热寂,定义并不甚明了,用来形容宇宙的最终命运,在物理界却尽人皆知。
宇宙的终局,或者,人类认识范围内的任何一种客观存在,如果当做孤立系统,最终的结局必然是熵达到极大值,在那之后,倘若时间的概念仍然存在(这一点并非天经地义),系统本身也不会有任何变化,成为真正意义上的一潭死水。
热力学三定律,一百多年前的科学原理,给出的就是这样的一种景象。
在理查德费曼面前,方然没有解释这些基本原则的必要,他只是言简意赅的道出疑问。
“宇宙的末日”,这,是任何一个学习过现代物理,特别是热力学的学生,多多少少都会思考过的问题。
区别只在于,寻常人的这种思考,很快就会被生命的逝去、和时间的流逝冲刷殆尽。
一旦意识到人的一生何其短暂,遥远到不可思议的宇宙之末日,再怎样努力,也无助于解决眼前的问题,这种思考就会知趣的无疾而终,甚或用“人类连十年、二十年后的世界都无法预测,又怎能奢望洞悉宇宙的奥秘”来自我安慰。
但是方然呢,即便只是一个永不下车的憧憬者,无限长的生命还是未知数,思维的角度,也已经和常人大不相同。
热力学定律,自身而言,是基于统计的直白叙述。
想象一个充斥空气的密闭空间,在没有外界的物质、能量影响时,其中的空气分子,会大致均匀的分布在整个空间里,而几乎绝对不可能自发的集中在空间一侧、让另一侧出现真空;事实上,即便通过外力,让这种情形出现,一旦撤去外来的干涉条件,气体分子会迅速向真空一侧扩散,经过或长或短的时间,最终,空间内又会变成分子大致均匀分布的平衡态,或者,终末态。
考察处于平衡态的空间,微观上,任何一小块空间内的分子数量,总会有微弱的涨落起伏,但是从宏观上,分子的分布则非常均匀。
为什么会这样呢,浅显的表象,背后蕴含的机理却极端深刻,方然并无法看透。
只能说从形而上学的角度,统计规律,可以用来解释这样一种现象:考虑空气分子在空间中的分布,可能的方案有如恒河沙数,但其中绝大多数方案都是分子近似均匀分布、平平无奇的那种,所有分子聚集在一半空间、另一半出现真空的方案,则只有其中的极少数。
譬如说,在上面的案例中,如果空间内有10,000个空气分子,将空间等分成a、b两部分,则所有空气分子在其中任意分布,可能的情形会有210000之多。
210000,毫无疑问,这一数字是难以想象的巨大。
然而所有空气分子都跑到一边、另一边出现真空的情形,又有多少种呢
要么所有分子都在a,要么所有都在b,数一数,这样的极端情形为何几乎不可能出现,原因也就不言自明:
这种情形,只有区区2种方案,可以做得到。
10000个空气分子的任意分布,自发出现一半空气、一半真空的概率是1/29999,这个数字究竟有多小呢,数学家可能会感兴趣,但是对物理学家而言,实践意义上,如此微末的数字根本就等于零。
而且这还是区区10000个空气分子的情形;
实践中,哪怕一立方厘米的地表空间,在零摄氏度、标准气压时,都会充斥着2.71019个空气分子。
规模越大,偏离平均分布的情形,越会罕见到根本不可能出现。
 
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