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宇宙,最终将会变成一片死寂!

克劳修斯更是将热力学第一和第二定律概括为两句名言:「宇宙的能量是恒定的。宇宙的熵是趋于最大值。」按照克劳修斯的推理,一旦宇宙的熵达到了最大值,那就意味着宇宙达到了稳定平衡的状态,而这个平衡态是唯一的,因而宇宙中找不到任何让熵降低的过程,宇宙将陷入一片死寂。

然而,克劳修斯的描述有个致命的问题,在宇宙的大尺度结构中,起着支配作用的力显然是引力。一旦考虑引力的话,情况就会非常不同。假如有一盒铁钉,不小心洒落在地上,铁钉掉了一地,洒得很均匀,变得很无序,熵增加,这是符合我们想象的「热寂说」。

但这个图像中,我们假定了铁钉之间没有相互作用,或者说相互作用很微弱,但宇宙中是存在万有引力,因此更贴近实际情况的一个类比就是,这些铁钉都是磁铁做成的。如果磁铁钉撒了一地,那么显然靠得较近的那些磁铁钉会吸在一起。在宇宙中,引力所起的作用类似于「磁铁钉」,正因为有了引力的存在,宇宙中的物质可以聚集在一起,而不一定是要变得越来越均匀。

一,热寂论,本质上就是热力学第二定律的“熵增论”,只适合孤立系统。质疑的焦点是:熵增加究竟是否导致的“热平衡”。从恩格斯1862年琢磨“自然辩证法”起迄今,这个问题已经争论了156年,依然没有定论。

二,不妨把抗衡熵增论的理论或学说,统称为“熵减论”。典型的熵减学派有:①麦克斯韦的“引力论”,②玻尔兹曼的“涨落论”,③普里高津的“耗散结构论”(天文物理学主流不认可),④宇宙爆涨的“红移论”。

三,热寂说之所以尚无定论,是因为有“六大定义”尚未真正的搞定:宇宙的定义、空间的定义、真空的定义、电磁波与引力波的定义、红移的定义、能量的定义。

因为,科学研究的最终成果,其实就是正确的“定义”二字。显然,留给莘莘学子的研究课题与挑战机会很多。

四,借鉴先贤前辈加上我的反思,我认为:

①自然界的物质存在形式不存在孤立系统,宇宙是无限多个开放系统的总和。

②空间物质的分布绝对不平衡,运动是绝对的,热平衡是相对的或近似的,克劳修斯的“准静态过程”只是一个理想模型。#p#分页标题#e#

③物质的运动,都是一种物质波,具有波粒二象性,其波动性其实是测地线循环,波动的过程就是是熵增加运动、不断衰减降频。

④不同物质波总是会或强或弱的相互联系、相互作用、相互影响。必然发生两大“熵减机制”:自我波形的折叠/卷积/高维化、相互之间的纠缠/簇合/聚团。

⑤熵增与熵减是物质运动不可分割的两个侧面,可谓物质波的“熵增减二象性”。一个物质系统,在不同的环境中,时而熵增突出,时而熵减突出。

结论:自然界或宇宙,物质的运动,既有波粒二象性,又有熵增减二象性。

那么问题就来了,如果宇宙中的物质可以通过引力的作用聚集在一起,那岂不是会越来越有序,这会不会违背了热力学第二定律呢?这就涉及到引力的一种特殊的效应了,引力系统具有负比热。负比热意味着当体系的能量降低时,温度会升高。太阳就是一个典型的具有负比热的体系,太阳在辐射出能量时,其自身也在变得更热更亮,从太阳诞生至今,它的亮度已经增加了 30%。在引力的作用下,随着恒星等星体的形成,熵有可能不断增加——而更关键的是,这种增加不会达到类似于平衡态那样的一个上限,所以宇宙很可能不会达到一个「熵最大的状态」。

只要宇宙本身如果不存在这样一个熵最大的状态,那么对生命来说,就应该总会有供其排放熵流的的余地。更重要的是,我们已经知道,在宇宙中还有许许多多的黑洞,黑洞像一个巨大的吸尘器,在宇宙中回收着排放出来的熵。在引力的帮助下,它们在吞噬着其它天体的同时,将各种信息写在自己的表面上。黑洞一直维持着负比热,在引力和黑洞的帮助下,「热寂」这样一个古老的诅咒也就终于可以被破除了。

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