科学|一条令人绝望的物理定律，物理学家：宁愿没发现它！
【科学|一条令人绝望的物理定律，物理学家：宁愿没发现它！】
文章图片
文章图片
自然界中的现象遵循着某一规律 ， 物理学家通过不断观测 ， 并进行大量实验 ， 最终总结出了科学结论 ， 这就是物理定律 。事实证明 ， 物理定律行之有效 。如果没有物理学家前赴后继地发现新定律 ， 人类的科技就不可能发展起来 。
物理定律给人类带了无限的可能 ， 基于物理定律 ， 我们可以实现前人难以想象的事情 ， 例如 ， 人类登陆月球 ， 无人探测器飞出太阳系 。但同时 ， 有些物理定律也给人类带了绝望 ， 以致于一些物理学家宁愿不想发现它 ， 这就是熵增定律 ， 或称热力学第二定律 。
文章图片
文章图片
那么 ， 熵是什么？熵增又是怎么回事？为什么这条物理定律会让人类看不到未来？
一个冷的物体和一个热的物体相互接触 ， 在正常情况下 ， 冷的物体不可能把热量自发地传递给热的物体 ， 让冷的物体更冷 ， 热的物体更热 ， 这就是热力学第二定律 ， 物理学家克劳修斯是这个表述的提出者 。只有热的物体才能自发地把热量传递给冷的物体 ， 这个过程是不可逆的 。
文章图片
文章图片
之所以空调和冰箱能够制冷 ， 这并非是自发的过程 ， 而是因为它们消耗了电能 ， 同时还会产生一些废热 。从能量角度来看 ， 熵用于表征能够用于做功的能量（有用能）总和 。有用能越多 ， 熵越低 。有能用消耗掉之后 ， 熵会变得越来越大 。
制冷器的制冷过程需要消耗电能 ， 并向外界释放出热量 ， 能量出现退化 ， 这会导致宇宙的熵变大 。人类以及地球上的所有生命活动也要消耗能量 ， 用于对抗熵增 ， 否则生命就无法存活 ， 因为生命可以说是一种负熵体 ， 最终的结果会导致整个宇宙的熵变大 。
文章图片
文章图片
从微观角度来看 ， 任何事物都是由各种粒子组成的 。一个系统中粒子的有序度也可以用熵来度量 ， 混乱的程度越低 ， 有序的程度越高 ， 熵也越低 。
镜子中的原子有序排列 ， 当镜子打碎之后 ， 原子排列的有序度会降低 ， 这意味着熵会增加 。打碎的镜子无法自发复原 ， 所以熵增是不可逆的 。从某种意义上来说 ， 熵增的方向就是时间流逝的方向 ， 不可逆的熵使得时间不可逆转 ， 时间只能朝着一个方向流逝 。
文章图片
文章图片
目前的理论认为 ， 整个宇宙是一个孤立系统 。随着宇宙中的有用能量不断被消耗掉 ， 混乱程度变得越来越大 ， 熵将会不可逆转地增加 。直到最终 ， 有用能量耗尽 ， 混乱程度达到最大 ， 熵增加到最大 ， 宇宙处于热力学平衡的状态 。
到了那时 ， 熵不再增加 ， 时间将会到达尽头 ， 宇宙也将失去生机 ， 这就是理论预言中的宇宙“热寂” 。如果不出意外 ， 10^1000年之后 ， 宇宙中的所有天体和物质都会衰变成轻子（比如电子、中微子）和光子 ， 宇宙将会不可避免地达到最低能量的状态 。
推荐阅读
- 科学|墨西哥东北部上空观看到大面积的明亮“火球”
- 科学|陈根：交织着“记”与“忘”的记忆，是如何发生的？
- 科学|12.5光年外出现2颗宜居星球！科学家大胆猜测：人类或早已被监视
- 手机使用技巧,黑科技|用贴片就能增强手机信号！黑科技还是伪科学？
- 手机使用技巧|用贴片就能增强手机信号！黑科技还是伪科学？
- 科学,黑洞|人类真的无法穿越黑洞和虫洞吗？听听科学家是如何解释的
- 科学,黑洞|黑洞吞噬的那些物质都去哪里了？听完科学家的解释明白了
- 科学|人类如何抵抗在星际穿越过程的宇宙辐射？科学家告诉你答案
- 中年|美国惊现血红色月亮，当地民众陷入恐慌，专家的解释令人越发担忧
- 科学|我国科学家仿贝壳研制出“超强韧”绿色材料