第十四章 宇宙自殺之迷

那麼……問題來了,【熵】到底是什麼?

在統計學意義上,熵度量的是系統的無序度,也就是說,系統越雜亂無章,它的熵值越大。

簡而言之,熱量從熱的地方,流到冷的地方,經過足夠的時間,所有的熱量都會平均。這都是顯而易見的特性,毫無神秘之處:開水變涼,冰塊融化。要想把這些過程顛倒過來,就非得額外消耗能量不可。

但就是這麼簡單的定律,太讓人討厭,讓人對世界充滿了絕望。

科學家寧願沒有發現它,甚至有人因爲它自殺。

就最廣泛的意義而言,熱力學第二定律認爲,宇宙的“熵”與日俱增。

例如,機械手錶的發條總是越來越鬆;你可以把它上緊,但這就需要消耗一點能量。這些能量來自於你吃掉的一塊麪包,做麪包的麥子,在生長的過程中需要吸收陽光的能量;

太陽爲了提供這些能量,需要消耗它的氫來進行核反應。

總之,宇宙中每個局部的熵減少,都須以其它地方的熵增加爲代價。

“在一個封閉的系統裡,熵總是增大的,一直大到不能再大的程度。這時,系統內部達到一種完全均勻的熱動平衡的狀態,不會再發生任何變化,除非外界對系統提供新的能量。”

但對宇宙來說,是不存在“外界”的。因此,宇宙一旦到達熱動平衡狀態,就完全死亡,這個最終的結果,簡稱爲“熱寂”。

到那時,恆星熄滅,黑洞死亡,所有的原子幾乎均勻分佈在宇宙空間,所有空間溫度相同。

到了熱寂時代,微小尺度的量子事件成爲最終主導。

“熱寂”,是人類對宇宙結局的一大猜想。

對於整個宇宙到達熱寂,至少需要10^1000年,對於人類來說,這個結局還過於遙遠。

所以,讓我們回到更小一點的角度來描述“熵增理論”。

一間房子,如果無人打掃,隨着時間的流逝,必然會沾滿灰塵。這個時候,我們可以認爲,房間的無序程度增加了,也就是代表整個房間的熵自發地增加。

如果有人進入房間打掃,房間變得乾淨,是不是房間的熵減小了呢?

是的,局部熵減小了,但是“人+房間”的熵並沒有減小。

人在打掃的過程中消耗了體力,這導致了“房間”這個孤立系統的熵減小。由於能量轉化過程會不可避免地產生不能做功的熱能,所以這個增量,是大於“房間被打掃乾淨”帶來的無序度減少的。

從總體來看,“人+房間”系統的熵值還是增加了。

對於這個熵增結論,科學家們非常不滿,這意味着世界的無序程度一直在增加,未來是不美好的。

爲了找出一個更有力的反例,人們試圖創造永動機或者其他的方式,來規避熵增。

1871年,英國物理學家麥克斯韋設想了這樣一個實驗:有一個箱子被一塊板一分爲二,板上有一個活門,由一個從海加爾山抓來做苦力的小精靈把守。

小精靈能測量氣體分子的速度,對於右邊來的分子,如果速度快,他就打開門讓其通過,速度慢就關上門不讓通過。

對於左邊來的分子,則速度慢的就讓通過,速度快的就不讓通過。

一段時間以後,箱子左邊的分子速度就會很快,右邊則會很慢。

這意味着箱子的無序度降低了,熵減少了。

機智的麥克斯韋還假定,活門既無質量也無摩擦,那麼在這一過程中小精靈並沒有做功,這不就違反了熱力學第二定律嗎?

直到60年後,這個問題才被圓滿解決。

匈牙利物理學家西拉德提出,做功的是小精靈的“智能”。

他認爲,獲取信息的觀測過程(小精靈判斷分子的速度快慢)需要能量,必然會引起熵的增加,其數量不少於因分子變得有序而減少的熵。

這樣,由箱子、分子和小精靈組成的整個系統,就仍然遵守熱力學第二定律。

現在回頭來看,獲取信息需要額外做功是順理成章的,然而在19世紀末,睿智如麥克斯韋也沒有看出小精靈的“觀測能力”,對箱子--分子--小妖系統的影響。

直到20世紀,物理學家們才意識到,“觀察者”在量子力學中扮演的重要角色後,信息與物理的關係才被理解。

那麼有人又會問了:既然自然界的所有過程最終都趨於無序,那麼爲何會有生命這種高度有序的存在呢?

在這個哲學問題的思考上,薛定諤在上世紀四十年代寫的《生命是什麼》一書中提出,生命從環境中抽取“有序”來維持自身的“有序”。

吃喝是攝取“有序”的過程,食物的有序度經過消化被降低,最終以拉撒的方式將“無序”排放回環境。

另外,生物會通過散發熱量,把生理過程中產生的剩餘熵排放到環境中。溫血動物較高的體溫,有利於更高效地排除熵,因而能產生更強烈的生命過程)

就總體而言,排放的熵要大於攝取的負熵,所以滿足熵增原理。

在這個意義上,生命,尤其是智慧生命的出現,加快了能量的均布,大力促進了宇宙的無序化進程!

“我們猜測,宇宙嫌棄整個熱寂的過程實在太慢,由此創造了生命,是不是如此呢?”

舉個例子,燃燒煤、石油、天然氣的行爲,釋放了原本儲存在化石燃料內部的能量,使其以輻射、熱傳遞等形式更快地分佈到了環境中,而核能的利用,甚至使生命有能力釋放原子內部的能量。

如果把熵增過程比喻爲拆遷,那麼,智慧生物就好比宇宙請來的城管。

等級越高的文明,越能夠幫助宇宙迴歸熱寂。

如此看來,宇宙的目的,像不像一場精心策劃、情節波瀾壯闊的自殺?

但是,宇宙爲何要自殺?爲何想要回歸熱寂?

爲何熵會自發地增加,而不會自發減少?

爲何要設定這樣的規則?

很遺憾,這是一個宇宙級別的哲學問題,我們並不知道答案。

以上部分是【熱力學方面的熵增理論】。

我們可以將“熵”這個概念推廣到其他的方方面面,發現它無處不在。

譬如說一杯水,滴入一滴墨水後,因爲分子間的熱運動,它將會慢慢擴散,直到墨水均勻分佈。墨水從有序變得無序,想要恢復原先的樣子,變得極爲困難。

這就是一個熵增的過程。

一堆沙子,花費大力氣堆成圓錐,它會慢慢倒塌……這也是熵增的過程。

宇宙在腐朽,人類世界的萬事萬物也在腐朽。

生命,這種高度有序的存在,是一種低熵體。但生命體亦不是永恆的,單個生命也會生病、衰老。

一個人從誕生開始,熵就在不停地變化,直到死亡到來的那一刻,代表其個體的熵增加到最大值。

這種熵是可以模糊量化的,是具體的,我們可以用【身體健康指標】、【壽命】等進行簡單地代替。

如果因爲合理的生活方式,或者某些科技,相當於爲生命體攝入了負熵流,其熵增將會變得更加緩慢,甚至減小也有可能。

但總體而言,衡量個體的熵,依舊是緩慢增大的過程,直至個體死亡。

然後,我們再來談文明。

宇宙中沒有什麼是永恆的,我們假設,文明也有自己的【熵值】,但文明的熵更加抽象。

很難直觀地計算,文明的熵究竟有多大。它時時刻刻不停地變化,只能根據一些表現來進行簡單地估算。

在地球時代,王朝更換,政權變更,各種各樣的理由有很多,但最終,否可以用熵來衡量其中的秩序程度?

影響文明熵的因素有很多,包括但不限於外界環境、科技、社會制度、人口數目、人口質量等等。

特別是科技因素,是相當顯著的負熵流,只要科學能一直進步下去,文明就能很簡單地保持強盛……

若【文明熵增假設】成立,我們就要小心了,因爲熵總是會自發地增大,我們必須要想方設法,控制其熵增,無論是社會因素、還是科技因素。

否則,文明的寂滅將成爲必然事件。

從這個角度講,明天是不美好的……按照熵增理論,明天只會自然而然變差,而不會自然而然變好。

這也是宇宙哲學樹上的一條假設。

第一百二十一章 大過濾器沒有化石能源,還能重建文明嗎?第一百一十七章 洗劫一艘行星飛船第七十八章 科技井噴第六十九章 心理戰第七十九章 科技井噴 2第五十九章 超光速不可觀測第十七章 大建設時代 2第九十章 再探地底第八十一章 上帝模式第一百二十四章 生存、繁衍學說第二十章 無聲戰役第五十五章 尋找更多的人口第一百三十一章 開始行動第一章 深空起航第十九章 爆炸!爆炸!第三十七章 存在哲學第一百五十四章 撤離開始第四十八章 試驗型機器第二十八章 巨大鈾礦第一百五十七章 大量的軍隊第一章 地球毀滅第一百零二章 大發雷霆第七十二章 全方位拯救第一百七十六章 未來規劃第一百一十五章 緊急製造第一百四十九章 十五年的發展第六十五章 爆鋪第一百三十八章 藝術傾向不同第十六章 發現鈾礦第一百一十四章 重返尼克斯星第一百零三章 光球第三十章 諾亞計劃 2第五十一章 文明毀滅第一百零九章 綠光文明的敵人第四十六章 一顆行星第一百三十九章 不好混啊第三十七章 存在哲學第一百三十六章 爲了星空第二十三章 仔細探索第一百二十一章 大過濾器第一百二十二章 特殊情報第六十三章 快速行動第一百六十一章 生死逃亡第七十七章 土著文明痕跡第一百四十三章 拿什麼來感謝第二十八章 終結第十七章 炸死它第四十三章 新氣氛第五十一章 長壽猜想第二十八章 城市廢墟第五十四章 幸福的忙碌第一百零六章 623年的新春第一百一十八章 核彈攻擊第一百六十章 追錯了方向第九十九章 發達了第十八章 迪格114行星第二十章 一個難題第一百一十三章 相似的道路第一章 新的旅程第四章 重要議會第五十一章 文明毀滅第六章 探討與解惑第十二章 危險第一百零五章 未來號,啓程!我們的宇宙有多精巧第八十一章 大時代開端第一百九十一章 越鋪越大的科技場面第十章 先知者第八十九章 國葬儀式第五十九章 考試是爲了錢第四十九章 死戰第六十七章 失聯第一百八十章 第一位試驗者第五十九章 考試是爲了錢第六十六章 外星遺蹟第四十三章 驚悚的消息第一百二十四章 最後的晚餐第一百二十七章 狂風驟雨第一百三十三章 大千世界第三十八章 抓起來!第四十五章 百合子的秘密第四十五章 宗教文明第一百四十一章 引導式教育第四十四章 直立智人的頂樑柱第三十一章 設計第一百二十八章 小縣城工業6.0第一百四十章 數學狂潮第一百八十四章 人與神的分界線 5000字!第四十三章 火星啓程 2第一百三十一章 軍事訓練第四章 重要議會第十三章 到達火星第一百三十六章 開創式教育第一百一十四章 超級工業計劃第三章 時間膨脹效應第四十二章 新的消息第七十九章 陷阱第七十八章 完美素託運
第一百二十一章 大過濾器沒有化石能源,還能重建文明嗎?第一百一十七章 洗劫一艘行星飛船第七十八章 科技井噴第六十九章 心理戰第七十九章 科技井噴 2第五十九章 超光速不可觀測第十七章 大建設時代 2第九十章 再探地底第八十一章 上帝模式第一百二十四章 生存、繁衍學說第二十章 無聲戰役第五十五章 尋找更多的人口第一百三十一章 開始行動第一章 深空起航第十九章 爆炸!爆炸!第三十七章 存在哲學第一百五十四章 撤離開始第四十八章 試驗型機器第二十八章 巨大鈾礦第一百五十七章 大量的軍隊第一章 地球毀滅第一百零二章 大發雷霆第七十二章 全方位拯救第一百七十六章 未來規劃第一百一十五章 緊急製造第一百四十九章 十五年的發展第六十五章 爆鋪第一百三十八章 藝術傾向不同第十六章 發現鈾礦第一百一十四章 重返尼克斯星第一百零三章 光球第三十章 諾亞計劃 2第五十一章 文明毀滅第一百零九章 綠光文明的敵人第四十六章 一顆行星第一百三十九章 不好混啊第三十七章 存在哲學第一百三十六章 爲了星空第二十三章 仔細探索第一百二十一章 大過濾器第一百二十二章 特殊情報第六十三章 快速行動第一百六十一章 生死逃亡第七十七章 土著文明痕跡第一百四十三章 拿什麼來感謝第二十八章 終結第十七章 炸死它第四十三章 新氣氛第五十一章 長壽猜想第二十八章 城市廢墟第五十四章 幸福的忙碌第一百零六章 623年的新春第一百一十八章 核彈攻擊第一百六十章 追錯了方向第九十九章 發達了第十八章 迪格114行星第二十章 一個難題第一百一十三章 相似的道路第一章 新的旅程第四章 重要議會第五十一章 文明毀滅第六章 探討與解惑第十二章 危險第一百零五章 未來號,啓程!我們的宇宙有多精巧第八十一章 大時代開端第一百九十一章 越鋪越大的科技場面第十章 先知者第八十九章 國葬儀式第五十九章 考試是爲了錢第四十九章 死戰第六十七章 失聯第一百八十章 第一位試驗者第五十九章 考試是爲了錢第六十六章 外星遺蹟第四十三章 驚悚的消息第一百二十四章 最後的晚餐第一百二十七章 狂風驟雨第一百三十三章 大千世界第三十八章 抓起來!第四十五章 百合子的秘密第四十五章 宗教文明第一百四十一章 引導式教育第四十四章 直立智人的頂樑柱第三十一章 設計第一百二十八章 小縣城工業6.0第一百四十章 數學狂潮第一百八十四章 人與神的分界線 5000字!第四十三章 火星啓程 2第一百三十一章 軍事訓練第四章 重要議會第十三章 到達火星第一百三十六章 開創式教育第一百一十四章 超級工業計劃第三章 時間膨脹效應第四十二章 新的消息第七十九章 陷阱第七十八章 完美素託運