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宇宙 一條讓人絕望的物理定律，科學(xué)家寧愿自己沒(méi)發(fā)現(xiàn)它

每一條物理定律都是經(jīng)過(guò)人類(lèi)多年研究和反復(fù)觀察論證后得到的“結(jié)論”，這些物理定律在生活中任何一個(gè)地方都適用，就算在宇宙中這些定律也不會(huì)發(fā)生變化，除非小于普朗克提出的量子尺度，或者是進(jìn)入更高的緯度中，否則人類(lèi)的物理定律就是宇宙中的“真理”，至少在目前人類(lèi)的觀察中，可觀測(cè)宇宙內(nèi)人類(lèi)的物理定律都同樣適用。但是在眾多物理定律中，有這樣一條物理定律：“熵增定律”，它被稱(chēng)為“最讓人絕望的物理定律”，很多物理學(xué)家寧愿沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這個(gè)定律，因?yàn)檫@個(gè)定律或許說(shuō)出了宇宙的最終結(jié)局——熱寂，以及所有生物共同的歸宿——死亡。宇宙 一條讓人絕望的物理定律，科學(xué)家寧愿自己沒(méi)發(fā)現(xiàn)它
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早在公元前1200年，在印度就出現(xiàn)了關(guān)于“永動(dòng)機(jī)”的設(shè)想，這種想法隨后傳向全世界，此后的時(shí)間內(nèi)，有很多人試圖制造“永動(dòng)機(jī)”但是沒(méi)有一個(gè)人成功，直到文藝復(fù)興時(shí)期，達(dá)芬奇也嘗試制造永動(dòng)機(jī)，毫無(wú)疑問(wèn)的是，達(dá)芬奇也遭遇了失敗，他并沒(méi)有再?lài)L試，而是直接指出“永動(dòng)機(jī)不可能實(shí)現(xiàn)”。不斷的有人用各種方法嘗試制造出所謂的“永動(dòng)機(jī)”，但是沒(méi)有一個(gè)人成功，到了十九世紀(jì)中期，科學(xué)家總結(jié)出了“熱力學(xué)第一定律”——能量守恒定律，徹底杜絕了一類(lèi)永動(dòng)機(jī)誕生的可能性。宇宙 一條讓人絕望的物理定律，科學(xué)家寧愿自己沒(méi)發(fā)現(xiàn)它
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但是科學(xué)家并沒(méi)有徹底放棄制造永動(dòng)機(jī)的想法，畢竟成功制造永動(dòng)機(jī)就等于可以獲得無(wú)窮無(wú)盡的能源，于是一部分科學(xué)家開(kāi)始嘗試制造“第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)”，在科學(xué)家的想象中，這種永動(dòng)機(jī)可以直接從大自然中汲取熱能，比如從海洋，大氣或者宇宙中汲取熱能，將獲取的熱能作為永動(dòng)機(jī)的能源。可是在不斷的嘗試下，第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)并沒(méi)有被制造出來(lái)，反而讓科學(xué)家總結(jié)出了熱力學(xué)第二定律，熱力學(xué)第二定律有很多描述方法，比如：不可能從一個(gè)單一的熱源中汲取熱量，并把這些熱量轉(zhuǎn)化為能量還不產(chǎn)生任何影響，換句話來(lái)說(shuō)，熱力學(xué)第二定律證明了“第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能實(shí)現(xiàn)”。宇宙 一條讓人絕望的物理定律，科學(xué)家寧愿自己沒(méi)發(fā)現(xiàn)它
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熱力學(xué)定律除了描述為第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)，還可以描述為“孤立系統(tǒng)中的熵不會(huì)減少”，可以用公式S =∫dQ/T或ds = dQ/T表達(dá)。熵增定律被愛(ài)因斯坦稱(chēng)為“科學(xué)定律之最”，足以證明這個(gè)定律的重要性，“熵”的含義是“混亂程度”，一個(gè)封閉系統(tǒng)內(nèi)的能量和物質(zhì)越混亂就代表熵值越高，而熱力學(xué)第二定律指出，任何封閉系統(tǒng)中的熵都會(huì)不斷增加，同時(shí)熵增的過(guò)程是不逆轉(zhuǎn)的。宇宙 一條讓人絕望的物理定律，科學(xué)家寧愿自己沒(méi)發(fā)現(xiàn)它
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比如一塊石頭會(huì)時(shí)間的流逝失去棱角，燃料會(huì)因?yàn)楦鞣N原因被燃燒，因?yàn)槟芰渴睾愣纱嬖冢瑢?duì)于宇宙本身來(lái)說(shuō)，燃料燃燒后的能量總值沒(méi)有變，只是“熵”在不知不覺(jué)中增加了。著名的物理學(xué)家薛定諤指出，生命的本質(zhì)其實(shí)也是一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的熵增過(guò)程，所有的生物都不斷的以負(fù)熵為食，人類(lèi)吃下食物和水，用來(lái)抵消肉體的熵增，因?yàn)槿梭w是一個(gè)“開(kāi)放系統(tǒng)”，可以從外部獲取負(fù)熵讓系統(tǒng)內(nèi)熵的總值維持不變甚至是降低。宇宙 一條讓人絕望的物理定律，科學(xué)家寧愿自己沒(méi)發(fā)現(xiàn)它
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就算生命以負(fù)熵為食，也仍然要面對(duì)熵增的命運(yùn)，所有生物都會(huì)迎來(lái)“死亡”，幸運(yùn)的是生物可以不斷繁衍后代，根據(jù)環(huán)境的變化做出調(diào)整，但是從宏觀來(lái)看，生物的存在導(dǎo)致了其他系統(tǒng)的熵增，比如人類(lèi)的發(fā)展導(dǎo)致環(huán)境的惡化，以及全球性的溫室效應(yīng)，就可以被視為“熵增”。很快就有科學(xué)意識(shí)到，宇宙本身不就是一個(gè)“封閉系統(tǒng)”嗎？熵增定律是否意味著在遙遠(yuǎn)的未來(lái)，宇宙中的熵也會(huì)不斷增加，直到宇宙中的熵達(dá)到極限，變成一團(tuán)混沌的虛無(wú)？這樣的想法讓不少人感到絕望，所以“熵增定律”才會(huì)被稱(chēng)為最讓人感到絕望的物理定律，以至于一些科學(xué)家寧愿沒(méi)有發(fā)現(xiàn)它。宇宙 一條讓人絕望的物理定律，科學(xué)家寧愿自己沒(méi)發(fā)現(xiàn)它
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科學(xué)家甚至想在設(shè)想違反熵增定律的可能性，比如“麥克斯韋妖”，一種假想中存在的妖怪，這種妖怪可以控制單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)，從而避免熵增，制造出第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)，但是很快這個(gè)設(shè)想就被其他科學(xué)家否決了。宇宙源自一場(chǎng)奇點(diǎn)大爆炸，奇點(diǎn)的存在是高度有序的，爆炸的過(guò)程和宇宙的膨脹其實(shí)就是熵增的過(guò)程，這足以證明我們的宇宙會(huì)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)熵增，宇宙的未來(lái)真的是走向熱寂，直到“熵”的總值達(dá)到最高嗎？并不一定，因?yàn)榭茖W(xué)家也無(wú)法確認(rèn)宇宙就是一個(gè)封閉系統(tǒng)。你認(rèn)為宇宙的結(jié)局是什么？歡迎在下方留言討論！

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