假设一间房子被分成两部分,空气的分子去任何一部分的概率都是1/2,而在这个房间中大约有10^27 个分子,如果这些气体分子同时聚集到房间得右半部分得概率是(1/2)^10^27≈10^-3×10^26
这是一个极低的概率,所以我们大可不必担心因为空气的气体分子突然集体出逃而被憋死。
房间中空气分布的例子告诉我们,这些气体分子各种分布的状态出现的概率是一些很不方便的极小的数字,这种微观态的个数的对数×玻尔兹曼常数得到的物理量叫做熵。
而在一个封闭的系统中,熵无法自发减小。或者说,在独立的物理系统中,任何自发的过程必然朝着熵增的方向发展,直至最后到达熵最大的平衡态。这就是著名的熵增定律,也叫热力学第二定律。
熵增定律还有一个名字叫做“无序度增加定律,有了这个定律,你就可以向你的妈妈解释你的房间为什么越来越乱,毕竟,从有序到无序是不可违背的底层规律。
我们试图为分子运动引入一定秩序的努力必然导致熵减,比如我们记得热实际上是分子的无规律机械运动,要将这种无序运动转变成宏观的机械运动,这等于迫使该物体的所有分子朝一个方向运动。这是否违背熵增定律呢?其实热机—比如蒸汽机利用的只是一部分热能转换成机械能,更多的能量以废气的形式排出去或者被冷却设备吸收,对于整个系统来说,1、部分热量转化为活塞的机械能,这是熵减的过程2、锅炉的另一部分热量排放或者被冷却系统吸收,这是熵增的过程。而系统中的熵增永远会大于熵减。
换句话说,我们能让系统内部分区域的分子由无序变得更有序,只要我们不在乎这样的操作会让其他区域的分子运动变得更加无序。
此刻,好吧,我们不得不接受这个事实,如果不额外付出努力,我们的房间就会变得越来越混乱这个事实,如果适当的做出断舍离或者打扫,我们就会在房间变得整洁的同时让整个世界又更加无序了一些。
对于宇宙这个孤立的系统,终有一天,熵会随着时间的流逝而增加,宇宙会从有序走向无序,其他的有效能量最终转化为热能,当熵达到最大值时,所有物质温度达到热平衡,宇宙不再拥有维持运动和生命的能量流动。这,就是宇宙终极命运的假说——热寂!
心理咨询师申玮玮
硬核科普
月半小闲鱼
终有一天,熵会随着时间的流逝而增加,宇宙会从有序走向无序,其他的有效能量最终转化为热能,当熵达到最大值时,所有物质温度达到热平衡,宇宙不再拥有维持运动和生命的能量流动。这,就是宇宙终极命运的假说——热寂!
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