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第十四章 宇宙自杀之迷 深空之下

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从熵的角度出发,热力学第二定律可以被描述为:不可逆热力过程中,熵的微增量总是大于零。

那么……问题来了,【熵】到底是什么?

在统计学意义上,熵度量的是系统的无序度,也就是说,系统越杂乱无章,它的熵值越大。

简而言之,热量从热的地方,流到冷的地方,经过足够的时间,所有的热量都会平均。这都是显而易见的特性,毫无神秘之处:开水变凉,冰块融化。要想把这些过程颠倒过来,就非得额外消耗能量不可。

但就是这么简单的定律,太让人讨厌,让人对世界充满了绝望。

科学家宁愿没有发现它,甚至有人因为它自杀。

就最广泛的意义而言,热力学第二定律认为,宇宙的“熵”与日俱增。

例如,机械手表的发条总是越来越松;你可以把它上紧,但这就需要消耗一点能量。这些能量来自于你吃掉的一块面包,做面包的麦子,在生长的过程中需要吸收阳光的能量;

太阳为了提供这些能量,需要消耗它的氢来进行核反应。

总之,宇宙中每个局部的熵减少,都须以其它地方的熵增加为代价。

“在一个封闭的系统里,熵总是增大的,一直大到不能再大的程度。这时,系统内部达到一种完全均匀的热动平衡的状态,不会再发生任何变化,除非外界对系统提供新的能量。”

但对宇宙来说,是不存在“外界”的。因此,宇宙一旦到达热动平衡状态,就完全死亡,这个最终的结果,简称为“热寂”。

到那时,恒星熄灭,黑洞死亡,所有的原子几乎均匀分布在宇宙空间,所有空间温度相同。

到了热寂时代,微小尺度的量子事件成为最终主导。

“热寂”,是人类对宇宙结局的一大猜想。

对于整个宇宙到达热寂,至少需要10^1000年,对于人类来说,这个结局还过于遥远。

所以,让我们回到更小一点的角度来描述“熵增理论”。

一间房子,如果无人打扫,随着时间的流逝,必然会沾满灰尘。这个时候,我们可以认为,房间的无序程度增加了,也就是代表整个房间的熵自发地增加。


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