你有没有想过,为什么将你的屋子变得杂乱,只要顺其自然就好,想变得整洁,却要花费精力去收拾?
这看似简单的问题,蕴含着控制世间万物的真理,包括死亡,包括宇宙的最终结局,智者懂得与之对抗,愚者只知一味躺平。
这究竟是种怎的可怕定理,我们又该如何应对?
熵增定律
无论我们是起锅烧菜,还是用冰箱降温,虽然希望食物达到的温度不同,但有一点是不变的,热量自始至终,都是从高温物体流向低温物体。
比如,火的热量传给食物,食物的热量传给冰箱里的冷空气。
这就是著名的热力学第二定律:热量只能从高温物体,转移到低温物体上。
这个过程是不可逆的,低温物体的热量,无法转移给高温物体。就像我们不能用冰块给食物加热,用火为食物降温一样。
热力学第二定律,先后由两名科学家提出,先提出的名叫克劳修斯,提出时间是1850年。
另一个科学家叫开尔文,比克劳修斯提出的时间晚了一年。
开尔文
虽然两人对热力学第二定律描述大致相同,但侧重点各不相同。
开尔文认为:在物体从单一热源取热,然后转换为有用功的过程中,必然会产生其他影响。
克劳修斯则强调:热量从高温物体转移到低温物体,不可能顺其自然,必然会引起其他变化。
在这一基础上,克劳修斯进一步提出了熵增定律:在一个孤立的系统内,无论出现怎样的变化,熵的总值都在不断增长。
这里提到的“熵”,之前没有这个字,是我国物理学家胡刚复在翻译热力学第二定律时,造出来的新字。
胡刚复
胡刚复以“火”“商”组成“熵”,其中的“火”,表示热量,“商”表示热量除以温度的商。
熵的概念,最开始只是一个热力学函数,后来进一步发展,用来衡量一个系统的混乱程度。
也就是说,要描述某个东西混乱到什么程度,可以用熵值的高低来衡量。
一个系统中的混乱程度,也如热量一样,热量只能由高温转移向低温,混乱只能从有序转移到无序,只能往前,不能往后。
这是因为世间万物在发展时,都需要迭代,这个过程无法有序进行下去,必然会产生混乱。
或许你并不赞同这样的说法,认为混乱并不是只能往前,就像房间乱了,动手收拾就能恢复成原本的整洁模样。
这里就涉及到熵增定律的两个基本条件,一是要有独立封闭的系统,二是要没有外力做功。
例如,将你关在一个封闭的屋间内,切断与外界的一切联系。
这个时候,按照自然需求,你需要吃喝拉撒,产生的垃圾等无法自然地排出屋子,同时空气也会因为你的呼吸需要,逐渐变得浑浊。
因此,切断联系,没有外力,混乱就会一直发展下去。
宇宙热寂
如果我们将这个封闭的屋子无限放大,变成整个的宇宙,熵增定律依然存在。
我们生活的宇宙,同样是一个封闭的系统。在这个浩瀚宇宙里,从有序到无序的变化,无时无刻不在进行。
随着宇宙中的熵增大,有效能量会跟着转化为热能,当熵到最大值时,所有物质都达到了热平衡,此时的宇宙,达到了一种名为“热寂”的状态。
热寂其实就是宇宙的终点,当宇宙处于热寂状态,所有维持生命存在的能量都会消失,只剩下无尽的热量。
到那个时候,宇宙也只是一具死亡的“尸体”。
热寂理论,最先由威廉·汤姆森在1850年推导而出。之后,赫尔曼·冯·亥姆霍兹和威廉·兰金两人,对其进一步研究发展,形成完整的理论。
后来者依照这一理论,推导出了宇宙走向热寂的时间表。
因为时间太长,大约在10^15年,由于引力波的影响,行星脱离了原始运行轨道。
到10^16年,引力波影响力扩展,一些恒星也开始脱离它的原始轨道。
到10^36年,宇宙中有一半的物质的质子衰变,转化成了伽马射线和轻子。
到10^40年,宇宙中的所有质子都完成衰变,只剩两种物质,一个是轻子,另一个就是黑洞。
到10^100年,宇宙中的大多数黑洞,都通过霍金辐射蒸发。
到10^150年,宇宙中的所有黑洞都已蒸发,所有的物质,都衰变为光子和轻子。
10^1000年后,宇宙的命运究竟如何,已经很难推测得出,有的人猜想,宇宙会一直处于这种热寂状态。
另外的观点认为,宇宙是一个平面,不存在质子衰变,只会因量子穿隧效应的存在,导致一些小于铁的元素,在宇宙熵值最大时,都转变为铁。
其他观点认为,随着恒星核燃料枯竭,它们会逐渐熄灭,新的恒星也不再产生。只有行星、小行星、白矮星、黑矮星等星球存在。
棕矮星的碰撞,有时会产生红矮星,红矮星将是宇宙唯一的光源,当这点光源也消失,宇宙便会陷入无尽的黑暗。
这个黑暗不会一直持续,后续可能因零点作用,宇宙产生大撕裂,或者是新的宇宙大爆炸。
这样周而复始,一个新的宇宙就会产生。也有可能,宇宙会一直处于死亡状态。
无论是那种结果,都离我们太过遥远,根本无从证实。
熵增定理的运用
如此庞大的宇宙尚且如此,小小的人类,更是无时无刻不被熵折磨着。
我们一点点长大,一点点衰老,最后走向坟墓,这就是熵为我们规划好的路线。
人不可能返老还童,渐渐的无序,也不可能在回到原本的有序,时间汹涌向前,我们根本无法逆流而上。
也就是说,无论我们做什么,都处于熵增状态,这个像铁一般的定律,横冲直撞地扑面而来,根本无从改变。
但面对熵增,我们有两个方式能够应对,一是顺应它的发展,比如身体必然衰老,就任其不断衰老下去。
所有顺应熵增的事物,都能处于一个轻松的状态,就像让房间变乱,根本不用费什么力一样。
另一种,主动去跟它对抗,就如身体会逐渐衰老是既定事实,但我们能够通过锻炼身体,延缓器官老化的速度。
这个过程,就比顺应熵增要难得多,《少有人走的路》有句话,“如果你要改变,就得逆着熵增做功,这个过程会非常痛苦。”
但不想一辈子浑浑噩噩,就不能轻易妥协,要学会如何进行熵减。
熵减的过程,就是打破熵增的两必备条件——一个独立封闭的系统,没有外力做功。
因此,我们在进行熵减时,首先就是要建立一个开放系统,用来与外界进行能量与物质的交换。
除了开放外,这个系统必须远离平衡,必须是活动的。
不断地摄取外界的知识和技能,与他人进行合作等,都是在与外界建立联系,打破熵增。
其次,积极地寻求外力的注入,可以多读书,也可以与比自己高层次的人交谈。
你可能要问,读书不就是摄入知识,这不跟前面重复?并不是,读书除提升自己的知识,还能将文字转化为精神力量注入自身,让内心更强大。
也就是常说的“腹有诗书气自华”。
时间无法回到过去,我们不必为打翻的牛奶哭泣,坦然面对生死,让生有意义,死有价值,远胜于哀叹生命短暂。
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