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66661周前
你有没有发现,在宇宙中万事万物似乎都遵循着一条无情的法则,它们会从诞生逐渐走向消散。如生命会因衰老而死亡,恒星会因燃料耗尽而熄灭,甚至黑洞也会因辐射蒸发而消失。那么为何宇宙不容许永恒存在?这背后的原因究竟是什么? 其实一切事物的消亡都源于宇宙的基本规律,而答案便深藏于一个名为熵的概念之中。想象一下,一杯热水和一杯冰水,当它们被放置在一起时,热量会不可逆转的从热水流向冰水,直到两杯水温度相同,这时便达到一种均匀的热平衡状态。这个过程所揭示的正是热力学第二定律,一个支配着宇宙演化的铁律。 该定律指出,在一个孤立系统中,熵总是随着时间而增加,永远不会减少。这个熵我们可以看成无序度的物理量,熵值越大,混乱度越大,熵值越低,有序度越高。而我们的宇宙正是一个巨大的孤立系统,它必然会从有序奔向无序的终点。 恒星的死亡就是这条定律最好的诠释。恒星通过核心的核聚变反应将质量转化为能量,以对抗自身巨大的引力坍缩。然而恒星的燃料终究有限,当恒星核心的氢元素耗尽之时,聚变反应会转向更重的元素,这个过程将扰乱恒星内部的平衡,最终导致其走向毁灭,然后留下一颗致命的白矮星或通过超新星爆发形成中子星以及黑洞。 但无论如何,恒星的残骸由于没有了核聚变带来的能量提供,它们的有序能量终将转化为辐射热量成为暗淡的黑矮星。即便是恒星死亡形成的黑洞也无法逃脱熵增的命运。在上世纪70年代,物理学家霍金发现黑洞并非只进不出的饕餮,它也会通过一种微妙的量子效应持续的向外界辐射能量,这就是霍金辐射。这意味着黑洞会缓慢的蒸发消失,回归于无形。 至于生命与衰老,我们更能切身感受到这股无处不在的力量。生命体是高度有序的复杂系统,我们通过不断的从环境中摄取能量和物质来构建和维持自身的低熵状态,并将高熵产物排出体外。然而这个维持秩序的过程并非完美无缺,从细胞层面的损伤累积到DNA复制过程中的微小错误,再到蛋白质功能的失常,这些都是在生命活动中不可避免的熵增体现。 当这种无序超过了生命系统所能维持的临界点,死亡便会降临。当我们把视野扩展到整个宇宙,这幅图景便更加清晰。在熵增的驱使下,恒星会一颗颗熄灭,黑洞会一点点蒸发。在遥远的未来,当宇宙最后一颗恒星熄灭之后,宇宙将走向一种所有能量均匀分布,温度无限接近绝对零度,不再有任何宏观运动和生命可能的热寂状态。届时宇宙将彻底凉透,达到熵的最大值,最终宇宙走向灭亡。
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🎶4天前
有一个问题,让所有物理学家陷入深渊般的沉默:宇宙为何存在? 霍金生前留下这样一句低语:“如果你能理解宇宙诞生的第一秒,你的大脑将经历一场彻底的认知崩塌——因为那一秒里,没有空间,没有时间,没有物质,甚至连‘虚无’这个概念本身,也尚未诞生。” 这不是哲学诡辩,而是数学写下的冷酷真相。 1927年,比利时天文学家勒梅特提出了一个堪称疯狂的构想:宇宙拥有一个开端,一切物质、能量、空间、时间,皆源自一个原始之点的爆发。当时,整个科学界报以嘲讽。爱因斯坦甚至当面驳斥:“你的数学无懈可击,但你的物理糟糕透顶。”为何?因为承认宇宙有开端,就意味着必须接受“无中生有”——这违背了两千年来“无不能生有”的铁律。就像你凝视一张纯白的纸,上面却凭空浮现出一幅完整的画卷。 然而仅仅两年后,哈勃的望远镜捕捉到了震撼的一幕:所有星系都在远离我们,且愈远的星系逃逸得愈快。倘若将这场逃亡倒放——如同倒转电影的胶片——所有物质将收缩回一个点,一个体积无限小、密度无限大、温度无限高的奇点。 科学家为它命名:奇点。 可奇点的存在,却彻底动摇了物理学的基石。在奇点处,广义相对论预言引力将撕裂一切,量子力学则宣称不确定性将主宰所有秩序。两大理论在此同时“死机”,宛如两座神级计算机瞬间宕机。 更令人悚然的是:奇点并非空间中的某个位置,而是空间本身的起点;它也不是时间轴上的某个刹那,而是时间的第一声脉动。因此,“奇点之前是什么?”本身就是一个错误的问题——因为“之前”这个词,需要时间存在,而时间,那时尚未诞生。如同追问“北极以北是何方”,问题本身即无意义。 那么,宇宙究竟如何从这个奇点中诞生? 1948年,伽莫夫做出了一个惊人的预言:如果宇宙真始于一场大爆炸,那么爆炸的余热至今仍应在宇宙中飘荡,就像巨型火炉熄灭后残留的温煦,温度约为绝对零度以上3度左右。时人皆视其为天方夜谭——这信号太微弱,犹如在飓风中聆听一根羽毛的叹息。 直到1964年,两位工程师调试天线时,发现一阵永不消逝的嗡鸣。他们清除了鸟粪、重装了设备,噪声却依然弥漫。最终他们惊觉:这不是故障,而是宇宙微波背景辐射——138亿年前那场创世大爆炸的古老回声,温度恰好2.7度,误差不足0.1度。 科学界为之震动:宇宙,果然有起点。 更深的恐惧还在后面——当科学家尝试解析宇宙诞生的第一秒,他们发现那一秒被切分成数个阶段,每一段都在践踏人类理解
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66665天前
么对于整个可观测宇宙呢?有一位物理学家唐·佩奇计算过这个数字,宇宙发生一次庞加莱回归的时间,大约是10的10次方,再来10次方,再来10次方最后是2.08次方年。这是什么概念?如果把这个数字写下来,哪怕每个零只占一个质子那么大,整个宇宙都塞不下这个数字的长度。 在这个时间尺度面前,我们现在的宇宙年龄138亿年,甚至连一眨眼都算不上。它短得就像是根本不存在。所以实际上在任何人类可理解的未来里熵增依然是老大,我们依然会老去,恒星依然会熄灭,那个"回归"的奇迹躲在比永恒还要遥远的尽头。 但这里有一个更深层的细思极恐的哲学问题,如果庞加莱回归是真的,那么在无限的时间长河中物质会随机组合成各种形态。在绝大多数时候宇宙是一片混乱的虚空,但在极少数的涨落中原子可能会恰好碰在一起形成一个大脑。这个大脑拥有和你一模一样的结构,拥有和你一模一样的记忆,它记得童年的快乐,记得刚才吃的晚饭,记得此刻正在看这个视频的你,这就是著名的"玻尔兹曼大脑"。 在庞加莱回归的尺度下产生一个孤独的"大脑"比产生整个有序的"宇宙"概率要高得多。那么现在的你究竟是一个真实生活在21世纪的人类,还是那个在几亿亿亿年后虚空中偶然飘出来的带着虚假记忆的玻尔兹曼大脑?这听起来像疯话但在逻辑上你无法证伪。 更可怕的是"同一性"问题,假设经历了无数亿年的死寂后原子终于重组成了"你",这个新的"你"拥有你所有的基因,所有的记忆、所有的情感。从唯物主义的角度看是的,物质结构决定意识结构一样,意识就一样。但对那个"复活"的你来说他并不会觉得"我回来了",因为他的记忆衔接的是你意识消散前的那一刻。 在他看来时间只是跳帧了一下,死亡对于主观体验来说是不存在的。你闭上眼宇宙经历了无数次生灭,当你再次睁开眼仿佛只过了一瞬间,这让我们想起了哲学家尼采那个著名的概念:永恒轮回。尼采曾问如果有一天一个恶魔潜入你的梦中对你说"你现在的人生以及你过去经历过的人生将会一次又一次地重演。 在这个过程中没有任何新鲜事,所有的痛苦、所有的快乐,每一个念头、每一次叹息都会以前后完全一致的顺序再次出现。你会把这个恶魔称为神明并膜拜他?还是会在绝望中崩溃? 庞加莱回归定理似乎从物理学上为尼采的预言提供了某种可能。如果宇宙是封闭的,如果时间是无限的,那么你此刻所经历的一切不仅在过去发生过无数次,在未来也将重复无数次。你还会爱上同一个人,还会犯下
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