科學(xué)的迷失一:熵增定律

科學(xué),短期讓人興奮堡称,長(zhǎng)期讓人絕望瞎抛。過(guò)程讓人樂(lè)觀,最后讓人悲觀却紧。

科學(xué)本來(lái)是探索世界桐臊,讓人類生活更美好的一門學(xué)問(wèn),但是越來(lái)越發(fā)現(xiàn)它在走向它的反面晓殊。因?yàn)榭茖W(xué)在短期推動(dòng)人類的發(fā)展繁榮之后断凶,不得不面臨這樣一個(gè)終極問(wèn)題,也就是是否有永恒的存在巫俺?我們的世界是真實(shí)的嗎认烁?人有沒(méi)有自由意志?而科學(xué)目前給出的解釋無(wú)疑都是悲觀的识藤。

美國(guó)科幻作家艾薩克·阿西莫夫1956年出版一部科幻小說(shuō)《最后的問(wèn)題》里面提到砚著,當(dāng)人類解決了長(zhǎng)生不老次伶,幸赋彰粒快樂(lè)等等所有的問(wèn)題之后,這個(gè)時(shí)候人類還剩下最后一個(gè)問(wèn)題冠王,那就是按照熱力學(xué)第二定律赶撰,宇宙中的熵增是不可逆的,萬(wàn)物終將歸于虛無(wú)柱彻,宇宙將變成一片永遠(yuǎn)沉寂的光子的海洋豪娜,不再有任何變化,時(shí)間也失去了意義哟楷。人類為了解決這個(gè)問(wèn)題瘤载,聯(lián)合多國(guó)的頂級(jí)科研人員,研制了一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)“超腦”卖擅。于是人們問(wèn)“超腦”:宇宙中的熵增可以被改變嗎鸣奔?“超腦”給出的答案始終是“數(shù)據(jù)不足墨技,無(wú)法作答】胬辏”

最后一次扣汪,人類面臨毀滅前最后一次絕望的問(wèn):“這就是結(jié)局了嗎?這種混亂還能被逆轉(zhuǎn)成為一個(gè)新的宇宙嗎锨匆?真的做不到逆轉(zhuǎn)熵增嗎崭别?”“超腦”沉默了很久很久,久到已經(jīng)沒(méi)有人類了恐锣,它突然自言自語(yǔ)地說(shuō)“要有光”茅主。

這本書提出了一個(gè)人類最為重要的問(wèn)題:有沒(méi)有永恒的存在?

人類始終有一個(gè)“永恒”的情結(jié)侥蒙,總希望這個(gè)宇宙包括自身的價(jià)值可以永恒存在暗膜。為了追求這個(gè)永恒,人類不斷的探索鞭衩,不斷的努力学搜,但最終科學(xué)會(huì)給出怎樣的解釋呢?按照科學(xué)的解釋论衍,按照熵增理論瑞佩,宇宙終究會(huì)滅亡。如果宇宙最終會(huì)滅亡坯台,那么人也是宇宙之中的炬丸,人也最終會(huì)滅亡,那就沒(méi)有永恒的存在蜒蕾,人類的一切都將失去意義稠炬。

這里面提出一個(gè)重要的概念,熵增定律咪啡,什么是熵增定律首启?熵增定律是克勞修斯提出的熱力學(xué)定律,克勞修斯引入了熵的概念來(lái)描述這種不可逆過(guò)程撤摸,即熱量從高溫物體流向低溫物體是不可逆的毅桃,其物理表達(dá)式為:S =∫dQ/T或ds = dQ/T。說(shuō)起來(lái)很復(fù)雜准夷,簡(jiǎn)單說(shuō)就是钥飞,在一個(gè)孤立系統(tǒng)里,如果沒(méi)有外力做功衫嵌,其總混亂度(即熵)會(huì)不斷增大读宙。就像房間如果你不努力的去維護(hù)的話,它會(huì)越來(lái)越亂楔绞,一杯熱水放在桌子上结闸,它會(huì)慢慢變冷一樣掖棉。由于熵不斷在增加走向它的最大值,因此宇宙一旦到達(dá)熱動(dòng)平衡狀態(tài)膀估,就完全死亡幔亥。這種情景稱為“熱寂”,這樣的宇宙中再也沒(méi)有任何可以維持運(yùn)動(dòng)或是生命的能量存在察纯。宇宙就滅亡了帕棉。簡(jiǎn)單說(shuō)就是萬(wàn)物皆從有序走向無(wú)序并最終永遠(yuǎn)沉寂。

有朋友說(shuō)饼记,熱力學(xué)第二定律全部是用統(tǒng)計(jì)規(guī)律推導(dǎo)的香伴,而全知的大腦不需要統(tǒng)計(jì)規(guī)律,因?yàn)樗烂恳粫r(shí)刻所有粒子的位置與速度(當(dāng)然量子力學(xué)說(shuō)速度與位置不可同時(shí)決定具则,觀察者是人即纲,如果是全知大腦,這個(gè)規(guī)律可能會(huì)打破)

但博肋,對(duì)于熵增定律低斋,雖然科學(xué)界一直有爭(zhēng)議,但是大多數(shù)的科學(xué)家認(rèn)可這一定律是準(zhǔn)確的匪凡。原因有以下幾點(diǎn):一膊畴、熱不會(huì)從低溫向高溫傳遞。二病游、量子態(tài)無(wú)法確定唇跨。三、測(cè)不準(zhǔn)原理衬衬。四买猖、全知腦是理想就像永動(dòng)機(jī)。

如果按照熵增定律和宇宙學(xué)(現(xiàn)代宇宙學(xué)是天文學(xué)和物理學(xué)的分支學(xué)科)推論滋尉,宇宙將最終變成一片永遠(yuǎn)沉寂的光子的海洋玉控,沒(méi)有任何變化,連時(shí)間也失去了意義兼砖。那么就會(huì)讓人產(chǎn)生虛無(wú)感奸远。所以我想西方現(xiàn)在盛行的虛無(wú)主義是不是也多少受一點(diǎn)這些科學(xué)原理的影響既棺?因?yàn)榧热粵](méi)有永恒存在的可能讽挟,那么一切也都變得沒(méi)有意義。

同樣的這個(gè)問(wèn)題丸冕,中國(guó)人就樂(lè)觀多了耽梅,因?yàn)橹袊?guó)人有國(guó)學(xué),中國(guó)的國(guó)學(xué)相信有永恒的存在胖烛。宇宙不會(huì)消亡眼姐。儒釋道皆積極樂(lè)觀诅迷。

也許有朋友會(huì)說(shuō),不對(duì)啊众旗,我們觀察到的現(xiàn)象不僅只有熵增罢杉,也有熵減啊,比如說(shuō)房間我們不打掃它會(huì)亂贡歧,但是我們打掃的話滩租,它不就變得整潔了嗎?就像城市都變得越來(lái)越漂亮利朵,變得越來(lái)越整潔律想。還有人類人的生長(zhǎng)不是混亂無(wú)序啊绍弟?

是的技即,有熵增當(dāng)然也有熵減≌燎玻可是想要熵減必須是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)而叼,有外在的物質(zhì)和能量進(jìn)行交換。人的生長(zhǎng)也是一個(gè)負(fù)熵的過(guò)程豹悬。之所以是一個(gè)負(fù)熵的過(guò)程澈歉,是因?yàn)槿艘彩且粋€(gè)開(kāi)放系統(tǒng),人通過(guò)和系統(tǒng)外的物質(zhì)和能量進(jìn)行交換屿衅,才能夠維持生存埃难。比如人類吃各種各樣的食物,來(lái)為自己維持生長(zhǎng)涤久,增加營(yíng)養(yǎng)涡尘、增加能量,如果人什么東西都不吃响迂,也不呼吸外在的空氣考抄,那就只有熵增。就像一顆種子變成大樹蔗彤,一定要吸收外在的空氣川梅、陽(yáng)光、雨露然遏、土壤里的養(yǎng)分等等贫途,才能夠茁壯成長(zhǎng)。如果沒(méi)有外在的這些物質(zhì)和能量待侵,同樣也只有熵增丢早,不會(huì)產(chǎn)生負(fù)熵。

有的朋友會(huì)說(shuō),耗散結(jié)構(gòu)理論可以對(duì)抗熵增定律怨酝。

耗散理論的前提同樣是必須是一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)傀缩,也就是說(shuō)在這個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)的內(nèi)部和這個(gè)系統(tǒng)的外部的物質(zhì)和能量進(jìn)行交換的時(shí)候,會(huì)產(chǎn)生負(fù)熵流從而實(shí)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)农猬。但是既然叫宇宙就包括了所有的物質(zhì)和所有的能量赡艰,它的外面已經(jīng)沒(méi)有東西可以跟它交換了。

熵增定律的結(jié)論是:宇宙終將消亡斤葱。

很多科學(xué)家無(wú)法接受這一現(xiàn)實(shí)瞄摊,從心理上不能夠認(rèn)同,于是采取種種的方式想要推翻熵增定律苦掘。但現(xiàn)在看來(lái)這些假說(shuō)無(wú)疑都是徒勞的换帜。雖然熵增定律爭(zhēng)議還很大,但至少目前還沒(méi)有哪一個(gè)能夠完全的推翻它的鹤啡。人們之所以嘗試著從各種角度想要推翻它惯驼,只是不希望沒(méi)有永恒的結(jié)果,因?yàn)檫@樣看起來(lái)宇宙和人生實(shí)在太無(wú)趣了递瑰。但請(qǐng)不要忘記英國(guó)物理學(xué)家愛(ài)丁頓曾說(shuō):“我認(rèn)為祟牲,熵增原則是自然界所有定律中至高無(wú)上的。如果有人指出你的宇宙理論與麥克斯韋方程不符抖部,那么麥克斯韋方程可能有不對(duì)说贝;如果你的宇宙理論與觀測(cè)相矛盾,嗯慎颗,觀測(cè)的人有時(shí)也會(huì)把事情搞錯(cuò)乡恕;但是如果你的理論違背了熱力學(xué)第二定律,我就敢說(shuō)你沒(méi)有指望了俯萎,你的理論只有丟盡臉傲宜、垮臺(tái)》虬。”

科學(xué)的結(jié)論:宇宙終將毀滅函卒。

青松悟語(yǔ)

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