一座瀑布,水流溅出水声和波澜。一堆柴火,火焰放出光芒和热量。一叠盘子,落在地上碎的七零八落。当你看到这些景象,你是否会在意?
或许大部分人都不会注意到这些,这些只是非常平常的事物而已。然而,这些看似平常的事物,已经发生了难以挽回的变化:水流的势能转化为无法利用的声能和水波势能,木头的化学能转化为光能和热能,原本有序的盘子变得无序。
我们无法把声能和水波势能重新转化为水流势能,无法把光能和热能重新转化为木头化学能,无法把碎片还原成原本的盘子。
这一切,都在由有序向无序变化!
事实上,宇宙中所有事物,都会由有序走向无序。这就是热力学第二定律,也叫熵增定律,由克劳修斯提出,物理表达式为dS=dQ/T,其中S表示熵,1表示热量,T表示时间;适用于孤立系统。
所谓熵,就是衡量事物混乱程度(无序性)的物理量,它是物理世界的三个基本要素之一。熵增定律揭示了在一个孤立系统会变得越来越混乱越来越无序。宇宙作为一个孤立系统,自然也遵守熵增定律,也就是说,宇宙会不可避免地走向无序。
可以说,就是因为熵增,宇宙间的事物才会走向灭亡。人会衰老死亡;恒星会因为燃料耗尽而“死亡”,变为白矮星、中子星或者黑洞;而行星,会在当恒星“生命”终结时变成的红巨星吞没;就连黑洞,也会不断蒸发直到最后爆炸而消亡!
那有什么办法能阻止这个过程,也就是使一个系统的熵减小吗?
答案是肯定的,那就是给予这个系统能量!举个简单例子,地球,正是因为太阳给予了地球巨大能量,地球上的一切生物才不会走向消亡。一旦太阳失去光芒,生机勃勃、一切有序的地球也只有一个结局,那就是变成火星那样的死寂星球。
如果能量足够多,这个系统的熵还会减小。比如一杯水,放入冰箱中,液态水变为固态冰,无序走向有序,这就是通过冰箱消耗电能而来的。不过,一旦停止提供电能,固态有序的冰又会变为更无序的水,甚至更加无序的水蒸气。
没有事物能逃过熵增定律,所以科幻大家刘慈欣说:死亡是唯一一座永远亮着的灯塔,不管你向哪里航行,最终都得转向它指引的方向。一切都会逝去,只有死神永生。