一個重大發現的物理定律,提示了宇宙可能的最終結局,答案並不好

2020-11-23 探索浩瀚星空

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

當人類走進科學殿堂之後,對於這個世界,這個宇宙的很多事物就開始了不斷的探索研究。站在科學的角度,這個世界上的一切都逃不脫科學的範疇,通過不斷的研究探索,我們揭開了一個個世界謎團。

通過這些發現的科學成果,人類文明迎來了一個輝煌的科技時代。不僅讓人們的生活質量越來越好,而且還讓我們走出了地球,開始初步探索宇宙。只有真正走出了地球,你才能夠能夠地球和人類有多麼的渺小,而宇宙有著太多的奧秘和謎團等著我們去破解。

當人類走進科技的殿堂之後,我們也一步步認知了時空的概念,時間是時空概念中最神秘複雜的東西,它是一種看不見摸不著的無形事物,就像人類的意識一樣。雖然時間是無形之物,但是它卻是真實存在的,我們可以時刻感受到時間的流逝。

正是時間的不斷流逝,所有的生命才會一步步走向死亡,自然界的物體才會不斷發生不可逆轉的改變。大自然的一切,宇宙的一切都在向前不斷推移,隨著時間的流逝,恆星會消失,行星會消失,其它的宇宙事物也會消失。

那麼以上這一切的發生,背後到底是什麼樣的科學規律在引導著?要知道宇宙的一切都不可能逃脫科學的範疇。必然會存在一個定律來解釋這一切,那麼這個定律是什麼?科學家通過不斷的研究,終於有了重大發現,這個定律就是一個熱力學定律,我們稱之為「熵增定律」。

物理學家發現熱量從高溫物體轉移到低溫物體的過程是不可逆轉的,熱量是能量的一種,而這個宇宙一切事物的運行都需要能量來進行傳遞,所以這個定律也可以這樣說:能量從高向低不斷傳遞,並且這個過程是不可逆的。

熵增定律出現的前提條件就是時間的流逝,只要時間在不斷流逝,那麼能量就會或多或少地轉移,在轉移的過程中會自然地消耗掉一部分。我們舉一個很簡單的例子,比如我們用手去觸摸一根鐵管,手上的熱量會傳遞到冰冷的鐵管上。

這個時候,我們的手會感覺到冷,原因就是手上的熱量轉移到了鐵管上,在這個過程中,手上的能量流失了一部分,我們就會感覺到冷。這是一個不可逆的過程,也就是說手上轉移到鐵管的這部分熱量無法進行逆轉,再回流到我們的手上。

在一個獨立的系統中,熵增會隨著時間的推移不斷增大,最終會達到一個最大值,變得完全無序混亂,什麼都將不存在。這種情況讓我們想到了宇宙的誕生過程,要知道宇宙在沒有大爆炸之前,它也是什麼也不存在。直到宇宙大爆炸發生,才有了後來的一切。

根據熵增定律,我們的宇宙從誕生的那一天起,熵值就在時間的推移下不斷增加,宇宙也會一步步變得越來越混亂,最後達到一個無序的狀態,宇宙將空無一場,陷入永恆的寂靜。

如果是這樣,那無疑將是一個非常悲劇的結局,那麼宇宙最終真的會變成一片虛無嗎?對此,科學家也有不同的看法,按照熵增定律,宇宙的最終結局就應該是歸於虛無,什麼也不存在。可是薛丁格卻提出了不同的看法,他在研究生命意義的時候發現了特殊情況,那就是生命存在的意義可能就在於「熵減」。

薛丁格認為有熵增的存在,那麼就應該也存在熵減,無序混亂的狀態也會隨著時間的推移,變得越來越有秩序。而能夠做到熵減的可能只有生命,我們都明白,生命可以稱得上是宇宙誕生以來出現的最神秘複雜的事物。

科學家們一直都在探討生命的存在到底有何意義?在自然界,各種物體都要遵循熵增定律,隨著時間的推移,熵值的不斷增加,有序的東西會變得無序,石頭會慢慢變成碎石,碎石會慢慢變成沙子,而沙子最終也會變成更細的土壤。

物體的熵增加是一個不可逆的過程,可唯獨生命卻是「高度有序」的,並且隨著時間的推移,生命會不斷的繁衍出後代,促使一定範圍內熵增的減少,所以才會說生命出現的意義就是為了「熵減」。

當然,熵增定律是宇宙永恆的法則,生命同樣要遵循它,所以生命會有衰老和死亡。雖然生命這個獨立系統中,隨著時間的增長,熵會不斷增加,生命會產生疾病和衰老,但是生命選擇了進化繁衍。

每一個獨立生命個體在熵值不斷增加的過程中,在死亡來臨之前,會通過進化和繁衍,儘可能多的繁殖出新生個體,將自己的基因等信息傳遞下去。這種進化繁衍從另一個角度抵抗了熵的增加,讓生命能夠實現一代代傳承,永遠存在下去。

尤其是當生命進化演化到一定程度,會出現智慧生命體,比如人類。人類通過不斷的發展,形成了文明,並一步步發展到科技時代。有了科技的幫助之後,人類文明就可以更好地延續下去,而科技的力量是無窮的,只要它足夠強大,那麼在未來,人類就有可能任科技尋找到解決熵增的方法,讓宇宙避免走向最終毀滅的道路。

當然,宇宙的結局會不會只有熵增帶來的歸虛無這一條路,目前還只是科學家的一種猜測。隨著人類量子力學研究的不斷深入,科學家發現量觀世界隱藏著和宏觀世界完全不同的規則,這或許在暗示著我們:宇宙可能不是唯一的。

如果宇宙是多元的,那麼就會有很多的獨立系統,我們的宇宙系統是熵增規則,而其它的宇宙系統可能就是熵減規則。如果我們能夠將兩種不帶的宇宙規則融合到一起,或許就能夠讓宇宙實現真正的永恆,不會再走上毀滅的道路。

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    ,這就是物理定律。事實證明,物理定律行之有效。如果沒有物理學家前赴後繼地發現新定律,人類的科技就不可能發展起來。 物理定律給人類帶了無限的可能,基於物理定律,我們可以實現前人難以想像的事情,例如,人類登陸月球,無人探測器飛出太陽系。但同時,有些物理定律也給人類帶了絕望,以致於一些物理學家寧願不想發現它,這就是熵增定律,或稱熱力學第二定律。
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