什么是熵增定律?科学家:它能决定宇宙的命运,人类也受支配
夜晚的星星,有些从太阳系还是一片尘埃时就存在于宇宙中了,有些哪怕等到50亿年后,太阳熄灭了它们都不会熄灭。
地球上的人总是把太阳当作永恒的象征,并且把太阳这一类天体也冠以了恒星的名号, 仿佛它们就是宇宙中永恒的存在 ,但随着科学的进步,人们开始逐渐明白,包括太阳在内,宇宙中没有什么东西是永恒的。
目前的宇宙学理论认为,我们的宇宙起源于138.2亿年前的一次大爆炸,当时没有时间也没有空间,在人类大脑根本无法想象出画面的那个“存在”中,只有一个奇点, 这个奇点可以看作是宇宙的种子,是时间和空间的开端,是所有物理定律的开端 ,同时也是组成恒星和人类的所有物质的开端。
不知道什么原因,奇点在138.2亿年前的某一刻发生了爆炸,在短时间内迅速膨胀到了一个相当大的体积,时空和物质也在膨胀中成型,大爆炸后30万年,光子开始在宇宙中飞行,星云开始凝聚成第一代恒星,然后是含有重元素的第二代恒星, 我们的太阳就是一颗典型的第二代黄矮星 ,而地球以及地球上的我们,都是恒星的孩子。
时至今日,在天文学家的观测中,我们的宇宙仍在加速膨胀中, 且这一速度在距离地球145亿光年外的地方正式超过光速 ,也就是说,145亿光年之外的星系退行速度已经超过了光速,人类永远看不见它们。
物理学家是最先意识到宇宙拥有生命极限的人,因为在研究永动机的路上, 热力学中出现了熵增定律 ,通俗来说就是在一个封闭的系统内,系统的混乱程度总是会不断上升的,而永远不可能自发下降。
因此一间屋子没人打扫就只能落灰,而不会自动变得越来越干净,同理,一个已经碎了的杯子也不可能自发再还原成杯子的模样。
把上面这两个例子代入宇宙后不难发现:太阳总有一天会熄灭,黑洞在漫长的时间过后也会蒸发殆尽,虽然现在还有新的恒星在不断诞生, 但宇宙中的物质总量归根结底也是有限的,恒星不可能无限产生 ,因此总有一天,在熵增定律的影响下,宇宙中所有的恒星都会熄灭,宇宙将变成一片死寂。
宇宙中所有物质都由微小粒子组成,这些粒子在一刻不停地做着无规则运动,运动速度越快,物质温度越高,但同时也代表着内部粒子运动的无序度越高, 即“熵”值越大。
在两杯温度不同的水之间,热水中的高熵粒子会主动转移到冷水中的低熵粒子,直到两者之间粒子运动速度相同,熵值相同,在这个过程中, 原本熵值较低的凉水已经升高了,内部的无序度也增大了。
再进一步探究熵增的本质:在一个封闭系统中,事物只会自发地从低熵向高熵行进,且过程不可逆 ,而我们的宇宙就是最大的封闭系统 ,因为目前没有任何证据表明其他宇宙是存在的,也就是说,宇宙内的熵增无法避免。
50亿年后,太阳内部的氢元素耗尽,体积将是现在的200倍,届时将会吞没水星、金星、直至地球, 当氦元素燃烧完后,百亿年的核聚变停止, 太阳在一次大爆炸中变成白矮星,此时它不再拥有耀眼的光芒,而是发散着幽幽的白光。
这幽幽白光也会在几十亿年内逐渐熄灭,最后看不见任何光亮,天文学家将这种天体称之为 黑矮星。
另外一些超大质量恒星将会在核聚变中止后发生大爆炸,形成中子星或黑洞,中子星会在一刻不停地高速自转中从两极发射高能量脉冲, 通常只有较短的几亿年寿命。
超大质量黑洞或许是宇宙最后还存在的天体,它会吞噬掉所有已经消亡的恒星。但即便是魔鬼一样的黑洞,在吸收物质的同时也在蒸发着自身的质量,在漫长的时间中走向衰变,最后在一次大爆炸后迎接死亡。
以上这些事件都发生后, 宇宙中就达到了热平衡,茫茫宇宙将只剩下绝对的黑暗 ,唯一有希望避免这一结局的办法,只有找到其他宇宙。因为一旦其他宇宙存在,我们宇宙的熵增就能转移过去,就像热水的温度会逐渐转移到冷水一样。
反倒是人类自己,一直都在不断对抗熵增,时间之箭,指向荒芜,人的一生就是一个不断抵抗熵增的过程, 只有我们不断为自己注入新的能量,才不会走向混乱无为的人生。
熵增定律是什么意思?
熵增定律是热力学中的基本原理,它指出在一个孤立系统中,熵(系统的混乱程度)总是增加或者保持不变,而不会减少。这是一个客观存在的自然规律,与之相反的观点并没有被科学广泛接受。与熵增定律相似、相关或相反的原理和定律有以下几个:能量守恒定律:能量守恒定律是物理学中的基本原理,它指出能量在...
什么叫熵增定律
熵增意思是无秩序在增加,熵增定律是热力学定律,熵增原理为:一个孤立的热力学系统的熵不减,总是增大或者不变。说明一个孤立系统不可能朝低熵的状态发展,即不会变得有序,预示了一切事物最终都将走向消亡。
什么是熵增?关于熵增定律,你都知道多少?
熵增定律,也就是热力学第二定律。这个定律是由克劳修斯提出的。熵增定律就是热量从高温物体流向低温物体的这个过程是不可逆的。熵增定律可以用物理表达式,表达为:S =∫dQ\/T或ds = dQ\/T。熵增原理表明,对于绝热过程,一般只会发生dS≥0 的过程,当dS = 0, 表示这是一个可逆过程;dS>0表示这是...
熵增定律什么意思?
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。孤立系统总是趋向于熵增,最终达到熵的最大状态,也就是系统的最混乱无序状态。但是,对开放系统而言,由于它可以将内部能量交换产生的...
熵增定律是什么
熵增定律是指孤立热力学系统的熵不减少,总是增大或者不变。熵增定律 熵增原理,指孤立热力学系统的熵不减少,总是增大或者不变。用来给出一个孤立系统的演化方向。说明一个孤立系统不可能朝低熵的状态发展,即不会变得有序。熵增定律是科学定律之最,这是爱因斯坦的观点。能源与材料、信息一样,是物质...
熵增原理含义是什么 熵增有何原理
4、在科学中有三个基本定律,即质量守恒定律,能量守恒定律和熵增定律。质量、能量守恒定律在微观领域又被推广为质、能相关定律。质量守恒定律,能量守恒定律和质能相关定律在数学上表示为等式。而熵增定律则是不等式,即在孤立系中,熵增总是大于或等于零(△S≥0)。在这种等式与不等式的差别中,隐含着...
什么是熵增定律
熵增定律通俗易懂解释是:热量从高温物体流向低温物体是不可逆的。熵用通俗的语言来说就是可能性。熵增原理,就是事物发展的方向,总是朝着大概率的方向变化。比如,沙漠下雨是小概率事件,所以明天沙漠是不会下雨的。简单的说熵是衡量我们这个世界中事物混乱程度的一个指标,热力学第二定律中认为孤立系统...
什么是熵增定律?
1. 熵增定律:这个定律是热力学的一个核心概念,与热力学第二定律密切相关。熵是一种描述系统混乱度或无序程度的物理量。熵增定律表明,在一个封闭系统中,熵总是趋向增加。这意味着系统倾向于朝着更混乱的状态演化,而不是朝着更有序的状态。这个定律揭示了自然界中不可逆过程的本质,如热传导、扩散...
熵增定律是什么
熵增定律是关于熵随时间变化的规律。具体来说,它指出在一个封闭系统中,熵总是趋向于增加,也就是说,系统总是自发地向更加混乱的状态发展。这是自然界的一种基本规律。详细解释如下:熵增定律是热力学第二定律的核心内容。它描述了自然系统的一个普遍特性,即系统总是倾向于最大化其混乱程度。具体来...
熵增定律,为什么会被称为令人绝望的物理定律?
那么,熵是什么?熵增又是怎么回事?为什么这条物理定律会让人类看不到未来?一个冷的物体和一个热的物体相互接触,在正常情况下,冷的物体不可能把热量自发地传递给热的物体,让冷的物体更冷,热的物体更热,这就是热力学第二定律,物理学家克劳修斯是这个表述的提出者。只有热的物体才能自发地把热量...
长沙饺卫昕: 熵的概念最早起源于物理学,用于度量一个热力学系统的无序程度.热力学第二定律,又称“熵增定律”,表明了在自然过程中,一个孤立系统的总混乱度(即“熵”)不会减小. 在信息论中,熵被用来衡量一个随机变量出现的期望值.它代表了在被接收之前,信号传输过程中损失的信息量,又被称为信息熵.信息熵也称信源熵、平均自信息量.在1948年,克劳德·艾尔伍德·香农将热力学的熵,引入到信息论,因此它又被称为香农熵. 熵在生态学中是表示生物多样性的指标.
贵定县18163003536: 熵是什么?它的变大或者变小对宇宙有何影响?如果有那影响是什么呢?宇宙会因为熵值变大变小而死亡吗? - ?
长沙饺卫昕: 熵就是混乱的程度,最早是物理学用来描述物质混乱的程度,有一个定理就是说熵总是随着时间的增加而增加,后来引申到热力学、信息学,用来描述某个事件不断趋向混乱的过程.能将熵增原理用于整个宇宙吗?在历史上克劳修斯曾将热力学...
贵定县18163003536: 关于宇宙熵增理论,具体点!!! - ?
长沙饺卫昕: 定律介绍定律内容:热量从高温物体流向低温物体是不可逆的. 克劳修斯引入了熵的概念来描述这种不可逆过程. 在热力学中,熵是系统的状态函数,它的物理表达式为: S =∫dQ/T或ds = dQ/T 其中,S表示熵,Q表示热量,T表示温度...
贵定县18163003536: 熵是什么?用于算什么的? - ?
长沙饺卫昕:[答案] 熵 开放分类: 化学、物理、熵、热力、天体 熵 shāng 〈名〉 物理名词,用温度除热量所得的商,标志热量转化为功的程度... 热力学第二定律体现的就是这个特征.生命是高度的有序,智慧是高度的有序,在一个熵增的宇宙为什么会出现生命?会进化...
贵定县18163003536: 谈谈吉布斯自由能以及熵增是什么东西 - ?
长沙饺卫昕: 吉布斯自由能</b>又叫吉布斯函数,是热力学中一个重要的参量,常用 G 表示,它的定义是:其中 U 是系统的内能,T 是温度,S 是熵,p 是压强,V 是体积,H 是焓. 吉布斯自由能的微分形式是:其中是化学势.一个重要的推论是.也就是说...
贵定县18163003536: 什么是熵? - ?
长沙饺卫昕: 熵是一个物理名词,用温度除热量所得的商,标志热量转化为功的程度.熵是描述热力学系统的重要态函数之一.熵的大小反映系统所处状态的稳定情况,熵的变化指明热力学过程进行的方向,熵为热力学第二定律提供了定量表述.从微观上说,熵是组成系统的大量微观粒子无序度的量度,系统越无序、越混乱,熵就越大;系统越有序,熵就越小.
贵定县18163003536: 熵增原理的理解 - ?
长沙饺卫昕: 所谓熵增加原理是指在绝热条件下趋向于平衡的过程使系统的熵增加 它是由公式推导出来的,公式我想您也知道,我就不罗嗦了 可以这样理解吧:熵可以作为混乱程度的量度,对于可逆过程,各时刻都是平衡状态,混乱程度不变,熵不变;对于不可逆过程,整个封闭体系一定自发向混乱程度增加的方向进行,熵也就一定增加... 或者从公式出发来理解:热不是状态函数,它一定会比一个由初末状态计算出来的值要大,就好像两点之间线段最短一样;而温度只由状态决定,熵也是状态函数,所以热温商一定大于等于熵...
贵定县18163003536: 宇宙发展是熵增过程吗.对其有何影响 - ?
长沙饺卫昕: 熵的概念,用来表示任何一种能量在空间中分布的均匀程度,能量分布得越均匀,熵就越大.一个体系的能量完全均匀分布时,这个系统的熵就达到最大值. 在宇宙运动中,能量在守恒的前提下总是像四周扩散,就像太阳辐射能量到宇宙空间....
贵定县18163003536: 信息守恒定律 - ?
长沙饺卫昕: 有人提出信息守恒定律,但目前还没有得到世界的公认. 信息守恒定律,就是说信息是不灭的,既不能凭空产生,也不会自动消灭.它就象种子里面基因一样,存在隐性和显性等多种形式.种子里的基因是一种隐性的形式,长成植株是基因表达成显性形式,因其植株蓝图的信息早就存在于基因里面了.
贵定县18163003536: 宇宙目前处于膨胀状态,膨胀之后是否会收缩成奇点,然后万物重生? - ?
长沙饺卫昕: 英国《自然》杂志网站7月16日报道,近百年来,标准宇宙学理论认为:宇宙源于一次大爆炸而且正在不断膨胀,这似乎已成了一个根深蒂固、颠扑不破的“真理”,但现在,一名德国科学家却提出了一种完全不同的解释,他认为,宇宙根本不...