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深空之下

作者:最終永恆
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第五卷 歸家之路 第十四章 宇宙自殺之迷

第五卷 歸家之路

第十四章 宇宙自殺之迷

太陽為了提供這些能量,需要消耗它的氫來進行核反應。
譬如說一杯水,滴入一滴墨水后,因為分子間的熱運動,它將會慢慢擴散,直到墨水均勻分佈。墨水從有序變得無序,想要恢複原先的樣子,變得極為困難。
「熱寂」,是人類對宇宙結局的一大猜想。
一間房子,如果無人打掃,隨著時間的流逝,必然會沾滿灰塵。這個時候,我們可以認為,房間的無序程度增加了,也就是代表整個房間的熵自發地增加。
所以,讓我們回到更小一點的角度來描述「熵增理論」。
就最廣泛的意義而言,熱力學第二定律認為,宇宙的「熵」與日俱增。
一堆沙子,花費大力氣堆成圓錐,它會慢慢倒塌……這也是熵增的過程。
一個人從誕生開始,熵就在不停地變化,直到死亡到來的那一刻,代表其個體的熵增加到最大值。
從熵的角度出發,熱力學第二定律可以被描述為:不可逆熱力過程中,熵的微增量總是大於零。
從這個角度講,明天是不美好的……按照熵增理論,明天只會自然而然變差,而不會自然而然變好。
機智的麥克斯韋還假定,活門既無質量也無摩擦,那麼在這一過程中小精靈並沒有做功,這不就違反了熱力學第二定律嗎?
那麼……問題來了,【熵】到底是什麼?
否則,文明的hetubook.com•com寂滅將成為必然事件。
舉個例子,燃燒煤、石油、天然氣的行為,釋放了原本儲存在化石燃料內部的能量,使其以輻射、熱傳遞等形式更快地分佈到了環境中,而核能的利用,甚至使生命有能力釋放原子內部的能量。
但是,宇宙為何要自殺?為何想要回歸熱寂?
但對宇宙來說,是不存在「外界」的。因此,宇宙一旦到達熱動平衡狀態,就完全死亡,這個最終的結果,簡稱為「熱寂」。
如果把熵增過程比喻為拆遷,那麼,智慧生物就好比宇宙請來的城管。
總之,宇宙中每個局部的熵減少,都須以其它地方的熵增加為代價。
——宇宙社會學家海格爾教授。
「在一個封閉的系統里,熵總是增大的,一直大到不能再大的程度。這時,系統內部達到一種完全均勻的熱動平衡的狀態,不會再發生任何變化,除非外界對系統提供新的能量。」
但就是這麼簡單的定律,太讓人討厭,讓人對世界充滿了絕望。
這種熵是可以模糊量化的,是具體的,我們可以用【身體健康指標】、【壽命】等進行簡單地代替。
1871年,英國物理學家麥克斯韋設想了這樣一個實驗:有一個箱子被一塊板一分為二,板上有一個活門,由一個從海加爾山抓來做苦力的小精靈把守和*圖*書
對於左邊來的分子,則速度慢的就讓通過,速度快的就不讓通過。
這也是宇宙哲學樹上的一條假設。
宇宙中沒有什麼是永恆的,我們假設,文明也有自己的【熵值】,但文明的熵更加抽象。
宇宙在腐朽,人類世界的萬事萬物也在腐朽。
這意味著箱子的無序度降低了,熵減少了。
這就是一個熵增的過程。
影響文明熵的因素有很多,包括但不限於外界環境、科技、社會制度、人口數目、人口質量等等。
如果有人進入房間打掃,房間變得乾淨,是不是房間的熵減小了呢?
但總體而言,衡量個體的熵,依舊是緩慢增大的過程,直至個體死亡。
以上部分是【熱力學方面的熵增理論】。
吃喝是攝取「有序」的過程,食物的有序度經過消化被降低,最終以拉撒的方式將「無序」排放迴環境。
匈牙利物理學家西拉德提出,做功的是小精靈的「智能」。
生命,這種高度有序的存在,是一種低熵體。但生命體亦不是永恆的,單個生命也會生病、衰老。
為何要設定這樣的規則?
到了熱寂時代,微小尺度的量子事件成為最終主導。
很遺憾,這是一個宇宙級別的哲學問題,我們並不知道答案。
在這個哲學問題的思考上,薛定諤在上世紀四十年代寫的《生命是什麼》一書中和-圖-書提出,生命從環境中抽取「有序」來維持自身的「有序」。
很難直觀地計算,文明的熵究竟有多大。它時時刻刻不停地變化,只能根據一些表現來進行簡單地估算。
然後,我們再來談文明。
到那時,恆星熄滅,黑洞死亡,所有的原子幾乎均勻分佈在宇宙空間,所有空間溫度相同。
小精靈能測量氣體分子的速度,對於右邊來的分子,如果速度快,他就打開門讓其通過,速度慢就關上門不讓通過。
從總體來看,「人+房間」系統的熵值還是增加了。
為何熵會自發地增加,而不會自發減少?
在這個意義上,生命,尤其是智慧生命的出現,加快了能量的均布,大力促進了宇宙的無序化進程!
現在回頭來看,獲取信息需要額外做功是順理成章的,然而在19世紀末,睿智如麥克斯韋也沒有看出小精靈的「觀測能力」,對箱子——分子——小妖系統的影響。
如果因為合理的生活方式,或者某些科技,相當於為生命體攝入了負熵流,其熵增將會變得更加緩慢,甚至減小也有可能。
等級越高的文明,越能夠幫助宇宙回歸熱寂。
特別是科技因素,是相當顯著的負熵流,只要科學能一直進步下去,文明就能很簡單地保持強盛……
直到60年後,這個問題才被圓滿解決。
科學家寧願沒www.hetubook.com.com有發現它,甚至有人因為它自殺。
例如,機械手錶的發條總是越來越松;你可以把它上緊,但這就需要消耗一點能量。這些能量來自於你吃掉的一塊麵包,做麵包的麥子,在生長的過程中需要吸收陽光的能量;
在統計學意義上,熵度量的是系統的無序度,也就是說,系統越雜亂無章,它的熵值越大。
「我們猜測,宇宙嫌棄整個熱寂的過程實在太慢,由此創造了生命,是不是如此呢?」
在地球時代,王朝更換,政權變更,各種各樣的理由有很多,但最終,否可以用熵來衡量其中的秩序程度?
對於這個熵增結論,科學家們非常不滿,這意味著世界的無序程度一直在增加,未來是不美好的。
一段時間以後,箱子左邊的分子速度就會很快,右邊則會很慢。
就總體而言,排放的熵要大於攝取的負熵,所以滿足熵增原理。
對於整個宇宙到達熱寂,至少需要10^1000年,對於人類來說,這個結局還過於遙遠。
另外,生物會通過散發熱量,把生理過程中產生的剩餘熵排放到環境中。溫血動物較高的體溫,有利於更高效地排除熵,因而能產生更強烈的生命過程。
若【文明熵增假設】成立,我們就要小心了,因為熵總是會自發地增大,我們必須要想方設法,控制其熵增,無論是社會因素、還是和*圖*書科技因素。
是的,局部熵減小了,但是「人+房間」的熵並沒有減小。
直到20世紀,物理學家們才意識到,「觀察者」在量子力學中扮演的重要角色后,信息與物理的關係才被理解。
那麼有人又會問了:既然自然界的所有過程最終都趨於無序,那麼為何會有生命這種高度有序的存在呢?
我們可以將「熵」這個概念推廣到其他的方方面面,發現它無處不在。
他認為,獲取信息的觀測過程(小精靈判斷分子的速度快慢)需要能量,必然會引起熵的增加,其數量不少於因分子變得有序而減少的熵。
這樣,由箱子、分子和小精靈組成的整個系統,就仍然遵守熱力學第二定律。
簡而言之,熱量從熱的地方,流到冷的地方,經過足夠的時間,所有的熱量都會平均。這都是顯而易見的特性,毫無神秘之處:開水變涼,冰塊融化。要想把這些過程顛倒過來,就非得額外消耗能量不可。
如此看來,宇宙的目的,像不像一場精心策劃、情節波瀾壯闊的自殺?
人在打掃的過程中消耗了體力,這導致了「房間」這個孤立系統的熵減小。由於能量轉化過程會不可避免地產生不能做功的熱能,所以這個增量,是大於「房間被打掃乾淨」帶來的無序度減少的。
為了找出一個更有力的反例,人們試圖創造永動機或者其他的方式,來規避熵增。
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