼最終必然掉進水溝裡。因為撞牆,他還會走,這是一個外在影響因素。當事件的選擇頻率發生的次數足夠多的時候,那麼最終會進入選擇的「必然性」。

只要試驗次數足夠多、時間足夠長,小概率事件必然發生。通常也用這種方式來解讀。

而宇宙中的星體運動滿足試驗次數足夠多,時間足夠長,這兩個必要條件,那麼小概率事件足以可以發生。宇宙中的這個外在因素的「牆」是什麼?--引力。

概率結果的選擇性。如果一個概率性結果有n種可能性的選擇,那麼「自然」會選擇哪一種?

選擇最簡單的,還是選擇最複雜的?

相對簡單的三體運動,基於電腦模擬,就會產生十多種可以穩定運行的立體解。而不穩定的運動解是無數種。因此產生不穩定運動結構的概率是絕對優勢的大,而隨機產生穩定運動結構是小概率事件。但是,由於試驗的次數足夠多,時間足夠長,這種小概率事件在宇宙中是必然會發生的。

從我們這個總時空已經觀察到的星繫結構來看,超過半數以上都是螺旋星系,自然隨機選擇的首選是最簡單的雙體穩定運動方式。也就是一個大引力中心吸引一個或多個小引力質點做圓周運動。

簡單雙體運動

這是雙體運動的最簡單、最穩定的結構方式。引力中心質量極大、引力極大,而另一個(多個簡化)星體質量較小,忽略為無質量質點。這種雙體結構從觀察中發現具有普遍性。而其他雙體運動結構由於形成的複雜性會導致形成的概率相對小一些,例如雙星結構或者8字結構。

太陽系中,只有冥王星是另外一種雙體質量差不多的雙體運動穩定結構,其他有衛星、星環的星體,依然可以理解為簡單圓周結構。

儘管利用電腦模擬方式求解雙體運動,可以模擬出8字形的雙體運動穩定結構,但是,在觀測中,至今並未發現這種運動模式的雙星結構。也就是這種蜜蜂跳舞式的運動結構,形成的概率是雙體運動結構中最低的。

當引力中心的質量逐漸動態減小的時候,圓周運動演變為螺旋運動。太陽在天天放「氫彈」,質能在不斷減小,這導致整體星系的引力中心的引力在微弱性的減小。地球的軌道是以微弱的螺旋方式在放大的。

星系的覆滅

相對穩定的星系可以理解為一個孤立的系統。通常是外部的引力場影響較小或者沒有外部的引力場幹涉影響。

有引力中心的星系,如果作為引力中心的星體衰亡,則體系出現運動形式的變化。非引力中心的星體變化,並不構成對整個體系穩定性的影響。這種結構具有動態結構穩定性更強的特徵。

沒有實質性引力中心的星系,以n體穩定方式構成的星系,當其中一個星體出現意外的引力場影響,發生運動改變,則整個體系的運動穩定性將瓦解。這種結構,動態結構的穩定性就差一些,容易受到外部引力場的影響。

這也說明星系本身在物質條件可能性的前提下,也會選擇最穩定結構。這種選擇都是自然性的,是小概率事件的必然結果,並不需要非物理性的外源解釋。

這些被穩定體系發生運動改變拋離的星體可以成為其他星系的物質來源。

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