玻璃杯为何不可复原?

日常生活中,我们总是会不小心打碎东西,比如说一个玻璃杯。打碎之后通常都会直接扔掉,因为我们知道打碎的玻璃杯不可能再复原了。

但你有没有深入思考过,打碎的玻璃杯到底为什么不能复原呢?你可能会直接回答:打碎了怎么复原?甚至会认为这个问题有些无厘头。

其实并不像你想的那样,问题本身甚至隐藏着一个深刻的宇宙奥秘,这个奥秘就是“熵”。


(资料图片仅供参考)

何为熵?它是衡量物体混乱程度的物理量,也就是衡量有序或者无序的物理量。熵越高,代表物体越混乱无序。反之,熵越低,代表物体越有序。

熵的概念非常重要,毫不客气地说,熵甚至控制着整个宇宙的走势,因为我们的宇宙总是无情地从有序走向无序,这也就是著名的“熵增原理”。

这个原理告诉我们,宇宙诞生以来,就一直朝着无序的方向发展,最终到达彻底的无序,也宣告宇宙的死亡。

这样说可能有些虚,不太容易让人理解。下面就从我们身边的事物中举例说明,更容易让人接受。

拿一本废弃的书,虽然废弃了,但从页码上来讲,这本书是很有序的,从第一页到最后一页,完全按顺序排列。

现在把这本废弃的书一页一页全部撕掉,然后抛向空中,书页落到地上之后会变得非常混乱,不会再从第一页到最后一页有序地排列。

当然,纯理论分析,确实有一种可能最终书页真的可能从第一页到最后一页有序地落下,但这种可能性几乎为零,现实中不可能出现,为什么?

因为让书页有序落地的方式只有一种,而让书页混乱落地的方式有很多种,也就是说,书页混乱落地的可能性非常高,这也符合我们的日常生活认知和经验。

事实上,以上现象在我们生活中无处不在,熵增现象随处可见。鸡蛋打碎之后四处飞溅,整齐的冰块融化之后变成水失去了整齐性。有序的木炭燃烧之后变成炭黑,热量和各种气体。汽车启动燃烧的汽油也整洁有序,但是燃烧之后变成无序的噪音,气体和能量等。

包括我们每天吃的东西,比如说馒头,是有序的能量,经过我们的消化系统消化之后,馒头会提供我们能量,然后转化为无序的废弃物。这也是为什么会有“以负熵为食”的说法,我们必须食用低熵的食物,也就是有序的食物。

熵的这种特性也能更好地解释时间的本质。我们每天都能感受到时间不停地流逝,但时间到底是什么?

从熵的角度来讲,时间就是熵无情地从有序走向无序的体现,有序到无序的变化过程体现出来就是时间。

这也是为什么时间箭头只有一个,那就是永远向前,因为熵总是趋于从高到低,也就是从有序到无序。

回到最初的宇宙,也就是宇宙大爆炸瞬间,当时的宇宙只是一个无穷小的奇点,极度有序的状态。当大爆炸发生之后,宇宙万物便开始无情地奔向无序的状态。

宇宙大爆炸发生瞬间的奇点为什么熵这么低?目前我们还不知道,只能肯定大爆炸发生之后无情的熵增。

而人类文明的发展过程其实就是不断对抗熵增的过程,放眼人类文明创造的成果,其实都是对抗熵增的结果,我们每天使用的手机,电脑,汽车,住的楼房,修建的高铁高速公路等,都是有序的事物。

手机电脑和汽车的零部件都来自于废弃的金属,楼房的原材料也是无序的水,泥土等,人类用自己的智慧让各种无序的事物变成有序的事物,这都是在对抗无情的熵增。

但是,无论如何,人类只能在一个局部,暂时来对抗熵增,我们无法阻止宇宙走向熵增,走向无序的大趋势,人类与其他物种一样,都只是宇宙不断走向混乱的见证者,而无法阻止这一切的发生。

不过,有一个例外,或许能让人类摆脱无情的熵增:我们的宇宙是开放的。如果宇宙是开放的,就能不断从外界吸收负熵来对抗熵增。

而如果我们的宇宙是封闭的,那只有接受无情的熵增,最终我们的宇宙会走向彻底的无限,也就是死亡。

那么问题来了,宇宙到底是开放的还是封闭的呢?

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