熵理论:宇宙将可能变得更加无序和混乱

今天我们来聊一下“熵”,也许很多人并不理解这个字的含义,它来源于热力学第二定律,是热力学中物质状态的参量之一,用字母S来表示,其主要用来说明物质体系的混乱程度。

那么,为了理解这个概念,我们就先来聊点物理学方面的内容。在19世纪的时候,科学家提出了”能量守恒定律”,也就是说能量总和保持不变。但与此同时呢,有个现象却让他们很困惑。科学家发现,能量总是没有办法下得到完全转换,比如,在蒸汽机使用热能转换机械动能的过程中,总是有一些热能会被损耗,得不到完全转换。开始的时候,科学家认为这是由于技术落后导致,但随着技术提高,最终也还是无法将能量损耗降到零。所以他们就将能量转换过程中丢掉的、无法再实现利用的能量称为“熵”。

后来,这个概念就被总结成了”热力学第二定律”:能量转换一定会产生熵,如果系统封闭,那么所有能量最终都将变成熵。

那么熵既然是能量,为什么无法被利用?对此,科学家有很多解释,我这里讲一个简单易懂的:能量在转换的时候,大部分会转换成预设能量,比如电能变成光能这类型的。但是,就像细胞突变那样,但还是会有一部分能量会生成新的物质结构。而这部分能量就是熵,由于它的状态不稳定,所以很难再利用,除非之后还会有新的能量专门用来处理熵,但新的用来处理熵的能量又会产生更多的熵。

现在回归正题,如果从我们人类来说,熵的出现是因为能量使然,那也从侧面说明,任何的事物,在不进行能量干扰平衡的时候,都属于一个熵增的过程,也就是会越来越混乱和不稳定,从有序到无序,而进行能量干扰则会产生更多的熵,只是从表面上来说会形成一种局部平衡的假象,这就比如一个屋子如果一直没有打扫,它一定会越来越脏,绝对不会越来越干净,这类似于一个熵增的过程,但如果此刻有人去把屋子打扫干净了,那表面上来看屋子是干净了,但事实上只是“熵”的一种转移过程,因为那些垃圾被放入了其它的空间。

那么这样用熵来解释宇宙的话,宇宙的最终走向一定是一个极度混乱的收尾,这就像我们生存的地球一样,科技的进步看似在平衡各种能量,但实际上这种熵增的不可逆转已经逐渐凸显,比如全球变暖、物种灭绝,生态被破坏,每一种状态都足以让这个在宇宙规则之下的星球变得不再稳定,甚至完全陷入混乱。

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