日常生活中,我們總是會不小心打碎東西,比如說一個玻璃杯。打碎之后通常都會直接扔掉,因為我們知道打碎的玻璃杯不可能再復原了。
但你有沒有深入思考過,打碎的玻璃杯到底為什么不能復原呢?你可能會直接回答:打碎了怎么復原?甚至會認為這個問題有些無厘頭。
其實并不像你想的那樣,問題本身甚至隱藏著一個深刻的宇宙奧秘,這個奧秘就是“熵”。
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何為熵?它是衡量物體混亂程度的物理量,也就是衡量有序或者無序的物理量。熵越高,代表物體越混亂無序。反之,熵越低,代表物體越有序。
熵的概念非常重要,毫不客氣地說,熵甚至控制著整個宇宙的走勢,因為我們的宇宙總是無情地從有序走向無序,這也就是著名的“熵增原理”。
這個原理告訴我們,宇宙誕生以來,就一直朝著無序的方向發展,最終到達徹底的無序,也宣告宇宙的死亡。
這樣說可能有些虛,不太容易讓人理解。下面就從我們身邊的事物中舉例說明,更容易讓人接受。
拿一本廢棄的書,雖然廢棄了,但從頁碼上來講,這本書是很有序的,從第一頁到最后一頁,完全按順序排列。
現在把這本廢棄的書一頁一頁全部撕掉,然后拋向空中,書頁落到地上之后會變得非?;靵y,不會再從第一頁到最后一頁有序地排列。
當然,純理論分析,確實有一種可能最終書頁真的可能從第一頁到最后一頁有序地落下,但這種可能性幾乎為零,現實中不可能出現,為什么?
因為讓書頁有序落地的方式只有一種,而讓書頁混亂落地的方式有很多種,也就是說,書頁混亂落地的可能性非常高,這也符合我們的日常生活認知和經驗。
事實上,以上現象在我們生活中無處不在,熵增現象隨處可見。雞蛋打碎之后四處飛濺,整齊的冰塊融化之后變成水失去了整齊性。有序的木炭燃燒之后變成炭黑,熱量和各種氣體。汽車啟動燃燒的汽油也整潔有序,但是燃燒之后變成無序的噪音,氣體和能量等。
包括我們每天吃的東西,比如說饅頭,是有序的能量,經過我們的消化系統消化之后,饅頭會提供我們能量,然后轉化為無序的廢棄物。這也是為什么會有“以負熵為食”的說法,我們必須食用低熵的食物,也就是有序的食物。
熵的這種特性也能更好地解釋時間的本質。我們每天都能感受到時間不停地流逝,但時間到底是什么?
從熵的角度來講,時間就是熵無情地從有序走向無序的體現,有序到無序的變化過程體現出來就是時間。
這也是為什么時間箭頭只有一個,那就是永遠向前,因為熵總是趨于從高到低,也就是從有序到無序。
回到最初的宇宙,也就是宇宙大爆炸瞬間,當時的宇宙只是一個無窮小的奇點,極度有序的狀態。當大爆炸發生之后,宇宙萬物便開始無情地奔向無序的狀態。
宇宙大爆炸發生瞬間的奇點為什么熵這么低?目前我們還不知道,只能肯定大爆炸發生之后無情的熵增。
而人類文明的發展過程其實就是不斷對抗熵增的過程,放眼人類文明創造的成果,其實都是對抗熵增的結果,我們每天使用的手機,電腦,汽車,住的樓房,修建的高鐵高速公路等,都是有序的事物。
手機電腦和汽車的零部件都來自于廢棄的金屬,樓房的原材料也是無序的水,泥土等,人類用自己的智慧讓各種無序的事物變成有序的事物,這都是在對抗無情的熵增。
但是,無論如何,人類只能在一個局部,暫時來對抗熵增,我們無法阻止宇宙走向熵增,走向無序的大趨勢,人類與其他物種一樣,都只是宇宙不斷走向混亂的見證者,而無法阻止這一切的發生。
不過,有一個例外,或許能讓人類擺脫無情的熵增:我們的宇宙是開放的。如果宇宙是開放的,就能不斷從外界吸收負熵來對抗熵增。
而如果我們的宇宙是封閉的,那只有接受無情的熵增,最終我們的宇宙會走向徹底的無限,也就是死亡。
那么問題來了,宇宙到底是開放的還是封閉的呢?
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