科学的迷失一:熵增定律

科学,短期让人兴奋,长期让人绝望。过程让人乐观,最后让人悲观。

科学本来是探索世界,让人类生活更美好的一门学问,但是越来越发现它在走向它的反面。因为科学在短期推动人类的发展繁荣之后,不得不面临这样一个终极问题,也就是是否有永恒的存在?我们的世界是真实的吗?人有没有自由意志?而科学目前给出的解释无疑都是悲观的。

美国科幻作家艾萨克·阿西莫夫1956年出版一部科幻小说《最后的问题》里面提到,当人类解决了长生不老,幸福快乐等等所有的问题之后,这个时候人类还剩下最后一个问题,那就是按照热力学第二定律,宇宙中的熵增是不可逆的,万物终将归于虚无,宇宙将变成一片永远沉寂的光子的海洋,不再有任何变化,时间也失去了意义。人类为了解决这个问题,联合多国的顶级科研人员,研制了一台超级计算机“超脑”。于是人们问“超脑”:宇宙中的熵增可以被改变吗?“超脑”给出的答案始终是“数据不足,无法作答。”

最后一次,人类面临毁灭前最后一次绝望的问:“这就是结局了吗?这种混乱还能被逆转成为一个新的宇宙吗?真的做不到逆转熵增吗?”“超脑”沉默了很久很久,久到已经没有人类了,它突然自言自语地说“要有光”。

这本书提出了一个人类最为重要的问题:有没有永恒的存在?

人类始终有一个“永恒”的情结,总希望这个宇宙包括自身的价值可以永恒存在。为了追求这个永恒,人类不断的探索,不断的努力,但最终科学会给出怎样的解释呢?按照科学的解释,按照熵增理论,宇宙终究会灭亡。如果宇宙最终会灭亡,那么人也是宇宙之中的,人也最终会灭亡,那就没有永恒的存在,人类的一切都将失去意义。

这里面提出一个重要的概念,熵增定律,什么是熵增定律?熵增定律是克劳修斯提出的热力学定律,克劳修斯引入了熵的概念来描述这种不可逆过程,即热量从高温物体流向低温物体是不可逆的,其物理表达式为:S =∫dQ/T或ds = dQ/T。说起来很复杂,简单说就是,在一个孤立系统里,如果没有外力做功,其总混乱度(即熵)会不断增大。就像房间如果你不努力的去维护的话,它会越来越乱,一杯热水放在桌子上,它会慢慢变冷一样。由于熵不断在增加走向它的最大值,因此宇宙一旦到达热动平衡状态,就完全死亡。这种情景称为“热寂”,这样的宇宙中再也没有任何可以维持运动或是生命的能量存在。宇宙就灭亡了。简单说就是万物皆从有序走向无序并最终永远沉寂。

有朋友说,热力学第二定律全部是用统计规律推导的,而全知的大脑不需要统计规律,因为他知道每一时刻所有粒子的位置与速度(当然量子力学说速度与位置不可同时决定,观察者是人,如果是全知大脑,这个规律可能会打破)

但,对于熵增定律,虽然科学界一直有争议,但是大多数的科学家认可这一定律是准确的。原因有以下几点:一、热不会从低温向高温传递。二、量子态无法确定。三、测不准原理。四、全知脑是理想就像永动机。

如果按照熵增定律和宇宙学(现代宇宙学是天文学和物理学的分支学科)推论,宇宙将最终变成一片永远沉寂的光子的海洋,没有任何变化,连时间也失去了意义。那么就会让人产生虚无感。所以我想西方现在盛行的虚无主义是不是也多少受一点这些科学原理的影响?因为既然没有永恒存在的可能,那么一切也都变得没有意义。

同样的这个问题,中国人就乐观多了,因为中国人有国学,中国的国学相信有永恒的存在。宇宙不会消亡。儒释道皆积极乐观。

也许有朋友会说,不对啊,我们观察到的现象不仅只有熵增,也有熵减啊,比如说房间我们不打扫它会乱,但是我们打扫的话,它不就变得整洁了吗?就像城市都变得越来越漂亮,变得越来越整洁。还有人类人的生长不是混乱无序啊?

是的,有熵增当然也有熵减。可是想要熵减必须是一个开放系统,有外在的物质和能量进行交换。人的生长也是一个负熵的过程。之所以是一个负熵的过程,是因为人也是一个开放系统,人通过和系统外的物质和能量进行交换,才能够维持生存。比如人类吃各种各样的食物,来为自己维持生长,增加营养、增加能量,如果人什么东西都不吃,也不呼吸外在的空气,那就只有熵增。就像一颗种子变成大树,一定要吸收外在的空气、阳光、雨露、土壤里的养分等等,才能够茁壮成长。如果没有外在的这些物质和能量,同样也只有熵增,不会产生负熵。

有的朋友会说,耗散结构理论可以对抗熵增定律。

耗散理论的前提同样是必须是一个开放的系统,也就是说在这个开放的系统的内部和这个系统的外部的物质和能量进行交换的时候,会产生负熵流从而实现逆转。但是既然叫宇宙就包括了所有的物质和所有的能量,它的外面已经没有东西可以跟它交换了。

熵增定律的结论是:宇宙终将消亡。

很多科学家无法接受这一现实,从心理上不能够认同,于是采取种种的方式想要推翻熵增定律。但现在看来这些假说无疑都是徒劳的。虽然熵增定律争议还很大,但至少目前还没有哪一个能够完全的推翻它的。人们之所以尝试着从各种角度想要推翻它,只是不希望没有永恒的结果,因为这样看起来宇宙和人生实在太无趣了。但请不要忘记英国物理学家爱丁顿曾说:“我认为,熵增原则是自然界所有定律中至高无上的。如果有人指出你的宇宙理论与麦克斯韦方程不符,那么麦克斯韦方程可能有不对;如果你的宇宙理论与观测相矛盾,嗯,观测的人有时也会把事情搞错;但是如果你的理论违背了热力学第二定律,我就敢说你没有指望了,你的理论只有丢尽脸、垮台。”

科学的结论:宇宙终将毁灭。

青松悟语

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