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第十四章 宇宙自杀之迷

为了找出一个更有力的反例,人们试图创造永动机或者其他的方式,来规避熵增。

1871年,英国物理学家麦克斯韦设想了这样一个实验:有一个箱子被一块板一分为二,板上有一个活门,由一个从海加尔山抓来做苦力的小精灵把守。

小精灵能测量气体分子的速度,对于右边来的分子,如果速度快,他就打开门让其通过,速度慢就关上门不让通过。

对于左边来的分子,则速度慢的就让通过,速度快的就不让通过。

一段时间以后,箱子左边的分子速度就会很快,右边则会很慢。

这意味着箱子的无序度降低了,熵减少了。

机智的麦克斯韦还假定,活门既无质量也无摩擦,那么在这一过程中小精灵并没有做功,这不就违反了热力学第二定律吗?

直到60年后,这个问题才被圆满解决。

匈牙利物理学家西拉德提出,做功的是小精灵的“智能”。

他认为,获取信息的观测过程(小精灵判断分子的速度快慢)需要能量,必然会引起熵的增加,其数量不少于因分子变得有序而减少的熵。

这样,由箱子、分子和小精灵组成的整个系统,就仍然遵守热力学第二定律。

现在回头来看,获取信息需要额外做功是顺理成章的,然而在19世纪末,睿智如麦克斯韦也没有看出小精灵的“观测能力”,对箱子--分子--小妖系统的影响。

直到20世纪,物理学家们才意识到,“观察者”在量子力学中扮演的重要角色后,信息与物理的关系才被理解。

那么有人又会问了:既然自然界的所有过程最终都趋于无序,那么为何会有生命这种高度有序的存在呢?

在这个哲学问题的思考上,薛定谔在上世纪四十年代写的《生命是什么》一书中提出,生命从环境中抽取“有序”来维持自身的“有序”。

吃喝是摄取“有序”的过程,食物的有序度经过消化被降低,最终以拉撒的方式将“无序”排放回环境。

另外,生物会通过散发热量,把生理过程中产生的剩余熵排放到环境中。温血动物较高的体温,有利于更高效地排除熵,因而能产生更强烈的生命过程)

就总体而言,排放的熵要大于摄取的负熵,所以满足熵增原理。

在这个意义上,生命,尤其是智慧生命的出现,加快了能量的均布,大力促进了宇宙的无序化进程!

“我们猜测,宇宙嫌弃整个热寂的过程实在太慢,由此创造了生命,是不是如此呢?”

举个例子,燃烧煤、石油、天然气的行为,释放了原本储存在化石燃料内部的能量,使其以辐射、热传递等形式更快地分布到了环境中,而核能的利用,甚至使生命有能力释放原子内部的能量。

如果把熵增过程比喻为拆迁,那么,智慧生物就好比宇宙请来的城管。

等级越高的文明,越能够帮助宇宙回归热寂。

如此看来,宇宙的目的,像不像一场精心策划、情节波澜壮阔的自杀?

但是,宇宙为何要自杀?为何想要回归热寂?

为何熵会自发地增加,而不会自发减少?

为何要设定这样的规则?

很遗憾,这是一个宇宙级别的哲学问题,我们并不知道答案。

以上部分是【热力学方面的熵增理论】。

我们可以将“熵”这个概念推广到其他的方方面面,发现它无处不在。

譬如说一杯水,滴入一滴墨水后,因为分子间的热运动,它将会慢慢扩散,直到墨水均匀分布。墨水从有序变得无序,想要恢复原先的样子,变得极为困难。

这就是一个熵增的过程。

一堆沙子,花费大力气堆成圆锥,它会慢慢倒塌……这也是熵增的过程。

宇宙在腐朽,人类世界的万事万物也在腐朽。

生命,这种高度有序的存在,是一种低熵体。但生命体亦不是永恒的,单个生命也会生病、衰老。

一个人从诞生开始,熵就在不停地变化,直到死亡到来的那一刻,代表其个体的熵增加到最大值。

这种熵是可以模糊量化的,是具体的,我们可以用【身体健康指标】、【寿命】等进行简单地代替。

如果因为合理的生活方式,或者某些科技,相当于为生命体摄入了负熵流,其熵增将会变得更加缓慢,甚至减小也有可能。

但总体而言,衡量个体的熵,依旧是缓慢增大的过程,直至个体死亡。

然后,我们再来谈文明。

宇宙中没有什么是永恒的,我们假设,文明也有自己的【熵值】,但文明的熵更加抽象。

很难直观地计算,文明的熵究竟有多大。它时时刻刻不停地变化,只能根据一些表现来进行简单地估算。

在地球时代,王朝更换,政权变更,各种各样的理由有很多,但最终,否可以用熵来衡量其中的秩序程度?

影响文明熵的因素有很多,包括但不限于外界环境、科技、社会制度、人口数目、人口质量等等。

特别是科技因素,是相当显著的负熵流,只要科学能一直进步下去,文明就能很简单地保持强盛……

若【文明熵增假设】成立,我们就要小心了,因为熵总是会自发地增大,我们必须要想方设法,控制其熵增,无论是社会因素、还是科技因素。

否则,文明的寂灭将成为必然事件。

从这个角度讲,明天是不美好的……按照熵增理论,明天只会自然而然变差,而不会自然而然变好。

这也是宇宙哲学树上的一条假设。

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