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  • 1 # 太空伊卡洛斯

    熵這個概念從1854年開始提出,進入中國的時間是1923年,作為一個熱力學單位,其寓意卻不是太好。通俗一些講,熵的增加意味著無序度也增加,美國曆史學家亞當斯稱之為這條原理意味著廢墟的體積不斷增大。在科學角度看,熱力學第二定律也稱為熵增定律,其有這麼幾個描述:第一,熱量總是從高溫物體傳到低溫物體,如果熱量要相反途徑可逆,那麼肯定會引起其他變化;第二,功可以全部轉化為熱量,但是熱機是不能100%將熱量變成功;第三,在孤立的系統中,熵值是趨於增大的。如果沒有發生改變,那麼熵值無法變小。

    這意味著地球本身作為一個孤立的系統,在執行過程中,這個系統的熵值是趨於增大的。通俗而言,地球的無序度是在增加的,這不僅是整個地球,連宇宙的熵值也是趨於增大的。這就像你平時在家裡生活,睡覺導致床鋪亂了,你需要去整理,這個過程就是無序度在增加,然後無序度減少的過程。整理代表了無序度的減少,變得更加有序了。那麼宇宙的無序度增加,誰來減少無序度,那隻能是下一輪宇宙大爆炸,或者是某個高階文明具備讓熵值減少的能力。如果能夠操控宇宙的熵值,那麼也距離神不遠了。地球在繞太陽公轉過程中,人類也在不斷改造地球,熵值必然是增加的,除非你能把地球變成更加年輕,這樣熵值才能減少。

  • 2 # 低熵製造機

    注意到這個問題下的有些答案並不正確。

    熵是衡量系統混亂度的重要物理量。根據熱力學第二定律的說法:一個封閉系統的熵是不可以自發減小的。

    然而

    地球上的熵的確是減少的。這是因為,首先,地球並不是一個封閉系統。它時時刻刻和周圍的天體,宇宙射線,太Sunny發生著相互作用。而其中太Sunny起了一個非常戲劇性的作用。

    太陽時刻以電磁波也就是光的形式向地球釋放能量。由於太陽表面溫度大約是6000度,所以這些能量主要是以紅外輻射和可見光光子的形式發射到太陽上的。

    這些能量並不會一直呆在地球上(否則地球就會越來越熱了)。經過一番複雜的反應和相互作用。最後這些能量同樣會以電磁波的形式發散到外太空中去。當單位時間內地球吸收的太Sunny和發散出去的電磁波能量差不多的時候。地球的總能量就進入了一個穩態。地球上的溫度就不會發生太大的變化。

    這時候有趣的事情就發生了。由於地球表面的溫度遠低於太陽表面,所以地球向外輻射的電磁波的波長要遠遠地低於可見光。根據量子力學,一個光子的波長越長,它能夠攜帶的能量就越小。所以當單位時間內地球吸收的太Sunny和發散出去的電磁波能量差不多的時候。事實上地球會向外界發射出更多的光子。這些光子攜帶著更多的無序度。也就帶走了更多的熵。

    總結一下就是,地球上的能量流入流出基本持平的時候,地球上的熵確實淨流出的。

    這個結論違反熱力學第二定律嗎?並不違反。因為熱力學第二定律說的是孤立系統不能自發熵減。但是地球一不是孤立系統,二這個過程也不是自發的。地球能夠不斷熵減的原因是因為太陽在用太Sunny的形式不斷對地球提供能量。所以地球能夠演化成這麼多豐富多彩的生命,這麼有序的大自然,完全是太陽在默默付出啊。

  • 3 # 未來科技社

    這個問題非常有意思,也很深刻。我試著分析一下,不一定很全面。

    熵是什麼?

    熱力學第二定律指出,雖然能量可以轉化,但是無法100%利用。在轉化過程中,總是有一部分能量會被浪費掉。比如,汽油含有的能量可以轉化成發動機的能量,但是會伴隨產生大量的熱能和廢氣。即使科技再發達,也無法將被浪費的能量減小至零。

    寫成公式就是:

    能量的總和 = 有效能量 + 無效能量

    "有效能量"指的是,可以被利用的能量;"無效能量"指的是,無法再利用的能量,又稱為熵。

    所以,熵就是系統中的無效能量。

    考慮到宇宙的能量總和是一個常量,而每一次能量轉化,必然有一部分"有效能量"變成"無效能量"(即"熵"),因此不難推論,有效能量越來越少,無效能量越來越多。直到有一天,所有的有效能量都變成無效能量,那時將不再有任何能量轉化,這就叫宇宙的"熱寂"。

    所以,熱力學第二定律的一個重要推論就是:熵永遠在增加。

    熵增的原因可以從微觀粒子的運動來考慮,任何粒子的常態都是隨機運動,也就是"無序運動",如果讓粒子呈現"有序化",必須耗費能量。

    所以,熵可以被看作"有序化"的一種度量。

    熱力學第二定律實際上是說,當一種形式的"有序化"轉化為另一種形式的"有序化",必然伴隨產生某種"無序化"。一旦能量以"無序化"的形式存在,就無法再利用了,除非從外界輸入新的能量,讓無序狀態重新變成有序狀態。

    地球的熵值怎麼變化?

    在地球上,生命可以說是一種低熵體,各種身體系統配合默契,非常有序,所以熵值較低,但是生命要維持這種有序度就必須耗費能量,所以就表現為生命過程都需要從外界吸取能量,植物吸收的是太陽的能量,動物吸收的是植物轉化儲存的能量。

    一旦能量吸收過程停止,生命過程也告終結!

    另外,因為人類有意識,人類(當然也包括部分動物)能把周邊環境改變的更有序,比如建造精緻的樓房,製造機器,建設穩定的社會等等,但是無一例外都是要耗費外界能量的。

    儘管地球表面形態的有序度越來越高,也就是相應小系統的熵值越來越低,但伴隨而來的也是大量能量的耗散,也就是說,如果沒有外界能量補濟,地球總體系統的熵值必然越來越高!

    然鵝,恰恰此時,太陽和月亮卻源源不斷的給地球輸送能量,太陽輸送的主要是太陽能,當然也包括高速太陽風粒子,而月亮則透過引力對地球造成的潮汐給地球輸能,當然還有其他宇宙空間的能量,不過相比太陽月亮來說比較小。

    那是不是說,地球熵值在降低?

    也不盡然,要知道,隨著人類科技發展,耗費能量越來越多,太陽月亮輸送的能量必將遠遠不夠,人類目前使用的石油煤炭都是在吃老本(億萬年前太陽輸送的能量被儲存在煤炭石油中),當然還有其他老本可吃,比如核能(宇宙創世時儲存的能量),但是你要相信,隨著總體熵值增加終有一天會入不敷出。

    所以,個人認為,隨著科技繼續發展,除非加大外界能量輸入(比如星際採礦、製造戴森球等),否則地球熵值只會越來越高!

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