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  • 1 # 塞瓦斯托波爾2

    熵增是基本的定律

    理解熵增其實很容易:一個獨立不受外界影響的容器,裡面有規律的間隔,隔開空氣區間和真空區間;一旦撤除容器內部所有間隔,整個容器就會形成一整個均勻的狀態。這是一個自然的過程,也是熵增的過程。

    熵增過程

    先描述一下容器開始的狀態:空氣區間和真空區間是明確分開的。也就是說,孤立系統區域性狀態是不同的,我們說這是“有序的”。

    再描述最後均勻的狀態:最終容器中任何一個點的氣體密度都相同,溫度也相同。也就是說,整個孤立系統內所有區域性狀態到處都是相同的,我們說系統變得更加混亂了,也就是“無序的”。

    1854年,克勞修斯首次提出“熵”的概念

    這個是一個比較理想化的實驗,但和現實緊緊相連。在現實中,取消區隔其實就是自然的狀態。也就是說一個孤立的系統,在自然狀態下,總是從有序的狀態,變成更加無序。這就是熵增的本質。

    熵增是宇宙基本定律

    熵增是宇宙的動力

    你可以繼續追問:為什麼取消區隔,空氣會向沒有空氣的真空移動?空氣移動的動力或者動機到底是什麼?

    這個問題從本質來看,是在問,為什麼自然狀態下孤立系統總是從有序變成無序?

    其實這個問題本身,就是答案本身。也就是說,答案是熵增定律:世界就是要從有序變無序。宇宙運動的動機,就是要從有序變成無序,無序是一個最穩定的狀態。所以空氣,會從有空氣的地方走向沒有空氣的地方;熱量會從熱量高的地方,流向熱量低的地方;最終達到一個混亂但是非常穩定的狀態。

    高度有序變為無序

    嘗試把宇宙看做孤立的系統

    宇宙到底是不是孤立的系統?人類還無法確定這個問題的答案,但現階段人類認識宇宙主要有兩個理論:宇宙大爆炸理論和宇宙膨脹理論。

    宇宙大爆炸理論認為,宇宙最初是從一個無限小的奇點開始的。

    宇宙大爆炸

    宇宙膨脹理論認為,宇宙是不斷增大的,增大的速度甚至可能超過光速。

    宇宙大爆炸理論和宇宙膨脹理論,會推導至一個結論:宇宙是有邊界的。

    宇宙有邊界,那我們可以認為宇宙是一個孤立的系統。

    宇宙是個孤立的系統 ‍

    那熵增到極致的宇宙是什麼狀態?

    從文章最初我們的實驗裡可以看出,熵增最極致的結果,就是“一片混亂”。整個宇宙孤立系統任何一個點,任何一個區域性,都沒有任何區別。

    這種狀態下,我們現在眼前所見到的所有東西,都會消失,一切都灰飛煙滅。

    熵增到極致‍

    平均的狀態是什麼樣的呢?

    假設1:假設宇宙中的物質有最基本的最小粒子,那這個平均的狀態,就是宇宙的所有有質量的東西全部拆開成最小單位的基本粒子,並且這些粒子平均分佈在宇宙的每個角落。

    這個假設的前提,是存在最小的基本粒子,而且不是我們說的原子,甚至不是比原子更小的夸克。

    因為原子是有序的,原子由原子核和電子構成,直接說明了原子本身就是一個有序的結構;

    原子的結構

    夸克比原子還要小,現代理論認為夸克和電子都是不可再分的基本粒子,但是夸克和電子質量是不同的,也就是有序的,那最終均勻的“基本粒子”,不會是夸克,也不會是電子。也許是重量和體積在夸克和電子之間的一種粒子。

    原子核的結構

    據說還有一個弦理論,這個理論認為物質基本構成是弦,讀者如果熟悉弦理論也可以思考弦理論下的宇宙最平均狀態。

    假設2:其實上面的假設還有一個很大的漏洞:只要仍存在粒子和空間,粒子和空間仍然是不同的,宇宙仍然有序,仍然未達到最極致的均勻狀態。進一步的均勻狀態,應該是再也不存在物質和空間的區別。這種狀態可能是我們現在無法想象的狀態。

    PS:以上為複製貼上

    作為一個高中生的個人理解:現在的每個事物都是不同的,我們身處宇宙中,就像不同的墨水滴處於一瓶水中,互相溶解,最終不同的墨水都平均地分散到每一處,這瓶水的每一份都是渾濁到極點的,因而我認為混亂到極點我們就無法區分,因而每一個事物就成為相同,宇宙就被平均分。當我們把溶解慢放時,我們也能看到每一個小墨滴遵循牛頓定律等定律,這就是我們所認識的世界。當最終溶解完成時,就構成了一個可分割成無數俄羅斯套娃一樣的系統,它的內部是一個一模一樣的微縮系統,而且可繼續分,可無限分,因為相同得獨特所以唯一,所以絕對靜止,不服從絕對運動。(個人猜測,懇請指教)

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