百科问答小站 logo
百科问答小站 font logo



既然宇宙是熵增的,那为什么会出现人类,为什么会出现生命? 第1页

  

user avatar   zhan-yun-2020 网友的相关建议: 
      

有熵增就会在有熵减,宇宙的熵增,体现在内部物质总熵增大于内部物质总熵减。

我们的宇宙实际还相当的年轻,氢原子数量占据宇宙原子总数的90%,比起中晚期的宇宙还足够的低熵。

大量的氢汇聚成恒星,并发生聚变,引力坍缩和恒星“燃烧”是当前宇宙熵增的主要来源。

宇宙中的星系或行星,不存在绝对的孤立系统。地球总是会接受到来自宇宙中的各种熵流,又以太阳带来的熵流为主。

而地球上的热量总是向宇宙中辐射,形成较稳定的负熵流。

  • 太阳辐射大量光子,熵流向地球,地球熵增。
  • 地球的熵大于外界,熵流向外界,地球熵减。

地球在动态稳定中,整个地球系统长期处于熵平衡中。

  • 也就是说,地球的秩序处在一定程度的,相对有序和相对无序之间互相转变的动态平衡。

例如四季的熵增、熵减;昼夜的熵增、熵减;陆川河海的熵增、熵减……

以河流举例,阳光带来的能量令水汽化,熵增。水汽上升、再遇冷转化成水,又是熵减。虽然水从山上流下,重力势能转化成动能再到热能,再次熵增。但水的热能会向外辐射,这又出现熵减。

负熵流,令地球保持稳定的熵循环,维持着相对稳定的秩序。对于热平衡的地球来说,太阳带来的熵增有多大,地球的负熵流就有多强。

地球中的负熵流是那么的恰到好处,适宜的温度足可令碳与足够多的元素结合,又不至于热量太高而断裂。

源源不断的负熵流,可维持有机小分子的有序结构,但负熵流又是流动循环,这就造成了有序小分子生命的有限。

一些有机小分子互相结合在一起,成为有机大分子,获得了竞争更多负熵流的能力之后,便能存在更长的时间。

这些有机大分子复制出来的复制品,同样也能存在更长的时间。有机小分子很快就被寿命更长且有复制能力的有机大小分子所代替。

后来这些有机大分子在竞争负熵流的过程中,变得越来越复杂,最后出现细胞膜。

最终,真正的生命诞生了。

它们因负熵而生。

生命作为高度有序化的耗散结构,只有不停地食用负熵,才能维持自身秩序。

原始的微生物或者植物,其负熵流通常直接来源于太阳或海底热泉与环境的热能差。

当动物出现以后,则是直接食用低熵的生命体,然后排泄高熵的食物残渣,来获得更高的负熵效率。

然而整个地球,负熵流是有限的,且不停地周期变化。

这就让植物所能食用的负熵是相对有限的,动物能摄入的植物负熵,自然也是有限的。

为了获得足够多的负熵,动物之间互相竞争。最终,获得更多负熵的动物生存了下来。

要获得更多负熵,要么依靠繁殖能力,要么依靠战斗或防御能力。

这样动物就朝着不同的繁殖和生存策略进化了。

随着海洋生物量达到饱和,负熵流竞争空前残酷,动植物的登陆是为必然。

陆地负熵流也是有限的,在不断竞争的过程中,生存下来的生物,自然是拥有更强负熵流竞争力。

个体竞争负熵流,往往没有种群协作的竞争力强。

当动物拥有复杂生存技巧,或更多、更精细的协作后,智慧出现几乎是必然。

只不过受限于身体结构,智慧会存在一定的天花板。

人类脑容量在200万年前爆发,智慧有远高于其他动物的天花板,其实是存在一定巧合可能性的。

青藏高原的隆起,令非洲气候恶劣化。

我们的祖先必须和其他动物残酷竞争少量的负熵流,反而令我们快速演化。

而我们祖先晚期的树栖生活,才有了后来下地解放双手的基础。

总的来说,我们可以认为不同的物种体内有着各自的有序结构,不同的竞争环境,令这些有序结构有着不用方向进化的潜力。

不过生命的脆弱在于,获得的负熵流不能太高也不能太低,只能保持在一个合适的区间。这个区间目前看来是如此的狭窄,乃至于当前可知的,只有地球才有确切的生命。

对于生命这种靠负熵为食而繁衍生息的耗散结构,没有适宜的负熵流,便不会出现。

但没有太阳的熵流,就没有地球的负熵循环。

当宇宙中的氢全部聚变,整个宇宙的熵流会降低90%,局部系统的负熵循环也会减弱90%。

如那时还有生命,生存竞争会变得空前的激烈。

负熵循环为零时,便迎来了热寂时代。

然而,人类连宇宙是否真正的孤立系统,也完全没有弄明白。

最后做一个脑洞问题:

如果有两个(或多个)奇点在距离地球相对于一光年距离的比例尺度,两地开花,形成两个宇宙,其中一个是我们的宇宙,它们互相之间有人类目前无法察觉的微弱影响因素。那么等到人类发现影响因素以后,当前的物理大厦又会如何呢?

19世纪末,物理学家都认为物理理论,都相当的完美,不会再有什么新的发现,直到量子力学和广义相对论的发现。

是的,热寂只是一种可能的结局。


user avatar   davidtsang 网友的相关建议: 
      

可以用猴子写《莎士比亚》的经典例子来说明,给猴子一台不会坏的打字机,让它随机输入,如果时间不限,能否打出《莎士比亚》,从概率上说,只要时间足够久,就一定会,虽然概率极小。

猴子随机敲击键盘,就相当于熵增加了,但是随着猴子不断的敲击,《莎士比亚》出现的概率也越来越高了,所以随着熵的增加,负熵出现的概率也越来越高了,不矛盾。


user avatar   li-hj-96 网友的相关建议: 
      

这个问题当年的大佬们都问过了,玻尔兹曼也都回答过了。

要知道当初热力学第二定律那可是“人民公敌”,麦克斯韦反对,麦克斯韦妖就是为了反对这个提出来的,马赫反对,是由他的弟子奥斯特瓦尔德出面的,不但自然科学界反对,就连社会科学也来凑热闹,他们称热力学第二定律是“罪恶的渊薮”。

不过其中最狠的还是洛施密特,洛施密特指出如果对符合具有时间反演性动力学规律的微观粒子进行反演,那么系统将产生熵减的结果,这是明显有悖于熵增原理的。

在牛顿体系下,所有的动力学方程都是关于时间反演对称的。

打个比方吧,我们现在把伽利略在比萨斜塔上扔铁球的过程用摄像机录下来,我们会看到铁球速度会依照牛顿第二定律渐渐增加,现在我们反过来放这一段录像,会看到铁球速度依照牛顿第二定律逐渐减少,到了伽利略手中时速度变为零,不管录像是正着放还是倒着放,都是符合牛顿力学的,要是不提前告诉我们,我们根本就看不出来录像到底是正放还是倒放。

这就是动力学的时间反演性,不止牛顿力学,就是爱因斯坦的相对论也符合时间反演性。微观粒子也得符合动力学吧,符合动力学规律就得具有时间反演性,既然符合时间反演性,那么有熵增就会有熵减。

可是实际情况不是这样,我们现在来拍摄一下玻璃杯从桌子上落到地上摔碎的过程,现在再反过来放一下,即便是不用提前告诉,我们也可以轻松地判断出哪是正放哪是反放,这肯定是不符合时间反演的。

针对这一悖论,玻尔兹曼指出:熵增过程确实并非一个单调过程,但对于一个宏观系统,熵增出现的概率要比熵减要大得多;即使达到热平衡,熵也会围绕其最大值出现一定的涨落,且涨落幅度越大出现概率越小。

用玻尔兹曼的涨落理论就可以回答题主的问题了。

玻尔兹曼的涨落理论用一个人们耳熟能详的例子来解释,就是给一个猴子一台打字机,如果有足够长的时间,猴子也有可能写出莎士比亚全集,当然这种概率极小,但还是有可能的。

再来个例子吧。都说大河向东流,这就相当于熵增了,反正是趋势不可阻挡,可是在向东流的大河中总会有一个回旋吧,这几个回旋就是熵减,就可能创造出一个生态系统。

熵的涨落理论造就了我们这个秩序井然的低熵体世界,从一片混沌无序中有了地球,有了低熵体生命,对于生命产生的理论玻尔兹曼的解释比达尔文还要基本,因为物种起源都是建立在低熵世界上的。

熵的涨落理论还可以推出一个更有意思的东西,那就是玻尔兹曼大脑。玻尔兹曼大脑就是低熵的自我意识体,有点类似于阿西莫夫《基地》系列中的盖亚,整个星球就是一个意识体,不过盖亚和玻尔兹曼大脑还略有不同,盖亚是是由我们这样的生命体进化而成的,最象玻尔兹曼大脑的,应该是《银河护卫队2》中星爵的父亲。

玻尔兹曼大脑在宇宙中出现的概率要远大于我们这样的低熵体生命,看来在广袤的宇宙中,我们并不孤单,还有无数的玻尔兹曼大脑在注视着我们。


user avatar   ning-meng-suan-liao-7 网友的相关建议: 
      

我看了很多答案,但是我觉得只看到一些表面的,而没有说到点子上。


毛主席说过,统一战线就是要先弄清楚,谁是我们的敌人,谁是我们的朋友。有人说,现在西方应该醒过来和我们一起反对恐怖分子了吧!

——这就是典型地没有弄清楚谁敌谁友的问题!

西方精英习惯了高高在上,他们从来不是和我们一个阶级,所以中国人,就是被他们侮辱来取乐的。说中国女人easygirl,说中国男人是bullshit,遇上地震说我们是“报应”,昆明火车站事件,他们说我们压迫少数族群造成的,新冠肺炎他们说我们……我都不忍心讲了,何时他们理性对待过呢?


所以,我们对付一个不理性的,不是要跟他讲道理,去慢慢扭转他,感化他,而是用我们的规则教育他们。君不见,查理周刊侮辱咱们中国人,我们屁都不敢放一个,但是对这些信仰伊斯兰教的,他们从来不敢讽刺,讽刺了就要做好后事的准备,我看这样很好啊。


当一个女性正常着装,这些外国人去吹口哨,去搭讪,去骚扰她。而当她披上象征着宗教的黑衣的时候,外国人连看都不敢看她!

我希望我们中国人可以学习同样被压迫下的这些穆斯林,他们被迫于被西方的眼睛歧视着,但是他们同样有他们的对抗方式。

这是最大的矛盾,所以谁压迫咱们咱们就要去反抗。关于这一点,很多年以前敢于反抗的人很多,但是那个人去世以后,那一代人就变成了在洋人奢侈品店 排队还被洋人赶出队伍、吐口水、还死皮赖脸继续排队的大妈们。




  

相关话题

  万一未来人类掌控了宇宙的规则,不死不灭,之前死去的人不是亏了吗? 
  宇宙中的氘和氚是怎么产生的? 
  宇宙中几乎真空,飞行器速度为什么不可以无限增加,即使加速到光速的百分之二十都十分难? 
  神在你心中究竟是什么呢? 
  「获得全宇宙所有的知识」和「永无止尽的生命」二选一,你会怎么选? 
  宇宙保持能量平衡和能量守恒的秘密是什么? 
  太阳要熄灭时,人类可以做些什么? 
  如果有足够的压力,人类最快多久可以移民其他星球? 
  如何看待 John Webb 提出的宇宙各向异性的猜测? 
  如何看待美国「毅力号」探测器成功着陆火星? 

前一个讨论
假如 2020 年可以重来,你希望怎样重启这一年?
下一个讨论
为什么到2020年了网络小说还是有那么多低俗烂大街套路的小白文?





© 2024-11-21 - tinynew.org. All Rights Reserved.
© 2024-11-21 - tinynew.org. 保留所有权利