在過(guò)去的半個(gè)世紀里,人類(lèi)的科技發(fā)展速度是驚人的,50年前的科技時(shí)代跟現在的科技時(shí)代相比,相信很多老一輩人都深有體會(huì )。即便在當今社會(huì )主干力量80后的今天,仔細回顧幾十年來(lái)的變化,你會(huì )驚訝于人類(lèi)技術(shù)發(fā)展如此迅速。
近半個(gè)世紀以來(lái),人類(lèi)在科技方面的發(fā)展為何如此迅猛?實(shí)際上,主要原因還是厚積薄發(fā),眾所周知,科技發(fā)展的基礎是科學(xué),特別是物理學(xué),如果沒(méi)有眾多偉大的物理學(xué)基礎理論誕生,相信也不會(huì )有各種科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展。舉例來(lái)說(shuō),牛頓的經(jīng)典物理學(xué)將火箭送上太空,麥克斯韋的電磁使現代電工學(xué)發(fā)展,愛(ài)因斯坦的相對論使導航衛星定位精確,等等。
一百年前,這些偉大的基礎物理學(xué)理論的出現,為后來(lái)科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展奠定了基礎,科學(xué)技術(shù)永遠是緊密聯(lián)系在一起的,它們相互影響,相互制約,沒(méi)有基礎物理學(xué)的出現,就不會(huì )有科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,同樣,科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展也會(huì )加速新的基礎物理學(xué)的產(chǎn)生。
物理對于人類(lèi)的重要性相信每個(gè)人都明白,特別是我們開(kāi)始向太空探索宇宙,更需要強大的物理力量的支持。物理的發(fā)展離不開(kāi)各種各樣的物理定律,每一條物理定律的出現,都將極大地促進(jìn)人類(lèi)科技的發(fā)展。
物理新定律是新物理學(xué)的先驅?zhuān)彩切录夹g(shù)不斷涌現的前兆,物理學(xué)中一些基本的定律,就能構筑起一個(gè)巨大的物理大廈,引導著(zhù)科技的發(fā)展。正是因為前幾代人在物理學(xué)上的不斷貢獻,才終于在近半個(gè)世紀中取得了令人驚嘆的科技成就。
在物理學(xué)的殿堂里,科學(xué)家們發(fā)現了許多物理定律,他們對這些定律的發(fā)現感到十分高興,因為它們能夠推動(dòng)人類(lèi)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)步。然而,有一項物理學(xué)定律的發(fā)現,卻讓科學(xué)家們感覺(jué)到,聲稱(chēng):寧可不發(fā)現,這是為什么?
這條物理定律讓科學(xué)家們感到絕望,相信許多朋友也知道,這是熱力學(xué)第二定律,也就是科學(xué)家們所稱(chēng)的熵增加定律。熱力學(xué)有兩條定律,第一條定律告訴我們:能量不能憑空產(chǎn)生,只能從一個(gè)狀態(tài)轉換到另一個(gè)狀態(tài),而且能量是守恒的。
熱力學(xué)第一定律的發(fā)現,終結了有些人幻想創(chuàng )造一個(gè)能持續輸出能量的永動(dòng)機夢(mèng)。這一永動(dòng)機之夢(mèng)結束了,而另一些人則提出了一種新的永動(dòng)機,他們試圖從自然中吸收能量,然后驅使啟動(dòng)機繼續向外運動(dòng),這一夢(mèng)并未違反能量守恒定律,即第二類(lèi)永動(dòng)機。
所以第二種永動(dòng)機是可以實(shí)現的?盡管沒(méi)有違反熱力學(xué)第二定律,但它違反了熱力學(xué)第二定律,即熵增加定律。按照增益定律,用在做功上的能量越多,熵就越小,用能就越少,熵就越大。簡(jiǎn)而言之,能量燃燒后留下的廢物的熵越高越好。
對于孤立系統,有用能越小,熵就越大。假如我們不斷地從自然界吸收能量,并利用其持續做功,那么,就會(huì )產(chǎn)生出越來(lái)越多的有用能,這顯然違反了熵增法則,從而證明第二類(lèi)永動(dòng)機也不可能被制造出來(lái)。
熵增法是用來(lái)說(shuō)明系統的混亂程度的,在一個(gè)孤立的系統中,熵值越大,混亂程度越大,并且熵增法是不可逆的,任何事物從誕生之日起,熵值都在增加,系統也會(huì )越來(lái)越混亂,最終走向毀滅。
對孤立系統來(lái)說(shuō),熵總是會(huì )自發(fā)增加,有序度越來(lái)越小,這類(lèi)現象在我們的日常生活中隨處可見(jiàn),如:房間會(huì )越來(lái)越亂,破鏡不能自發(fā)恢復,混合液不能自發(fā)分離等。
從某種意義上說(shuō),熵增定律也是時(shí)間定律,它告訴我們,時(shí)間總是不斷地流逝,而且不能逆轉,這也從側面告訴我們,在相對論里,時(shí)間的倒流也是不可能的,時(shí)間機器只存在于科學(xué)幻想中,而現實(shí)世界則不可能。
熵增法真正使科學(xué)家們感到絕望的是,通過(guò)它,宇宙的末日即將來(lái)臨,而這種末日正是大熱寂靜。假如宇宙是一個(gè)孤立的系統,從其誕生之時(shí)起,其熵值就在不斷增加,宇宙也會(huì )變得越來(lái)越混亂,最終用能全被消耗掉,整個(gè)宇宙達到熱寂靜狀態(tài),停止運轉,任何生命都將消失。
而生命的存在也會(huì )加快宇宙熵值的增長(cháng)速度,加速宇宙的衰亡,這是因為人和其他生命體都是熵值負的,為了維持生命的功能,就必須不斷地消耗用能,因此宇宙系統的熵值也會(huì )加速增長(cháng)。
這當然就是宇宙在孤獨中的情形,如果宇宙不在孤獨中呢?相信許多朋友已經(jīng)了解了多元宇宙論,這是科學(xué)家們提出的一個(gè)推測,認為宇宙外還有更廣闊的空間,存在著(zhù)數不清的宇宙。
若多元宇宙論正確,則我們的宇宙并不是一個(gè)孤立的系統,有用的能量可從宇宙外部不斷獲得,只要宇宙外部的空間沒(méi)有走向毀滅,我們的宇宙也可以保持著(zhù)緩慢增長(cháng)的熵值,持續更長(cháng)的時(shí)間。

無(wú)論怎樣,熵增加定律的發(fā)現,確實(shí)不是個(gè)好消息,它告訴我們,一切事物的最終結局都是毀滅,即使人類(lèi)的科技再強大,人類(lèi)的文明也無(wú)法永續,總有一天我們將迎來(lái)大災難,而人類(lèi)不斷發(fā)展的科技,只有在延續大災難的同時(shí),才能使人類(lèi)的整個(gè)系列能走得更遠。
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