这个问题涉及熵,聊熵之前先说说热现象。世上没有绝对静止的物体,就算是一杯看似清澈均匀的水,其均匀也不过是表象的,若你把水放大数百万倍,你会发现,无数的水分子在不停的做无规则运动,这种水分子及一切其他分子的不规则运动,就叫分子的热运动。人正是因为神经纤维细胞不断的被分子碰撞而产生了热的感觉。而且这种热运动随着外界温度变化而变化,外界温度越高,热运动越剧烈,反之则越越稳定。这也是为什么夏天人会觉得更热。
接下来开始说熵,众所周知。概率的计算,当在样品容量很小的时候,结果往往是不确定的,当样品容量越来越大时,结果越来越趋向于确定。或者说,这时候概率定律就好使了。那么当对于每秒钟都受到几十亿次撞击的几十亿个墨水分子,其结果也是趋向于一个确定的结果,或者说更大的可能性。当一滴墨水滴向一杯水中,它会扩散开来,而事实上正是统计定律导致了这一结果,因为墨水扩散开来,会使其分布更均匀,而这种均匀的分布比原先的分布具有更大的可能性。比如你把一个房间想象成两个隔离的空间,你往中间随机扔空气分子,一开始可能左一个右一个,分布并不均匀,但随着扔的分子越来越多,会趋向于左右参半,即是趋向于最大可能。所以,实际上,一切有赖于分子无规则热运动的物理过程都会朝着最大的可能性增大,当发展达到平衡即达到了最大概率。这种概率往往比较小,一般取对数,记作熵,可以说一切有赖于分子无规则热运动的物理过程都会朝着熵增大的方向发展,而当熵越大时,可以观察到分子分布越无序,所以熵定律又称无序加剧定律。所以而为什么物体会往不规则无序的方向发展,其实是朝着熵增大,可能性最大的方向发展。
刚回答了一个类似的问题,又来一个,宇宙之所以变得越来越无序,是因为宇宙演变是受物理规律支配的,其中有一条在整个宇宙尺度上来说,非常重要的定律,那就是热力学第二定律,这条定律也叫熵增定律,精确定义这里就不赘述了,通俗来讲,这条定律讲的是,一个孤立的系统,在没有外界干预的情况下,其内部的变化只会越来越无序。
下面从概率统计的角度简单解释一下为什么会这样。
先说一下熵这个概念,熵是一个专门用来描述系统混乱程度的物理量,比如下面的这张图▼
前面排成方阵的原点是有序的,后面同样多的原点排列随机,是无序的,从有序到无序,熵增加了。
这里不精确的讲熵的概念,只从统计学角度讲一下熵为什么会越来越大,我们可以将上面的图想象成一个长方形盒子,30个点在盒子里随机运动,将每一个点的位置依次记作n1,n2,……n30,那么,每一组有序实数组(n1,……,n30)都构成这30个点的一个状态,我们很容易能够想到,有序状态的数量要远远少于无序状态的数量,因此,如果30个点随机运动,在某一时刻恰好形成有序状态的概率就会非常小,几乎约等于零,这很容易理解,举个现实的例子,比如我们往地上随意扔30个玻璃珠,恰好着三十个玻璃珠笔直排成一排,又或正好落地形成一个5*6的方阵,有没有可能呢,理论上是有的,但是实际上呢,怕是没有谁能够扔出那样的结果来,扔出来的总是无序状态。
要想形成有序状态怎么办呢,只有我们放弃让玻璃珠随机运动,人为干预它们的最终位置,将它们摆成我们想要的有序状态,这就属于系统外部干预了。
上面的例子只是三十个点的情况,若是将目光投向整个宇宙,玻璃珠用基本粒子代替,首先要明白一点,宇宙可以看成是一个没有任何外部干预的独立系统,也就是说,没有任何一个存在能够在全宇宙尺度上干预整个宇宙的状态。注:这里讨论的是物理学,不涉及神学,玄学。
宇宙是一个独立的系统▼
我们知道,宇宙中基本粒子的数量几乎是无法度量的,那么这些基本粒子在全宇宙尺度上所具有的状态,就更多了,那么,不难想象,有序状态和无序状态之间的数量差距会更大,想让宇宙状态在演化过程中形成某一个特定的有序状态,基本上可以认为是不可能的,从这个角度来说,就不难理解为什么随着宇宙的演化,宇宙会变得越来越无序,秩序会越来越稀少了。
再次回到开头的熵增定律,熵增定律指出,一个独立系统如果没有外界干预,其内部只会变得越来越无序,也就是说,熵越来越大,宇宙的结局必然会走向彻底无序,也就是所谓的热寂,到那时,恒星熄灭,黑洞崩碎,物质瓦解,规则消失,宇宙将会彻底化成一个温度均匀的能量团,再无任何其他物质存在。
以上,回答完毕。
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