活得好好的,為什么一定要死呢?一直活下去不行嗎?
這是無數人心中的一個巨大疑問,如果其它生命形式也像我們一樣擁有智慧,那么一定也會發出同樣的疑問,那么這個問題有沒有答案呢?一切的科學,無論是生物學,還是化學,追根求本,最終都是物理,所以我們還是要到物理中去尋找答案。18世紀蒸汽機出現了,自此以后的一個世紀,科學家們一個最主要的研究課題就是如何提高蒸汽機的效率,但終究進展有限。到了19世紀,德國物理學家克勞修斯終于發現了問題所在。
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克勞修斯發現蒸汽機的效率之所以沒有辦法進一步提升,是因為熱量總是自發地單向地從高溫物體流向低溫物體,不可逆轉。
于是,克勞修斯提出了“熵”的概念,用來描述能量轉化的方向性和不可逆性。克勞修斯給出的定義是在一個孤立的系統中,熵永遠不會減少,只能增加或保持不變,熵越大,系統內可用來做功的有效能量就越少。這個定義有些難懂,后來,奧地利物理學家玻爾茲曼重新賦予了“熵”一個更直觀的定義:熵就代表了一個孤立系統的內在混亂程度。
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任何一個孤立的系統都只能從有序走向無序,而且一般而言,系統的有序程度越高,它走向無序的速度也就越快。
我們所在的整個宇宙就可以被視為一個孤立的系統,這個系統中的每一個天體都是一個有序體,而其中最有序的天體就是恒星。恒星通過核聚變將物質的能量以光和熱的形式散發出來,這本身就是一種熵增的過程。在恒星的燃料耗盡之后,它們會變為白矮星、中子星或黑洞,在遙遠的未來,所有的恒星都熄滅之后,宇宙便會失去所有的光源和熱源。
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如果把時間尺度拉得更長,星系內部天體的引力結構也會逐漸瓦解,熵值進一步增加,宇宙也就變得更為混亂和無序。
最后宇宙中只剩下黑洞,但黑洞也不是永恒的有序體,它會以霍金輻射的方式緩慢向外輻射粒子,速度雖然很慢,但在宇宙無限的時間尺度之下,終有一日它會蒸發殆盡。至此,宇宙中的熵便達到了最大,宇宙中所有有效的能量都已被轉化為無法再利用的、均勻的、低水平的熱能,所有物質都重新分解為基本粒子的形態。宇宙中每一個角落的物質、溫度都達到了絕對的、均勻的平衡。
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宇宙既是如此,個體的生命自然也不會例外。
但有一點生命與宇宙不同,生命體不是一個孤立的系統,它時刻都在與外界進行物質和能量的交換。生命體是一個高度有序的系統,即便是一個單細胞生命,它的有序程度也要遠遠超過整個宇宙,所以生命體熵增的速度是非常快的,為了對抗熵增,就必須要不斷從外界環境中攝取低熵物質,這種攝取就是通過呼吸、喝水、吃飯來實現的。這也就是奧地利物理學家薛定諤所說的:“生命以負熵為食”。
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我們將低熵物質攝入體內,同時又將高熵廢物排出,我們身體內的熵減少了,但環境中的熵會快速增加,這也是人與環境之間的根本矛盾。
我們通過不斷從環境中攝取秩序,來對抗身體走向混亂的內在趨勢,但我們的身體依然會緩慢走向混亂。我們無法阻止生命的逝去,就像我們無法阻止太陽的熄滅、無法阻止宇宙走向熱寂一般,我們唯一能做的就是讓生命在有限的時間里盡情綻放。
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