一条超级物理定律(一个物理定律的发现)

在过去的半个世纪里,人类的科技发展速度是惊人的,50年前的科技时代跟现在的科技时代相比,相信很多老一辈人都深有体会。即便在当今社会主干力量80后的今天,仔细回顾几十年来的变化,你会惊讶于人类技术发展如此迅速。

近半个世纪以来,人类在科技方面的发展为何如此迅猛?实际上,主要原因还是厚积薄发,众所周知,科技发展的基础是科学,特别是物理学,如果没有众多伟大的物理学基础理论诞生,相信也不会有各种科学技术的飞速发展。举例来说,牛顿的经典物理学将火箭送上太空,麦克斯韦的电磁使现代电工学发展,爱因斯坦的相对论使导航卫星定位精确,等等。

一条超级物理定律(一个物理定律的发现)(1)

一百年前,这些伟大的基础物理学理论的出现,为后来科学技术的迅猛发展奠定了基础,科学技术永远是紧密联系在一起的,它们相互影响,相互制约,没有基础物理学的出现,就不会有科学技术的迅速发展,同样,科学技术的迅速发展也会加速新的基础物理学的产生。

物理对于人类的重要性相信每个人都明白,特别是我们开始向太空探索宇宙,更需要强大的物理力量的支持。物理的发展离不开各种各样的物理定律,每一条物理定律的出现,都将极大地促进人类科技的发展。

物理新定律是新物理学的先驱,也是新技术不断涌现的前兆,物理学中一些基本的定律,就能构筑起一个巨大的物理大厦,引导着科技的发展。正是因为前几代人在物理学上的不断贡献,才终于在近半个世纪中取得了令人惊叹的科技成就。

一条超级物理定律(一个物理定律的发现)(2)

在物理学的殿堂里,科学家们发现了许多物理定律,他们对这些定律的发现感到十分高兴,因为它们能够推动人类的科学技术进步。然而,有一项物理学定律的发现,却让科学家们感觉到,声称:宁可不发现,这是为什么?

这条物理定律让科学家们感到绝望,相信许多朋友也知道,这是热力学第二定律,也就是科学家们所称的熵增加定律。热力学有两条定律,第一条定律告诉我们:能量不能凭空产生,只能从一个状态转换到另一个状态,而且能量是守恒的。

热力学第一定律的发现,终结了有些人幻想创造一个能持续输出能量的永动机梦。这一永动机之梦结束了,而另一些人则提出了一种新的永动机,他们试图从自然中吸收能量,然后驱使启动机继续向外运动,这一梦并未违反能量守恒定律,即第二类永动机。

一条超级物理定律(一个物理定律的发现)(3)

所以第二种永动机是可以实现的?尽管没有违反热力学第二定律,但它违反了热力学第二定律,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。简而言之,能量燃烧后留下的废物的熵越高越好。

对于孤立系统,有用能越小,熵就越大。假如我们不断地从自然界吸收能量,并利用其持续做功,那么,就会产生出越来越多的有用能,这显然违反了熵增法则,从而证明第二类永动机也不可能被制造出来。

熵增法是用来说明系统的混乱程度的,在一个孤立的系统中,熵值越大,混乱程度越大,并且熵增法是不可逆的,任何事物从诞生之日起,熵值都在增加,系统也会越来越混乱,最终走向毁灭。

一条超级物理定律(一个物理定律的发现)(4)

对孤立系统来说,熵总是会自发增加,有序度越来越小,这类现象在我们的日常生活中随处可见,如:房间会越来越乱,破镜不能自发恢复,混合液不能自发分离等。

从某种意义上说,熵增定律也是时间定律,它告诉我们,时间总是不断地流逝,而且不能逆转,这也从侧面告诉我们,在相对论里,时间的倒流也是不可能的,时间机器只存在于科学幻想中,而现实世界则不可能。

熵增法真正使科学家们感到绝望的是,通过它,宇宙的末日即将来临,而这种末日正是大热寂静。假如宇宙是一个孤立的系统,从其诞生之时起,其熵值就在不断增加,宇宙也会变得越来越混乱,最终用能全被消耗掉,整个宇宙达到热寂静状态,停止运转,任何生命都将消失。

一条超级物理定律(一个物理定律的发现)(5)

而生命的存在也会加快宇宙熵值的增长速度,加速宇宙的衰亡,这是因为人和其他生命体都是熵值负的,为了维持生命的功能,就必须不断地消耗用能,因此宇宙系统的熵值也会加速增长。

这当然就是宇宙在孤独中的情形,如果宇宙不在孤独中呢?相信许多朋友已经了解了多元宇宙论,这是科学家们提出的一个推测,认为宇宙外还有更广阔的空间,存在着数不清的宇宙。

若多元宇宙论正确,则我们的宇宙并不是一个孤立的系统,有用的能量可从宇宙外部不断获得,只要宇宙外部的空间没有走向毁灭,我们的宇宙也可以保持着缓慢增长的熵值,持续更长的时间。

一条超级物理定律(一个物理定律的发现)(6)

无论怎样,熵增加定律的发现,确实不是个好消息,它告诉我们,一切事物的最终结局都是毁灭,即使人类的科技再强大,人类的文明也无法永续,总有一天我们将迎来大灾难,而人类不断发展的科技,只有在延续大灾难的同时,才能使人类的整个系列能走得更远。

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