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熵增规律,为什么会被称为令人失望的物理规律?

自然界中的现象遵从着某一规则,物理学家经过不断观测,并进行很多试验,终究总结出了科学定论,这便是物理规律。事实证明,物理规律卓有成效。假如没有物理学家前赴后继地发现新规律,人类的科技就不或许发展起来。

物理规律给人类带了无限的或许,根据物理规律,咱们可以完成前人不行思议的工作,例如,人类登陆月球,无人探测器飞出太阳系。但一起,有些物理规律也给人类带了失望,以致于一些物理学家甘愿不想发现它,这便是熵增规律,或称热力学第二规律。

那么,熵是什么?熵增又是怎么回事?为什么这条物理规律会让人类看不到未来?

一个冷的物体和一个热的物体彼此触摸,在正常情况下,冷的物体不或许把热量自发地传递给热的物体,让冷的物体更冷,热的物体更热,这便是热力学第二规律,物理学家克劳修斯是这个表述的提出者。只要热的物体才干自发地把热量传递给冷的物体,这个进程是不行逆的。

之所以空谐和冰箱可以制冷,这并非是自发的进程,而是由于它们耗费了电能,一起还会发生一些废热。从能量视点来看,熵用于表征可以用于做功的能量总和。有用能越多,熵越低。有能用耗费掉之后,熵会变得越来越大。

制冷器的制冷进程需求耗费电能,并向外界释放出热量,能量呈现退化,这会导致世界的熵变大。人类以及地球上的一切生命活动也要耗费能量,用于对立熵增,不然生命就无法存活,由于生命可以说是一种负熵体,终究的成果会导致整个世界的熵变大。

从微观视点来看,任何事物都是由各种粒子组成的。一个体系中粒子的有序度也可以用熵来衡量,紊乱的程度越低,有序的程度越高,熵也越低。

镜子中的原子有序摆放,当镜子打碎之后,原子摆放的有序度会下降,这意味着熵会添加。打碎的镜子无法自发恢复,所以熵增是不行逆的。从某种意义上来说,熵增的方向便是时刻消逝的方向,不行逆的熵使得时刻不行逆转,时刻只能朝着一个方向消逝。

现在的理论以为,整个世界是一个孤立体系。跟着世界中的有用能量不断被耗费掉,紊乱程度变得越来越大,熵将会不行逆转地添加。直到终究,有用能量耗尽,紊乱程度抵达最大,熵添加到最大,世界处于热力学平衡的状况。

到了那时,熵不再添加,时刻将会抵达止境,世界也将失掉活力,这便是理论预言中的世界“热寂”。假如不出意外,10^1000年之后,世界中的一切天体和物质都会衰变成轻子和光子,世界将会不行防止地抵达最低能量的状况。

除非世界中存在可以恣意控制单个粒子运动的“麦克斯韦妖”,或许世界之外还有其他世界供给能量,或许量子效应在满是轻子和光子的世界中发挥主导作用,咱们的世界才有或许防止热寂的结局。

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