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什么是熵增定律(它能决定宇宙的命运)

2023-06-04 19:18:34投稿人 : yq4qlskj围观 : 72 次0 评论

有些夜晚的星星在太阳系还是一团尘埃的时候就已经存在于宇宙中,有些即使50亿年后太阳熄灭了也不会熄灭。

地球人一直把太阳视为永恒的象征,也把太阳等天体称为恒星,仿佛它们是宇宙中永恒的存在,但随着科学的进步,人们开始明白,宇宙中,包括太阳在内,没有什么是永恒的。

甚至宇宙本身也是终生存在的。

根据目前的宇宙学理论,我们的宇宙起源于138.2亿年前的一次大爆炸。那时候没有时间也没有空。“存在”中只有一个奇点是人脑无法想象的。这个奇点可以看作是宇宙的种子,时间和空的开端,所有物理定律的开端。

不知道为什么,奇点在138.2亿年前的某个时刻爆发了,短时间内迅速膨胀到相当大的体积。时间空和物质也在膨胀中形成。宇宙大爆炸后,30万年后,光子开始在宇宙中飞行,星云开始凝聚成第一代恒星,然后是含有重元素的第二代恒星。我们的太阳是一体的。

今天,在天文学家的观测中,我们的宇宙仍然在加速,这个速度在距离地球145亿光年的地方正式超过了光速。也就是说,145亿光年外的星系的退行速度已经超过了光速,人类将永远看不到它们。

但别忘了,宇宙不是永恒的。

物理学家是最早意识到宇宙有生命极限的人,因为在研究永动机的路上,热力学中出现了熵增定律,通俗地说就是在一个封闭的系统中,系统的混沌程度总会上升,但绝不会自发下降。

所以一个房间不打扫只能除尘,不会自动变得越来越干净。同样,打碎的杯子也不能自发地恢复成杯子的样子。

把以上两个例子代入宇宙后,不难发现太阳总有一天会熄灭,时间久了黑洞也会蒸发。虽然新的恒星还在不断诞生,宇宙中的物质总量归根结底是有限的,恒星不可能无限产生。所以,总有一天,在熵增定律的影响下,宇宙中所有的恒星都会熄灭,宇宙会变成一片死寂。

从微观的角度来看。

宇宙中所有的物质都是由微小的粒子组成的,这些粒子不断地不规则运动。它们运动越快,物质的温度越高,但也代表着内部粒子运动的无序程度越高,即“熵”值越大。

在两杯不同温度的水之间,热水中的高熵粒子会主动转移到冷水中的低熵粒子,直到粒子运动速度相同,熵值相同。在这个过程中,熵值较低的冷水增加了,内部无序程度也增加了。

进一步探讨熵增的本质:在一个封闭系统中,事物只会自发地从低熵走向高熵,过程是不可逆的,而我们的宇宙是最大的封闭系统,因为目前没有证据表明其他宇宙存在,也就是说宇宙的熵增是不可避免的。

现在我们来推断宇宙的未来。

50亿年后,太阳内部的氢气将会耗尽,其体积将是现在的200倍。那时,它将吞没水星、金星,甚至地球。当氦燃尽,百亿年的核聚变将停止,太阳将在大爆炸中变成白矮星。此时,它不再有耀眼的光芒,而是发出微弱的白光。

这种微弱的白光会在几十亿年后逐渐熄灭,最后看不到光。天文学家称这个天体为黑矮星。

其他超大质量恒星在核聚变停止后会爆炸,形成中子星或黑洞。中子星会在不断的高速旋转中从两极发出高能脉冲,寿命通常很短,只有几亿年。

超大质量黑洞可能是宇宙中最后一个天体,它会吞噬所有死去的恒星。但即使是魔鬼般的黑洞,在吸收物质的同时也在蒸发自己的质量,衰变很久,最后在一次大爆炸后迎来死亡。

所有这些事件发生后,宇宙达到了热平衡,浩瀚的宇宙将留下绝对的黑暗。避免这种结局的唯一方法就是寻找其他宇宙。因为一旦其他宇宙存在,我们宇宙的熵增是可以转移的,就像热水的温度会逐渐转移到冷水。

相反,人类一直在不断地对抗熵增,时间的箭头指向贫瘠。人的生命是一个不断与熵增抗争的过程。只有不断地给自己注入新的能量,才能不至于过着混沌无为的生活。

来源:传奇知识网,转载请注明作者或出处,尊重原创!

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