人類誕生于數百萬年前,在1萬年前出現了文明,縱觀整個人類文明史,導致文明發生質變的則是科學。科學讓人類擺脫了愚昧,開始用全新的眼光來看待這個世界,看待事物的本質。
有了科學的幫助,我們知道了地球是一個有大小,有邊界的球體,知道了世界萬物都有自己的規律,知道了地球之外有更加浩瀚的宇宙世界。
我們了解世界的真相,探索世界的奧秘,一個重要的途徑就是發現那些本來就存在于宇宙的各種理論,不管是牛頓的萬有引力定律,還是愛因斯坦的相對論,它們都是宇宙誕生之后就存在的科學規則,只不過是被我們的科學家給發現了。
隨著越來越多科學定律的發現,人類文明也在一步步走向更高的階段,這些科學定律讓我們不斷認知世界,認知宇宙,同時也讓我們一步步具備改變世界的能力。
只不過,并不是所有的科學定律都是我們喜歡的,有一個定律的發現卻讓科學家感到了絕望,那就是熵增定律,何為熵增定律?
它最早起源于熱力學,是用來描述熱量從高溫轉移到低溫的一個過程,這個過程是不可逆轉的。隨著科學探索的不斷深入,科學家發現,熵增定律不僅存在于熱力學,還存在于宇宙的各個角落,可以說整個宇宙的一切事物都要遵循熵增定律。
現在的熵增定律是用來描述一個孤立系統中的總混亂程度,熵值越高,無序混亂程度越高,而且是一個不可逆轉的過程,例如:我們的衣服會越穿越舊,不管是如何洗都是一樣,房間的灰塵會越積越多等等。
那麼,宇宙的所有事物都符合熵增定律嗎?量子力學的奠基人薛定諤提出了不同的觀點,他指出,生命的出現就在逆轉這個過程,生命的本質就是一個負熵系統,通過不斷攝入負熵來減少自身的熵增。
薛定諤的這個觀點通過科學家的大量研究,發現它是正確的,生命的確不同于宇宙中的其他事物,它是一個負熵系統,為什麼會出現熵減的生命?有什麼特殊?還是熵增加定律本身就是錯誤的?
熵增定律最早提出的時候,認可的科學家并不多,不少的科學家都提出了自己的觀點來反駁熵增加定律是錯誤的,例如:麥克斯韋提出的「麥克斯韋妖」。
在眾多反駁熵增定律的理論中,最著名的應該是物理學家約翰·洛施密特提出的「可反演性悖論」,他指出,如果對符合時間反演性的粒子進行反演,那麼就會有熵增的情況出現,這明顯跟熵只會增加的觀點相悖。
簡單來講,就是對一件事物進行反演,例如:我們從高塔向下扔一個石頭,石頭下落的過程符合牛頓的第二定律,若是將這個過程倒放,那麼石頭的速度就會不斷下降,直到變為0。
這種反演性,不僅適用于巨觀事物,同樣適用于微觀粒子的運動,從理論上來講,系統內的熵不但可以增加,同樣也是可以減少的。
當然,這樣的情況只發生在理論中,在現實世界里,基本看不到,石頭從高處落下,速度會越來越快,熵值在增加,它不會倒著再飛回去。
雖然「可反演性悖論」 從理論上一定程度上反駁了熵增定律,但是在現實宇宙中,熵增定律依然是正確的,目前還沒有真正的理論能夠完全推翻它,那麼我們要如何理解的「可反演性悖論」跟增定律產生的矛盾?
物理學家路德維希·玻爾茲曼認為,熵增定律是正確的,只不過它不是一個單調的過程,在系統中,熵增的機率要遠大于熵減的機率,從整個系統來看,事物隨著時間的推移,增值是不斷增加的,可是在熵增的這個過程中,有可能會出現小幅的熵減,但是并不影響整個系統的熵增。
舉一個簡單的例子:波濤洶涌的大海,奔流的海水代表著熵增,而海水撞上礁石會出現漩渦,這些漩渦就是熵減,它們無法影響整體海水的奔流,也就是整體熵值的增加。
縱觀整個宇宙,總體的熵值在不斷增加,這是一個不可逆的過程,但這并不意味著,宇宙中的所有事物熵值都在不斷增加,在局部有可能會出現熵減的情況,這是宇宙規則所允許的。
正是宇宙允許熵減的情況存在,才有了地球生命的誕生,才有了人類的出現。由此可見,生命在宇宙是非常特殊的存在,尤其是智慧生命,他們不僅可以以負熵為食,甚至進入科技時代之后,還能夠通過科技來實現熵減速度的加快。
我們都知道,生命是有壽命的,不同的生命,壽命是不同的,為什麼生命會有壽命的限制?熵增定律已經告訴了我們答案:人體本身就是一個復雜的系統,這個系統隨著時間的推移,混亂程度會越來越大,熵值在不斷增加,最終生命走向死亡。
普通的生命無法改變壽命,可是人類不同,我們有了科技的幫助,可以讓普通的熵減過程更加劇烈,減少的熵值更多,這樣人體的混亂程度就會大幅減少,甚至一定程度上出現逆轉,大幅延長人類的壽命。
為什麼熵增定律會讓科學家感到絕望?
原因就是宇宙的結局,熵起源于熱力學,起源于宇宙的誕生,隨著時間的推移,宇宙的熵值會達到最大,那個時候,宇宙沒有了其他能量的存在,生命也將不復存在,最終,整個宇宙將迎來熱寂,所有的能量將轉化為熱能。
熵增定律告訴我們,宇宙不是永恒的,它也會有自己的壽命,宇宙走向終點,所有的生命都會消失,不管你的文明實力有多麼強大,最終的結局就是消亡。
當然,宇宙的死亡有可能也是新生的開始,所有的能量轉化為熱量之后,有可能會再次迎來大爆炸,新的宇宙誕生,新的生命出現,再次重復上一個宇宙的過程,這或許就是宇宙的輪回,而生命或許只是宇宙的一個過客。