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  • 1 # 鍾銘聊科學

    首先,熵其實是指一個封閉的系統的混亂度。最常見到的例子就是說,一個房間時間久了就會變亂,而如果你想讓它變得有序,就需要去收拾,這就相當於付出了能量。所以,要讓一個系統逆熵是需要從外界輸入能量的。

    宇宙的熵能不能逆轉,完全看宇宙的是不是封閉的系統,這也是宇宙末日的熱寂說的一個假設條件。只有封閉的系統,熵才會逐漸變大。

    目前來說,我們所知道的宇宙是有界限的,被我們稱為可觀宇宙,在可觀宇宙之外到底是什麼,我們其實並不清楚。所以,我們也無法下定義說宇宙一定是一個封閉的系統。

    如果宇宙不是一個封閉的系統,還有其他能量的注入,那就可以逆熵。

    那如果宇宙是一個封閉的系統,那就無法逆熵,當熵最大時,也就是混亂度最高的時候宇宙也就死亡。

    所以,關於題主問題,我們現在其實沒有一個定論,因為我們並不能確定宇宙是不是一個封閉的系統。

  • 2 # 淡漠乾坤

    一瓶香水,開啟瓶蓋後,香水就會很快氣化,揮發到整個房間。然而,要想把一屋子的香氣回收到瓶子裡,恐怕要等到地老天荒了。

    為什麼會出現這種單向的變化呢?原因是每個氣體分子離開瓶子的途徑,遠多於留在瓶子內的途徑。

    所以,隨著時間的流逝,越來越多的氣體分子進入到房間的各個角落。這就是熱力學第二定律——熵增原則。熵的本質就是存在機率,熵增原則就是事物的發展,總是朝著機率最大化的方向變化。

    對此,會有人提出疑問。為什麼質子與電子可以結合為原子?為什麼植物可以吸收Sunny☀️,生長並結出果實?

    這是因為,熵增原則只適用於封閉的體系。

    質子與電子的結合,雖然表現為熵減,但是它們釋放出來的能量卻是熵的增加。後者大於前者,這在總體上仍然是熵增的過程。所以,質子與電子可以結合為穩定的原子。

    如果提高溫度,質子和電子的動能增大,束縛兩者的熵減會大於因釋放能量產生的熵增。於是,原子開始解體,以保持熵的增大。

    由於自然界是不連續的,存在著質的變化。所以,創造並影響我們人類生活的宇宙,是一個相對獨立的系統。又由於普朗克常數h的被發現,以及各種物理現象都留有該常數的身影,說明宇宙是量子化的。於是,宇宙是由量子構成的。

    離散的基態量子構成空間,受到激發的量子成為光子屬於能量的範疇,由高能量子組成的封閉體系就是物質。

    於是,宇宙空間的熵,就是基態量子的存在機率;遵循熵增原則,基態量子處於無規(熱)運動的狀態。

    然而,如果我們把眼光擴充套件至宇宙之外,以自然界的角度來看待宇宙,則宇宙的膨脹與收縮,取決於宇宙外部空間的壓強與宇宙內部空間量子能量密度之比。

    該數值小於1時,就會使宇宙膨脹;反之,則宇宙開始收縮。宇宙變化的方向,始終受到熵增原則的支配。只是衡量熵的系統不再是宇宙,而是包括宇宙在內的整個自然界。

    因此,就宇宙內部的量子空間而言,其熵的變化是可逆的。宇宙內部量子空間熵的增大與否,取決於保持自然界熵的總體增大。

  • 3 # 艾伯史密斯

    答:“熵”是統計學的概念,一個封閉系統的熵總是趨向於增大,也就是我們說的熵增定律;但是在物理學中,還有一個“龐加萊重現時間”。

    我們把一滴墨水滴到水中,墨水會擴散開來,趨向於無序,但是無論我們如何等待,這滴墨水也不會重新聚集起來,然後和水完全分開。

    在物理學中,用“熵”來描述一個系統的混亂程度,對於一個封閉系統,系統的熵總是增加或者保持不變,不可能出現降低的情況,這就是熱力學中大名鼎鼎的熵增定律。

    根據熵增定律,如果把我們宇宙看成一個封閉系統,那麼宇宙最終會達到熱寂狀態,難道我們真的沒有辦法阻止熵的增加嗎?

    在1890年,法國科學家龐加萊證明了一個定理,說“力學系統經過足夠長的時間後,總可以恢復到初始狀態附近。”

    宇宙就是一個巨大的力學系統,根據龐加萊定理,宇宙經過足夠長的時間後,必定會回到宇宙開始的某個時刻,宇宙的熵自然也會回到原來的時刻;龐加萊定理看似和熵增定律矛盾,實際上兩者是統一的,因為熱力學定律是基於統計原理的。

    比如在一個房間內,氧氣和氮氣總是趨向於均勻,這是由於空氣分子的熱運動是隨機的,氣體分子趨向於均勻是統計學的結果;但是我們並不能排除一種可能,就是在某一瞬間,氧氣分子和氮氣分子正好處於房間的兩邊,即便發生的機率非常非常小,但這個機率不絕對為零。

    龐加萊定理就是考慮了這種特殊情況,而且證明在足夠的時間上肯定會發生;在實際當中,我們都是在一個很短的時間範圍內,去研究一個力學系統,那麼龐加萊定理的情況,幾乎是不可能發生的。

    如果把龐加萊定理作用於整個宇宙,那麼平均來說,宇宙首次回到最初狀態的時間,就叫做”龐加萊重現時間“,這個時間非常長,大致的數量級是10^(10^(10^120))年。

  • 4 # 第三根肋骨的門神

    熵是混亂度,封閉系統內熵會增加,就是混亂無序的程度會越來越嚴重,但前提是封閉系統。如果有外來能量流入,則在區域性範圍內熵值可以逆轉,也就是從無序變成有序。電腦你給它充電,給它輸入程式,它就工作了。

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