令人感到绝望的熵增定律,它揭示宇宙万物都必然会走向死亡!
生命的诞生是这个世界上最神秘的东西,生命是如何诞生的?这是人类诞生以后一直都在不断研究和探索的奥秘,目前科学界普遍认为,地球生命是经过多种条件结合在一起,然后诞生的,经过30多亿年的时间,地球生命才演化为现在我们所看到的样子,人类作为地球上最有智慧的生命,经过几千年的科技发展,现在已经站到了地球食物链的顶端,这说明人类科技发展的速度很快,人类能够有如此之快的发展速度,离不开科学家的贡献,比如说牛顿、伽利略、哥白尼、爱因斯坦等等,如果没有这些科学家的出现,那么人类的文明发展进程一定没有这么快。
在人类探索奥秘的同时,也发现了让人绝望的定律,比如说熵增定律,这个定律被称为是热力学第二定律,热力学一共有三大定律,第一定律是能量守恒定律,它表明一个热力学系统的内能变化等于外界向它传递的热量和外界对它所做的功的总和,这一定律的重要意义在于,它确立了能量在热传递和做功过程中的守恒关系,无论能量是以热的形式还是以功的形式在系统和外界之间传递,系统和外界的总能量始终保持不变,比如说当我们给一个密封容器中的气体加热时,气体吸收热量,同时由于气体膨胀对外做功,根据热力学第一定律,气体内能的增加量等于吸收的热量减去对外的功。
这一定律否定了永动机的可能性,那种不消耗能量却能够不断对外做功的机器是不可能存在的,因为它违背了能量守恒原则,热力学第二定律就是熵增定律,它指出在一个孤立系统中,熵总是倾向于增加,也就是会自发的从有序状态向无序状态发展。然而就是这个看似简单的定律却令人感到可怕,那么熵增定律究竟可怕在哪里呢?不知道大家平时有没有注意到,我们刚买的新手机,一开始的时候用的非常流畅,但是随着时间的推移,手机会变得越来越卡,用上几年以后,就需要换新的手机,即使我们非常小心谨慎,也无法避免手机卡的问题。
除此之外,我们在一间房子里,住一段时间以后,房子一定会变得越来越乱,如果我们不去收拾房屋,那么房子只会变得越来越乱,好像任何事情都会朝着不好的方向发展,除了借助外力来改变它,比如说我们可以换一个新的手机,在或者说我们一个星期整理一下房间,这样我们才能够更好的生活,这一切看似在正常不过了,但是真相往往是令人绝望的,这一切只能够说明一个问题,那就是宇宙中最可怕的定律——熵增定律,熵增定律是由德国物理学家鲁道夫·克劳修斯提出的。1865年,克劳修斯在研究热循环时,首次从分析系统的宏观状态变化时的热温比引入状态函数“熵”。
并指出在一个孤立系统内,热量必然从高温流向低温,事物从有序走向无序,且这种转变不可逆,孤立系统的熵只会增大不会减小,这就是熵增定律。它揭示了宇宙不可逆的无序化趋势,其可怕之处不仅仅在于物理层面的必然性,更是对生命、文明、认知乃至存在意义的深刻挑战,熵增定律指出孤立系统的熵(无序度)只能增加或保持不变。宇宙作为最大的孤立系统,其总熵不断累积,最终将达到最大值,形成“热寂”(heat death)。此时所有物质温度均匀,能量无法被利用,所有过程停止,恒星熄灭,黑洞蒸发,甚至基本粒子都衰变为辐射,宇宙陷入永恒的静止与虚无。
熵增定义了时间的单向性(“时间箭头”),过去是低熵状态,未来是高熵状态。这意味着宇宙从有序走向无序是不可逆的,人类无法回到过去的低熵状态,只能被动接受终态的到来。曾经著名的物理学家薛定谔说过“生命以负熵为生”,这句话我们可以这样理解,我们每天都需要吃东西,并且排出高熵废物,形成局部负熵流,这样才能够维持自身有序的生存,从我们出生以后,我们就开始对抗熵增,不过这种对抗也只是暂时的,衰老、疾病、死亡都是生命系统中无法完全抵消熵增的结果,经过科学家的研究发现,我们的寿命和细胞的分裂有一定的关系。细胞每分裂一次,端粒就会缩短,DNA复制误差累积,导致细胞衰老,这是生命系统内部熵增的微观体验,揭示了生命无法逃脱熵增定律。
从单细胞到复杂的生物,这些都需要持续输入能量和信息来对抗熵的增加,一旦中途能量停止,那么生命就会死亡,这个定律不仅仅适用于热力学,还能够延伸到统计力学、量子力学等领域,和其它定律不同的地方是,熵增定律是没有办法被违反的,最终宇宙中的一切都会因为熵增定律而毁灭,通过这个定律,我们能够明白一个道理,如果你什么都不做,明天不会变得更好,只会变得越来越差,友情会变得越来越淡,爱的人会离你远去,事业会走向低谷,想要生活的更加美好,那么就必须时时刻刻对抗熵增。
我们能做的就是在短暂生命之熵的变化中释放出有益的能量,以供其他生命继续探索,所以这个过程其实就是能量吸收、加工、释放的过程,其意义就在于你吸收的能量是什么,你释放的能量又是什么。世界之大,宇宙之浩瀚,自然界中弱小的生命就是依靠相互作用产生能量传递才得以幸存下来。所以生命既是吸收也是奉献,既然所有的生命,甚至整个宇宙在未来的某一天都将不可避免地走向终结,我们人类活着又有什么意义呢?从哲学的角度来说,死亡是客观终点,但意义由人类自主创造,正如萨特所言“人是自我定义的存在”,活着的意义在于选择如何生活,通过自由意识赋予每个瞬间的价值。
人类不断突破认知的边界,这种对真理的追求本身就是对有限生命的超越,个体的死亡并不能够代表人类的消亡,人类通过繁衍、文化传承,智慧经验的积累,为人类文明起到了关键的作用,作为地球生态的一部分,人类和其它物种共同维持系统平衡,这种存在本身就是有意义的,从情感的角度来说,活着是体验爱、友情、自然之美、艺术创造的过程,这些情感与体验本身便是生命馈赠的价值。人类是社会性动物,通过家庭、社群建立联系,为他人带来影响与改变,这种“被需要”的感觉赋予生命厚重感。诗人里尔克说:“生命不是答案,而是永恒的提问。”或许,人类活着的意义,恰恰在于持续追问与探索的过程本身。
既然任何人都没有办法去改变熵增,那么我们只能够享受活着的每一天,毕竟这是宇宙的最高法则,宇宙最终有一天也会因为熵增定律而走向死亡,只不过宇宙灭绝的时间要比我们想象的更加长久,可能是几百亿年,也可能是几千亿年,当我们的宇宙走向死亡后,就会出现热力学第三定律——绝对零度,绝对零度是热力学的最低温度,是粒子动能低到量子力学最低点时物质的温度,大约是零下273.15摄氏度,这个温度目前宇宙中还没有出现,现在科学家发现的最低温度是回力棒星云区域,温度达到了零下272摄氏度。仅仅比绝对零度高了1.15摄氏度。
为什么宇宙中现在不可能出现绝对零度,从温度的本质来看,温度是一种衡量物质热运动的物理量,物质的温度高低是由微观粒子的运动状态决定的,无论是固体还是液体,甚至是气体,都是由微观粒子组成的,而这些微观粒子在不同的温度下,所展现出来的运动状态也是不同的,因此温度也主要由微观粒子的运动状态来决定,比如说,在温度较低的环境中,由于微观粒子的热运动能力比较低,因此其间的相互作用力会比较大,导致物质呈现出固体的性质,而在温度较高的环境中,由于微观粒子的热运动能力加大,因此其间的相互作用力也会减小,于是物质呈现出液体和气体的性质。
因此,物质的温度是微观粒子的热运动能力的体现,粒子的温度状态越高,温度就会变得越高,当物质的温度下降到绝对零度的时候,物质的分子和原子将会完全停止运动,这也就意味着物质将不再存在热运动,这时候它就不会产生热量,在现实世界中,根本不存在完全静止的物体,因为一切物质都在做相对运动,运动是相对的,取决于选择的参考系,比如说我们坐在行驶的汽车中,以汽车为参考系,车内的物品是静止的,但是以车外的地面作为参考物,车内物品和汽车一起在运动,由于选择了不同的参考系,所以任何物体相对于不同参考系都可能处于运动状态。
宇宙中的一切物质都在不断的运动和变化之中,从微观层面来说,原子、分子都在有规律的运动,所以在宇宙中不存在绝对静止的物体,既然没有绝对静止的物体,那么也就不存在绝对零度,因为绝对零度必须在一切物体完全静止以后才会出现,而这个现象必须是宇宙死亡以后才能够出现,在这种温度下,化学反应完全停止,生物活动也不可能发生,当一个系统的温度达到零下273.15摄氏度的时候,这个系统中的一切将完全静止,没有能量、没有热量、没有运动,如果没有外界干扰的话,它会一直持续下去,而我们的宇宙未来可能会出现这种情况,但这也就意味着我们的宇宙会有死亡的一天。
世界万物都在遵循宇宙定律而运行,小到分子、大到星系都是一样的,人类作为地球上最有智慧的生命,虽然现在人类已经解开了地球上很多的奥秘,但是依然有很多我们无法解释的现象,这些都需要人类未来不断的努力和探索,不过小编认为,人类既然能够在短短几千年的时间内,站到地球食物链的顶端,这说明人类科技发展的速度很快,只要人类能够坚持不懈的努力下去,未来人类一定能够解开宇宙中更多的奥秘,希望这一天能够早日到来,对此大家有什么想说的吗?
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