一条让人绝望的物理定律，物理学家：宁愿没发现它
最后更新：2020-07-06 10:52:53 手机定位技术交流文章
人类的现代科技文明是以物理学为基础的，牛顿的经典物理学使火箭飞得太高空，麦克斯韦的电磁学使现代电工技术得到发展，爱因斯坦的相对论使导航卫星定位准确，量子力学使现代电子工业得以建立。可以说，没有物理学的发展，就没有现代科技文明。
物理学的发展离不开物理规律的发现，这可能预示着新的物理学。几条基本的物理定律可以建造一座物理大楼，并指导科学技术的发展。在过去的数百年里，物理学和科学技术像这样蓬勃发展。
在这些物理定律中，有一条让物理学家“又爱又恨”。一些科学家宁愿在宇宙中只有这一定律，而另一些科学家却不愿找到它。这个定律是热力学第二定律，或者它有一个更响亮的名字——熵增定律。
热力学第一定律表明，能量是守恒的，不能由空产生，因此，试图创造一台能连续输出能量的永动机是不可能的。此后，有人提出了另一种永动机。如果它从自然界吸收热量并驱动永动机旋转，它就能连续工作而不违反能量守恒定律。这是第二种永动机。
但是随着热力学第二定律的发现，人类意识到第二种永动机也是不现实的。虽然能量是守恒的，但有效能量会越来越少。煤的有用能量很高，但燃烧后释放的能量不能做功，同时会产生一些废热。
物理学家克劳修斯引入“熵”来描述有用能量的数量。可以用来做功的能量越多，熵就越小。有用能量越少，熵越大。以煤为例，未燃煤的熵值较小，燃烧后残余煤渣的熵值较大。
在一个孤立的系统中，有用的能量会越来越少，熵会越来越大。这就是熵增加的原理。如果我们不断从自然界吸收热量，从而实现连续工作并增加有用能量，这将违反熵增定律，因此这种永动机是无法制造的。
另一方面，熵也可以用来表征系统的混沌程度。混沌度越小，有序度越高，熵越小，熵越高。这可以用玻尔兹曼熵公式来描述:
S=k logW
其中s是系统的熵；k是玻尔兹曼常数；w是微观状态数，其值越大，系统越无序，熵值越高。这是一个非常奇妙的公式，它直接连接微观和宏观。
对于孤立系统，熵总是自发增加，有序度变得越来越小。熵增原理是不可逆的。以生活中常见的事物为例——破碎的镜子无法自然复原，水和牛奶混合后也无法自然分离。从某种意义上说，熵的增加也代表着时间的流逝。时间是不可逆的，熵只会增加。
这一物理定律将导致绝望的宇宙终结——热沉默。如果宇宙是一个孤立的系统，随着时间的推移，熵会不断增加，宇宙的混沌会变得越来越大，有用的能量会逐渐被消耗掉。人类和其他生命都是负熵体。为了维持我们的功能，我们必须不断消耗有用的能量，这将增加整个宇宙的熵，加速宇宙的衰亡。
据估计，宇宙在10-1000年后可能会消耗掉所有的自由能量，整个宇宙处于热平衡状态，并达到热静默状态。那时，宇宙停止运行，没有生命存在。
许多人说熵增定律会让人醒来。你意识到什么了吗？
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