這個讓人「絕望」 的物理定律,科學家聲稱:寧願沒發現它!
究竟是什麼物理定律讓人如此 「絕望」?這定律就是大名鼎鼎的 「熱力學第二定律」,也叫 「熵增定律」。
這是德國人克勞修斯首次提出的理論,因為它揭示了宇宙演化的本質,在目前的認知下,宇宙已經是一個獨立的封閉系統了,一旦到達熱動平衡狀態(熵值接近於 0),將沒有任何生命可存活,最終完全死亡。所以讓人絕望,讓科學家希望從來沒有發現它。
生命的存在是否違反熱力學第二定律? 生命這種自主趨於有序的低熵體為什麼會在自然中誕生,按照熱力學第二定律世界不應該是朝著無序混亂髮展嗎? 是的,但是生物體只是世界的一部分,只是部分熵減,而不是世界熵減,生物體本身不是封閉體系。不攝入能量,生物就跪了,被腐敗分解,這算是熵增。攝入能量,則可以維持低熵狀態。
綠色植物從太陽輻射中獲取負熵、動物從食物中獲取負熵。通俗一點,用能量類比熵的話:太陽像個水力電站,利用水的勢能發電,驅動四軸飛行器能飛得比水庫更高,這並不違反能量守恆。
其實熱力學適用範圍是很廣,這一特徵不僅限於熱力學第二定律,第一、第三定律現在看來也都是普適的。但它至少有三個缺陷:其一,「普適」 意味著能說的有限,熱力學適用於一切(近)平衡態系統,因此也不可能解釋具體的物質特性。
其二,熱力學第二定律只適用於(近)平衡態,對於遠離平衡態的系統,熱力學第二定律是不適用的。這也是為什麼宇宙能從早期均一的狀態演化出現在複雜的星繫結構。
其三,熱力學不考慮漲落。換句話說,熱力學第二定律只適用於宏觀系統。從現代(量子)觀點來看,熱力學熵實際上來源於系統與環境的糾纏熵。換句話說,熵增描述的無非是系統信息不斷喪失的過程。
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