宇宙未来走向哪里“熵”证实从有序到无序

伤我心太深

　　世间万物总是会从有序到无序，为何会这样?

　　地球上一切看似稳定的节奏，甚至夜空中常见的月亮都在变化，这些变化逐渐积累，时间箭头推动着宇宙的演化。宇宙并非陷入无休止的循环，而是不可逆转地迈向未来。宇宙的演变经历了许多不同的时期，每一个漫长的时期都有其独特的起止标志。

　　三百万年前，地球上还没有人类，五十亿年前宇宙中还没有地球。但是，宇宙的历史更为悠久，巨大的时间跨度让我们回到近一百四十亿年前，一个古老而原始的时期，那时的宇宙与现在大不相同。




　　那个遥远的时期，深深吸引着天文学家尼亚尔-坦维尔。越是向太空深处探索，他看到的过去便更加遥远。当我们观察太空深处时，会看到光历经漫长的时间向我们传播，光的速度非常快，但星系之间隔得非常远，光也需要几百万年甚至几十亿年才能到达地球。这意味着，我们观察远处的星体时其实也是在看向过去。


　　第一批恒星的出现时宇宙演化历程中最重要的转折点，而如今的宇宙里满是恒星，多不胜数，星光赐予我们白昼，装饰我们的夜空。但是，既然恒星时代有起始，依照时间箭头指示，它必然要有终结，可是为什么一定要这样呢?为什么会存在时间箭头呢?


　　科学家认为，了解时间箭头的关键在于探索我们眼前的这个世界，时间箭头的力量在这里清晰可见。在我们的可见世界中，万物总归会逐渐变得紊乱，而不会历久弥新，这是一个非常基本的事实，但为什么会这样?

　　时间箭头决定万物将紊乱，破碎，归于尘埃，万物都会老化，这是我们基本的人生体验。令人惊讶的是，这其中的缘由非常简单，只用一桶沙土就可以说明。




　　为什么我们总是看到事物日渐紊乱，而不是更有条理?为什么有这样一个时间箭头总是指向无序状态。为了说明这一点，我们只需要堆一个沙堡，而如果要建造沙堡这样规整的东西，就必须确保沙子全部准确就位，只需要一个沙堡的模型，把沙子装进去，然后拿走模型就可以了，这样就会形成一个规整的建筑，里面的每颗沙粒都必须符合一定秩序才能形成一座沙堡。


　　但是如果我们不管沙堡，沙粒就会被风吹散，但也存在着微乎其微的可能，在一粒沙被吹走时，另一粒沙子刚好吹过来，恰巧补上吹走的沙粒，但这几乎是不可能的。


　　要实现这一点，每粒沙子都必须被吹到特定的位置，而通常情况下，风只会把沙堡吹散，变成一座沙丘，因为要形成沙丘，只需沙粒随意散落。如果要堆沙丘，堆一个小沙丘，只要随意撒些沙子就行了，最后堆成的东西总归会有一个沙丘的大致形状。

　　当然一栋规则的建筑，如沙堡，也可能由风天然吹筑而成，只是这种可能性接近于零。而正因为可能性极低，所以我们在日常生活中从没见过。当然，时间箭头的规律不仅仅适用于沙堡，事实上，它适用于宇宙中的万物。



　　随着时光流逝，万物总是会变得无序，这也是一条基本的自然规律，也就是物理学家所说的“熵”。随着时间推进，一切都会逐渐变得无序，这也就给了时间一个确定的方向，把过去与未来区分开来，过去比较有序，而未来不可避免地变得无序。


　　宇宙是由无序走向有序还是由有序走向无序?


　　根据熵的增的增加原理，所有过程都是朝着从有序向无序的方向发展的。宇宙起源于大约137亿前一个大爆诈的火球。大爆炸之初宇宙的所有质量能量集中于一点，温度相当高，能量的有序度也最高，随着时间的推移，能量消散，星云退行，温度降低，实际一切朝着热平衡的方向发展，能量的有序度越来越低，也就是宇宙的熵在增加。如果宇宙一直这样膨胀下去，亿万年后，宇宙将会烟消云散，能源耗尽，热传递趋于平衡，一切走向死寂。


　　但现代科学发宇宙中存在喑物质，宇宙总质量还不清楚，如果宇宙的总质量超过某一临界值，在万有引力的作用下，将来宇宙也可能转膨胀为收缩。
　　是由有序走向无序的。原因如下：首先，要理解什么是有序，什么是无序。有序是指物质的系统结构或运动是确定的、有规则的。某种意义上来讲，即有序是动态的、变化的。
　　无序是指统结构和过程的不规律性，亦表明其混沌程度。举个例子，设想有一组10个硬币，每一个硬币有两面，掷硬币时一次性得到最有规律的状态是10个都是正面或10个都是反面，这两种状态都只有一种构型(排列)。

　　这个就叫做有序。反之，如果是最混乱的情况，有5个正面5个反面，那么你抛的次数多了，排列构型可以有 252 种。(参见排列组合数学)，这个就叫做无序。
　　有一个物理学的物理量是专门描述有序跟无序的：熵。熵(entropy)指的是体系的混乱的程度，物理学上的准确定义是指热能除以温度所得的商，即熵=热能/温度，标志热量转化为功的程度。

　　熵越大，体系越混论，即越无序，反之体系越有序。为什么宇宙的趋势是由有序走向无序呢?这个要从宇宙的起源以及热力学的第二定律开始说起。
　　宇宙的诞生是由大爆炸开始的，在爆炸初期具有接近无穷高的温度的状态，这个时候是特定的一种状态，拥有最高的有序。即最低的熵。

　　宇宙的初始温度接近无穷大，所以熵也非常低。随着时间的增加，宇宙不断膨胀，温度逐渐下降，物质也逐渐走向均匀，宇宙的运动变化不断减少，最终因为所有恒星都在以同样方式放散热能，能源将会枯竭，再没有任何可以作功的能源，达到“热寂”状态，此时为最高的无序，即最高的熵因此宇宙的最后是高度无序的。