能量是宇宙中一切運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。就像人類需要食物和水維持生命一樣,遙遠的恒星需要大量的能量去持續(xù)燃燒,但是這種宇宙能量源的供應(yīng)是有限的嗎?宇宙正在耗盡能量嗎? 物理學基礎(chǔ)原理之一的熱力學第一定律是能量守恒,能量不能被創(chuàng)造或破壞。它只能從一種能量轉(zhuǎn)換成另一種能量。舉個例子,當你拿著一個棒球時,你的胳膊就儲存了勢能,然而當你用力扔球,勢能就轉(zhuǎn)化為了動能使球移動?;谶@個規(guī)則,所有現(xiàn)存的能量自138億年前的宇宙大爆炸就已經(jīng)存在了。 即使能量不能被破壞,但是它能劇烈的改變以至于變得毫無用處。這就是熱力學第二定律,孤立系統(tǒng)的熵會隨著時間推移而增加。(熵是指在系統(tǒng)中擁有多少無用或不可用的能量。)隨著熵的增加,系統(tǒng)中的無序和混亂程度也會增加并且它越來越隨機。在今天的問題中,孤立系統(tǒng)是我們的整個宇宙,如果你接受它是一個孤立系統(tǒng),隨著時間流逝它會充滿越來越多的無用能量。 實際上,熵在非孤立系統(tǒng)中的減少并不重要(例如人體內(nèi)部),因為這種減少總是被系統(tǒng)周圍發(fā)生的事情所抵消。但是對于一個孤立系統(tǒng)來說,沒有任何環(huán)境可以影響,稀釋,或者逆轉(zhuǎn)熵。因此,我們當今的生活和呼吸中,一切都存在,我們可以根據(jù)一些更突出的理論慢慢的邁向宇宙由100%無用能量組成的狀態(tài)-最大熵。不過,還有一個相對較新的現(xiàn)象需要考慮-暗能量。目前為止,暗能量是宇宙中最豐富的物質(zhì),但它也是最神秘的。
相反,像天體的紅移現(xiàn)象和對超新星明暗的觀察證明了宇宙中是在加速遠離…并且人們認為暗能量正在象氣球一樣膨脹來填充空間中的空隙。而關(guān)鍵所在,我們尚且還不能直接觀察或探測暗能量,對其進行任何真正的研究暗能量,盡管有理論將其與熵能(或力)聯(lián)系起來,如同研究熵的“無用”剩余理論。 不管是不是暗能量,如果宇宙中所有的能量都被變成被有效“用盡”的一個程度,實際上會發(fā)生什么?熱的大死亡理論是關(guān)于宇宙將如何終結(jié)的最流行的理論之一。也被稱為“大凍結(jié)”理論這會發(fā)生在宇宙最終達到熱力平衡時,也就是當沒什么可以轉(zhuǎn)化為熵的時候。這樣狀態(tài)下,宇宙將會耗盡它的熱能,這就是說,那時每一顆恒星都會死亡,每一顆行星都會停止轉(zhuǎn)動。 這非萬物終結(jié)唯一理論,雖然是符合宇宙膨脹的模型,恒星是變得越來越暗,不僅因為它們運轉(zhuǎn)得距離我們越來越遠,而且因為宇宙耗盡了燃燒所需要的燃料。2010年,在澳大利亞國立大學的一項關(guān)注研究黑洞的研究上,他們提出了熵比我們之前研究的要高30倍。還是我們預(yù)測的那些無用的能量的30倍之多!這樣的研究發(fā)現(xiàn),在說明宇宙已經(jīng)經(jīng)歷過了他早前是強盛期,也就是說,宇宙實際上正在耗盡能量。因為從數(shù)字上表明是只會變得更糟。 但好的方面是,宇宙的壽命之長,遠比我們所能理解的要大得多。例如,據(jù)估計,宇宙熱寂的過程大約需要10的100次方年,或者可以說1古戈爾年;這代表著1的后面有100個零!由于太陽將在短短幾十億年內(nèi)膨脹、爆炸,并使地球覆滅,當熱寂最終來臨時,人類已不太可能幸存。從另一角度看,也說明我們能存在于此刻的宇宙中,是極其幸運的事。 眾所周知,我們生活的地方與太陽保持著完美的、恰好足夠賦予我們生命的距離(即使它最終也會使我們毀滅),但一些科學家認為,現(xiàn)在我們也處于“暫時的金發(fā)姑娘地帶”(注:指對于星球而言的宜居地帶)。我們擁有生命所需的所有重要元素,而且不必擔心哪日會成為熱寂的受害者。本質(zhì)上看,目前銀河系的化學演化都在平穩(wěn)進行中;且宇宙正處于其巨大能量轉(zhuǎn)換過程的正確階段,為地球生命的產(chǎn)生和延續(xù)創(chuàng)造了充足條件。這并不是說,星球的運行軌跡是專為我們而設(shè)計的,其更多的是基于物理基本法則。 有趣的是,熵不僅僅是一個物理問題。人們也在探究它與人類心理學和生物學之間的聯(lián)系——有些科學家甚至提出,熵推動了人類的意識……在某種程度上,一個人的意識是自己本身的熵產(chǎn)物;這是一種用以推測“大腦如何工作”的,潛在且不可知的方法。有些人也認為,熵是生命進化中不可或缺的一部分;隨著生命的發(fā)展,它正在朝著無法規(guī)避的結(jié)局不斷努力前行,最終達到平衡。 20世紀70年代,科學家伊利亞·普里高津通過這一標新立異的科學領(lǐng)域的研究而榮獲諾貝爾獎,但這是另一個視頻中提到的?,F(xiàn)如今,除非熱力學定律被證實是錯的,否則,我們已經(jīng)可以確定,宇宙中有用的能量的供應(yīng)是有限的。這并不意味著“耗盡”能量,而是將它轉(zhuǎn)化為其他物品,這整個過程則像是在一條單行線上前進,最終通向平衡和熱寂。但是,如果這一切真會發(fā)生,那么決不會存在第二個10的100次方年。當然那也是很久很久很久以后的事了。 相關(guān)知識: 宇宙(拉丁語:universus)是指所有的空間、時間[a]及其內(nèi)涵,[10]包括行星、恒星、星系和所有其他形式的物質(zhì)和能量。大爆炸理論是被普遍接受的、對宇宙演化的宇宙學描述。根據(jù)這一理論,空間和時間在13.787±0.02010億年前一同出現(xiàn),[11]自此,宇宙就在持續(xù)膨脹。雖然整個宇宙的空間大小仍是未知數(shù),[3]但根據(jù)宇宙膨脹方程推算,它的直徑至少為23萬億光年。[12]而且,人類可以測量可觀測宇宙的大小,目前估計其直徑約為930億光年。 Fy:sunnie,北京蘭??????生活,人活著就是為了大英賽 |
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