熵寂真的是宇宙的必然結局嗎?

俸添夢話


關於宇宙末日的假說其實有很多很多,“熵寂”只是其中的一個。

宇宙末日的熱寂說

熵寂,其實更多的人管著叫做熱寂說。它其實只是眾多宇宙末日假說中的一個。那到底這個假說說的是啥呢?其實它來自於熱力學第二定律。其中這個“熵”指的是系統的混亂程度。

科學家發現,隨著時間的增加,熵會增加。也就是說,系統的混亂度會增加。舉個科普界最愛舉的例子(這裡說明一下只是為了方便理解,實際上例子並不嚴謹。),就是說如果你的屋子長時間不打掃,它會越來越亂,熵也就越大。而你要把它整理整齊,就需要付出能量(這裡是把房間看成一個系統,而你是系統外的),也就是說,如果要讓一個系統變得有序,是需要系統外輸入能量的。

說回到宇宙來,如果我們能把宇宙看成是一個系統,那它就應該符合熵增定律的要求。也就是說,隨著時間的推移,宇宙會越來越混亂,熵也就越高。到最後,宇宙中的天體都熄滅,質子衰變,黑洞蒸發,整個宇宙就會剩下輕子和光子,最後到底一個最低的能量狀態。也就是題主說到的“熵寂”或者“熱寂”。

其他假說

關於宇宙的末日假說,除了“熱寂”,還有兩個也很常見,一個是大撕裂,一個是大擠壓。

這和宇宙自身的狀態有關,目前來說,根據科學家的發現,宇宙是在加速膨脹的,如果一直保持這樣的情況,那宇宙就會迎來大撕裂,那也就是構成物質之間的原子都被拉扯得很開,原子都自身難保。最後構不成物質。

大擠壓正好和大撕裂是相反的,有的科學家認為,宇宙膨脹到一定程度還會出現向內擠壓的情況,而且也有可能一直處於向內擠壓,最後壓回到一個點上,這就是大擠壓。


鍾銘聊科學



“熵”是熱力學中的概念,意思是就是孤立系統中的混亂程度,熵值越高就代表這個系統越混亂,比如說小明家裡養了一隻哈士奇,這隻哈士奇在小明出門後就開始拆家,這樣一來“家”這個系統的熵值就會極速上升,哈士奇就是熵增的罪魁禍首。

當小明回到家看見哈士奇的“勞動成果”後便會開始“減熵”行為,也就是打掃“戰場”使家裡重新變得整潔有序,在這個過程中“家”這個系統的熵值會不斷下降。

然而事實遠沒有那麼簡單,小明在“減熵”的過程中其實釋放了更多的“熵”,這樣一來雖然家裡變整潔了但熵值並沒有減少甚至因為小明的“收拾家”行為而增多了,由此我們可以得出結論“熵增是無法避免且不可逆的”

我們的宇宙本身就是最大的孤立系統,熵增定律也就同樣適用於宇宙中了,隨著星雲坍縮成恆星,恆星又坍縮成黑洞或者超新星爆發,黑洞經歷足夠長的時間後也會因為霍金輻射而全部蒸發殆盡,因此我們的宇宙最後很有可能是漆黑一片的熱寂(熵寂)狀態。


“一隻已經破碎的杯子無法自動重新復原”,人工復原的過程中只會進一步增加無序度,這便是熱力學第二定律,這便是熵增。


宇宙探索未解之迷


熵寂,或者稱為“熱寂”。這是宇宙可能的一種結束方式。

熱力學第二定律,在一個孤立的系統裡,熵(一種測量在動力學方面不能做功的能量總數)會隨著時間的流逝而增長。當宇宙中所有的恆星都熄滅並不再產生後,宇宙各處的溫度將逐漸趨於一致。最終會非常接近絕對零度(-273.15攝氏度),這時的宇宙的狀態就是熱寂。

圖:宇宙中最後的恆星~紅矮星



根據熱寂假說,在10∧14~10∧40年,恆星將逐漸的熄滅,誕生恆星的星雲物質(氫、氦)也消耗一空。宇宙中最後剩下的發光天體是紅矮星,但它們也撐不了多久,最多幾十億年後也會熄滅。



如果質子會衰變(這是一個猜想),宇宙中的質子會在10∧40年全部衰變成輕子和伽馬射線。

在這時,宇宙中大概只剩下了黑洞,黑洞會緩慢的向外進行著能量輻射,這被稱為霍金輻射。大約10∧150年後,最後的黑洞也蒸發殆盡。宇宙中只剩下輕子和光子。在最後,宇宙會進入一個最低能量態,這就是熱寂了。

熱寂只是宇宙最終命運的一種猜測,對於宇宙命運的猜測還有:

大撕裂:由於宇宙空間的加速膨脹,膨脹的空間最終會將星系撕裂,到了最後1秒,連原子核都會被撕碎。

大擠壓:推動空間膨脹的能量被消耗後,宇宙會在引力的作用下向內擠壓,最終回到宇宙的初始狀態。

大反彈:宇宙縮回奇點後,會在某種情況下再次發生“大爆炸”,形成新的宇宙。新宇宙和目前這個宇宙沒有什麼關係。

根據廣義相對論的計算,決定宇宙命運的是是宇宙的物質密度和暗能量的密度。

圖:物質密度Ωm和暗能量密度ΩΛ的不同,宇宙的命運也不同,縱座標為星系間的距離,橫座標為時間


講科學堂



熵寂的概念源於熱力學第二定律,其中一個版本指出熵在一個孤立的系統中趨於增加。由此,假設暗示,如果宇宙持續足夠長的時間,它將漸近接近所有能量均勻分佈的狀態。換句話說,根據這一假設,自然界中有一種趨勢,即機械能(運動)耗散(能量轉換)成熱能。因此,通過推斷,有一種觀點認為,隨著時間的推移,由於第二定律,功轉化為熱,宇宙的機械運動會減弱,最終冷卻。

宇宙的熵寂,也被稱為大凍結,是宇宙最終命運的一個概念,在這個概念中,宇宙已經進化到沒有熱力學自由能的狀態,因此不能再維持增加熵的過程。熵寂並不意味著任何特定的絕對溫度,它只要求不再利用溫差或其他過程來做功。用物理學的語言來說,這是宇宙達到熱力學平衡(最大熵)的時候。

如果宇宙的拓撲是開放的,或者如果暗能量是正的宇宙常數,宇宙將永遠繼續膨脹,並且預計會發生熵寂,在很長一段時間後宇宙冷卻到非常低的溫度接近平衡。

熵寂的假設源於威廉·湯姆森,第一個開爾文男爵(開爾文勳爵)的思想,他在19世紀50年代將熱理論視為自然界中的機械能損失(體現在熱力學的前兩個定律中),並將其外推至更大的宇宙尺度。


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原創思想,宇宙任何的物質性東西,總是有聚就有散的,有散就有聚的,這才是宇宙的必然性結局性了。無論什麼熵增的熵變或熵寂的,都是時空性質量性運動性等等而量變產生出來的。而時空性的質量性是量變性的,是有著循環不息的轉換性穿越性的,是沒有結束性結局性可言的,如果宇宙是有結束性結局性的,那就什麼也是不能夠產生出來的了。沒有前提性的運動性而就沒有後續性的運動性了,而宇宙由於是有著前提性的時空性的質量性能量性的運動性變化性,是什麼都可以量變出來的,是從不會間斷的了,是會遵循著這個緣起緣落的信息性而繼續發展下去的,而就沒有所謂的熵寂是宇宙的必然性結局性了。但不知是不是這樣的認為,而下面就交給磚家們繼續的討論吧!


踏浪而來37326050


首先簡單解釋一下熵的概念:

常溫下的水,不會在沒有其他條件做功的情況下,通過將熱量傳遞到外界使自己結冰。

這是很顯然的事實,也是一個不可能發生的熵減過程。

熵不同於能量。

熵是一個描述體系混亂度的物理量,而且在宇宙的規律中,一切都在從有序向無序發展。從有序到無序,這就是熵增的過程。

圖:有秩序的立方體自發變得混亂,熵增過程。


在小的系統中,達到熵減只能通過外界做功。

但是外界的做功意味著更多的熵增。

在宇宙的綜合體系中來說,熵增是永恆的。根據熱力學第二定律,沒有任何辦法可以阻止熵的增加。

這就有了熵寂的概念。

熵寂是一個絕望的,理論上無法扭轉的末日預言。當它發生時,就是宇宙的終結。

熱量自發從高溫傳遞到低溫,宇宙中的能量在轉化、做功時必會產生熱量。一旦發生,就是熵增。當宇宙的熵達到極限時,整個宇宙溫度恆定,沒有能量的轉化和作用,宇宙將會死寂一片,這就是熵寂。

由目前的理論來看,熵寂是必然的。就像宇宙的電池,用完了,宇宙就不動了。

但是這個結論發生的時間將會漫長到讓人忽略。

太陽不斷對地球放出熱量,地球也在向較為寒冷的宇宙放熱。能和功的相互轉化使得地球的熵保持著一個動態恆定。

假如太陽的能量釋放完了,千千萬萬顆恆星的能量也沒了,但是宇宙中還有物質中的能量。物質的裂變和聚變,星體間的引力相互作用,物質的狀態轉化。只有這些能均勻的分佈在宇宙,達到最高的混亂度,才能稱的上是熵寂。

補充:科幻小說有人類建造泰森球從恆星取得功,保持熵減的描述,並描述到紅矮星都熄滅的時候就是熵寂。實際上這是片面的,沒有達到最高混亂度。引力的作用會使星體質量增加,發生聚變產生新的恆星,相對的運動也存在熵進一步增加的餘地。

熵寂是真的漫長,它不一定是宇宙的結局,但是它需要的時間,漫長如永恆。


知載


熵增定律能證明共產主義社會一定實現


滬生泉
2018-10-31 10:06
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定律,就是大名鼎鼎的“熱力學第二定律”。其內容就是熱量只會從高溫物體傳向低溫物體。顯然,這是反映了一個現實的定律。可是,這定律卻讓人得出了“世界是從有序向無序發展”的可怕結論。這是為什麼呢?

在一些人看來,冷熱分明原本是一個秩序,而世界只有“熱力學第二定律”描述了冷熱分明秩序被打破,卻沒有一個能夠重新自然恢復冷熱分明秩序的“熱力學定律”。如此,世界只有被打破秩序,卻沒法恢復秩序。

顯然,這些人是把“秩序”定義弄錯了。假如把冷熱均等視為秩序,那麼,“熱力學第二定律”內容描述,則可理解為“世界是從無序向有序發展”。

拓展:假如把“冷熱分明”視為“貧富分明”,那麼,“貧富分明”必然會趨向於“貧富均等”的。階級社會就是“貧富分明”的社會,而共產主義社會就是“貧富均等”社會,因此,階級社會發展趨勢就是共產主義社會。

那麼,世界的原秩序究竟是“冷熱分明”是秩序,還是“冷熱均等”是秩序呢?若大家喜歡這話題,那麼,我會與大家一起討論。


滬生泉


熵寂真的是宇宙的必然結局嗎?不是的!宇宙萬物有生命,任何物種如同人類生老病死,代代往返,永不消失!物種不同,生命結構,以極延續方似也不一樣。人類一生八九十年。狗的一生二三十年,山川,河流的的一生幾百萬年,宇宙的一生幾千億年,儘管都有生命,那當然有老也有少,老的死去,少的長起,所以宇宙這個國度大的很。

人類雖科技發達,但想知宇宙的生存規律及大小和邊界,其實,那是不可能的!人類並不知道,自己在宇宙間就好比人與螞蟻一樣,螞蟻自己感覺很強大,可在人眼裡,螞蟻的能量太微不足道,活動的控間非常有限,作為螞蟻怎麼能知道天地之事呢?

人類,把人類的生存問題搞好,等哪天人類自己應該知道同類保護同類,同類愛護同類,同類共同發展同類的時候,人類才有能力和資格瞭解外部壯況,和明白熵寂是否是宇宙的必然結局。





勞動人民同志


答:熱寂學說,是基於熱力學第二定律的一種宇宙終極命運猜想。


熱力學第二定律是熱力學的基本定律之一,也稱為熵增定律,表述為一個孤立系統的混亂程度只會增加或者保持不變。

熱力學第二定律建立後,科學家們發現把熱力學第二定律作用於整個宇宙時,整個宇宙的熵會一直增加,宇宙各處的溫度會逐漸趨向於平衡,最終宇宙的其他有效能量全部轉化為熱能,從而達到熱寂狀態,這是一個相當漫長的過程。


目前在我們宇宙中,其主導作用的天體是恆星,但是恆星的核聚變反應是單向進行的,終有一天最後一顆恆星會因為核聚變材料不足而熄滅,然後宇宙陷入無盡的黑暗之中,黑洞主宰者宇宙的演化,但是黑洞本身也是有壽命的,當黑洞蒸發殆盡之時,就是宇宙的末日。

熱寂學說是熱力學第二定律的直接推論,但是也有人提出了質疑,熱寂學說只單純地考慮熱力學第二定律的影響,然而我們宇宙是處於動態當中(目前是加速膨脹),加上引力作用和量子力學的效應,根本不可能達到平衡態,那麼熱寂也就不可能達到。


而且根據宇宙大爆炸理論,未來宇宙是有可能從膨脹轉化為坍縮的,或許我們宇宙經歷了無數次的暴漲和收縮,只是我剛好處於這次膨脹當中而已。

根據現代天文學的觀點,我們宇宙的未來,取決於宇宙中暗能量和暗物質的量,暗能量導致宇宙膨脹,暗物質會使物質聚集,這是一個相互制衡的過程,但是目前人類對暗物質和暗能量的瞭解太少。所以,以人類目前掌握的理論來看,斷言宇宙的未來實為太早。

但是熱寂學說,確實有一定的理論依據,如果考慮量子力學效應,那麼宇宙的未來和質子衰變有關,目前人類理論預言的質子半衰期為10^36年;那麼理論上只要時間足夠長,質子就會全部衰變掉,宇宙中的所有物質都會被吸入黑洞,然後黑洞通過霍金輻射損失質量,宇宙最終只存在光子和輕子,這也是一種熱寂狀態。


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艾伯史密斯


熵是熱力學定律裡提及的做功產生熱,也就是能量守恆,然而熱力學第二定律打破了能量守恆。就是沒有其它介入低溫不可能向高溫物體導熱,這就判了永動機死刑,任何能量都會從有序到無序發散,這就是熵增。

其實熵寂也稱為熱寂,宇宙大爆炸理論成立,那麼宇宙就是膨脹狀態,好比煙花在夜空燃爆的瞬間無數火藥組成了宇宙,然後隨著能量消散全部歸於平靜。

熱寂理論最早由威廉·湯姆森(William Thomson)於1850年根據自然界中機械能損失的熱力學原理推導出的。(這段是百度的我記不住這名字)

那麼永動機也好,熱寂也好怎麼破,那就看幾個發現:

1、暗物質理論中存在的物質,看不見但充滿了我們的空間,就像有黑才有白,暗物質是宇宙的背景,這點特斯拉和愛因斯坦都有研究。

2、波色子(也叫上帝粒子)對撞機多年都沒發現,至今科學家還在深山老林地下坑洞到處找相關粒子。

3、黑洞,霍金時間簡史認為黑洞扭曲的空間可能存在宇宙真相。

那麼我們為什麼要研究基礎物理,花那麼多錢,找那些在現實中看不到摸不著的虛無之物呢?四個字:為所欲為。對個人來說帥,有錢,或者超級有能力可以在社會上為所欲為的作死,但是對人類整體來說錢帥能力都沒毛用,讓上帝發笑的東西,能源才是基礎。

破譯宇宙真相對人類來說是終極命題,一旦破譯那人類就能找到從宇宙最高效提取能源的方式,獲得了無限能源,按特斯拉的想法就是人可造萬物。


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