鸡蛋打碎后不会复原而会四处飞溅,为什么会这样?隐藏着深刻奥秘

宇宙时空探索 2024-07-09 15:22:17

19世纪,奥地利涌现了一位杰出的物理学家,路威玻尔兹曼。为纪念其卓越贡献,人们在他辞世后建起一座丰碑,碑顶镌刻着一个精妙的公式:

这是描述熵的方程,一个象征着无序与不规则性的概念。这个概念的核心在于,宇宙万物似乎皆遵循一个规律,即从有序逐渐演变为无序。以一本共计569页的书为例,页码依次序排列,显得井然有序,但若让熵介入,书页将落得散乱无章。为何如此?因为单一落点的书页排列方式仅有一种,而杂乱无章的方式则数不胜数。正如我们的日常经验所见,事物自发地从有序走向无序。

放眼四周,我们会发现无序随处可见:鸡蛋摔破,四散飞溅;冰块消融,形状不再规整;浓烟升腾,秩序愈发缺失。有序渐变为无序,仿佛时间之矢就是沿着这一路径飞逝。我们见证的,是混乱程度的蔓延,往往沿事件发展的方向不断扩张。

玻尔兹曼提出,正是这种趋势推动了时间之矢的形成,这或许正是答案所在——自然进程中,万物有向更混乱无序发展的倾向。事物的演变似乎确实如此,但这一理论却存在一个小小的疑点:物理定律并未赋予未来和过去以差异,那么熵的增长就不应仅朝向未来,过去亦应如此,但此情此景似乎并不合理。

为何我们的经验与物理定律之间存在如此巨大的鸿沟?定有某种缺失的环节。如果我们肯定过去更为有序,且万物向无序演变是大势所趋,那么按照熵的公式,书本在过去应当是杂乱无章的,随后才集结成册,成为一本秩序井然的书!这样的设想显然不合常理。

以棒球运动为例,物理定律或许能帮助我们预测球的落地点,但要准确预见,还需知道初始条件,例如击球力度。同样,若物理定律不足以解释时间之矢,我们或许需要进一步了解宇宙的初始状态,为此,我们不得不追溯至宇宙大爆炸的时刻。

假设宇宙历史如一部倒放的电影,时间回溯,我们见证的是万物从混乱向有序的逆行演变。今日遍布亿万星系的宇宙,终将退化为星云与尘埃,一切收缩直至万物合一。在更早的过去,这些云气与尘埃愈发聚集,体积随之缩小,直至我们到达一个不动点——奇点。在这一刻,所有空间与时间都不复存在,秩序与低熵的源头不言而喻——宇宙大爆炸。

大爆炸是一个极度有序的瞬间,可能是宇宙间最秩序井然的一幕。自此以后,万物逐渐无序,大爆炸为我们揭示了为何回溯与前瞻历史,宇宙会有所不同,而且若逆流而上,我们将会发现,宇宙不仅与现况大相径庭,而且秩序井然。

我们尚未明了,为何宇宙初生时熵如此之低,但我们至少明白,在那一时刻,熵的确处于极低水平。因此,我们只能确信,是大爆炸为时间之矢注入动力。如同一个发条钟,一旦上紧的发条逐渐松弛,储存的能量便会释放,宇宙自大爆炸以来,便持续放松,朝着更无序的方向演变。

我们所见的每一幕,无不在推进一项始于数十亿年前的进程。例如,当玻璃杯破碎,它便不能复原,因为它遵循着大爆炸所定下的从有序到无序的自然趋势。我们不断从过去走向未来,所见的一切变化,无论是星辰的形成还是生命的历程,皆为这趟混乱之旅中的微小附带现象,在这波浪起伏的宇宙中,过去与未来的分界由此而立。

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评论列表
  • 2024-07-09 18:18

    傻,鸡蛋破碎是秩序,冰块消融是秩序,规则会因为时间推动而变化

宇宙时空探索

简介:用通俗的语言诠释科学