宇宙的最后三分鐘

用戶評(píng)論 (總計(jì)6條)

•   　　　　已經(jīng)很久沒(méi)有哪本書能讓我像對(duì)《宇宙的最后三分鐘》一樣在拿到手的第一天就讀完了，原因之一是這本書比較薄，另一個(gè)原因則是這本書寫得非常生動(dòng)有趣。
  　　
  　　　　對(duì)宇宙命運(yùn)的思考，從某種意義上來(lái)說(shuō)，可以認(rèn)為是一種忋人憂天，但如果我們真的要思考一些最為嚴(yán)肅的問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題可能是最不能回避者之一。宇宙是否有開始與結(jié)束，涉及到這樣一個(gè)問(wèn)題：是否存在真正意義上的永恒。
  　　
  　　　　小學(xué)時(shí)代曾很喜歡《十萬(wàn)個(gè)為什么》系列圖書，有一本上曾提到過(guò)一些關(guān)于宇宙生命的問(wèn)題。我很清楚地記得，那本出版于上世紀(jì)六、七十年代的書上是這樣說(shuō)的：宇宙沒(méi)有生命的開始，也沒(méi)有生命的結(jié)束。也就是說(shuō)，那本書認(rèn)為宇宙是永恒的。這或許也是大多數(shù)人對(duì)宇宙生命的感覺。但遺憾的是，就我們目前所知，這種認(rèn)識(shí)非?？赡苁清e(cuò)誤的。
  　　
  　　　　熱力學(xué)第二定律告訴我們，一個(gè)封閉系統(tǒng)中的“熵”總是只會(huì)增加不會(huì)減少，直到達(dá)到平衡，這種平衡有個(gè)專用名詞，叫“熱寂”。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是通常情況下，熱量只會(huì)從溫度高的地方流向溫度低的地方，比如一杯開水放在桌上會(huì)慢慢地冷卻，水溫會(huì)慢慢地變得和室溫一樣，而一杯冰塊放在桌上則會(huì)慢慢融化，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，也會(huì)變成溫度和室溫一樣的一杯水。一般情況下，我們不會(huì)看到室溫條件下一杯水溫度不斷地升高直到沸騰蒸發(fā)，也不會(huì)看到室溫條件下一杯水溫度不斷降低直到結(jié)成堅(jiān)硬寒冷的冰塊。當(dāng)然，通過(guò)給水加熱或冷凍我們可以做到，但是那樣會(huì)消耗額外的能量，如果把產(chǎn)生這些額外能量的物體也算入系統(tǒng)的話，會(huì)發(fā)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)中熱量還是從高處流向低處，整個(gè)系統(tǒng)中的“熵”還是增加的。
  　　
  　　　　熵也可以認(rèn)為是系統(tǒng)的無(wú)序度，說(shuō)熵的增加就相當(dāng)于說(shuō)系統(tǒng)的無(wú)序度在增加。關(guān)于熵只會(huì)增加不會(huì)減少的另外一個(gè)例子是，我們可以很輕易地把一個(gè)玻璃杯子打碎，但是要把它恢復(fù)原狀卻是幾乎不可能的事。在這兒，完好的杯子對(duì)應(yīng)著較低的無(wú)序度，破碎的杯子則對(duì)應(yīng)著較高的無(wú)序度。當(dāng)然，用某種特殊的技術(shù)或許可以再把杯子復(fù)原，但如果把使用這種技術(shù)所涉及的物體全部算入系統(tǒng)的話，整個(gè)系統(tǒng)中的無(wú)序度還是有增無(wú)減。
  　　
  　　　　熵的偉大的發(fā)現(xiàn)是19世紀(jì)的科學(xué)家作出的，當(dāng)時(shí)人們僅將它用于熱力學(xué)范疇，但是人們很快發(fā)現(xiàn)它其實(shí)適用于整個(gè)宇宙，因?yàn)檎麄€(gè)宇宙其實(shí)就是一個(gè)很好的封閉系統(tǒng)。不過(guò)直到很久之后，人們才意識(shí)到這個(gè)定律如果作用于整個(gè)宇宙的話意味著什么，如果說(shuō)整個(gè)宇宙中的熵也是一直在不斷增加的話，那么它必定會(huì)有一個(gè)起點(diǎn)，而且它應(yīng)該也會(huì)歸結(jié)于熱寂。也就是說(shuō)，只要熱力學(xué)第二定律是正確的，那么宇宙就不太可能是永恒的，至少，它應(yīng)該會(huì)有一個(gè)起點(diǎn)。
  　　
  　　　　進(jìn)入二十世紀(jì)后，科學(xué)家們終于找到了關(guān)于宇宙起源的證據(jù)，創(chuàng)立了宇宙的大爆炸學(xué)說(shuō)，指出宇宙起源于非常久遠(yuǎn)（但不是無(wú)限遠(yuǎn)）之前的一次大爆炸，目前這個(gè)學(xué)說(shuō)在解釋宇宙中的各類現(xiàn)象以及觀測(cè)結(jié)果方面是最為成功的，存在的爭(zhēng)議通常并不是大爆炸是否真的發(fā)生過(guò)，而是它發(fā)生的確切時(shí)間，現(xiàn)代科學(xué)家通常認(rèn)為這個(gè)時(shí)間應(yīng)該是150億年以前。
  　　
  　　　　大爆炸學(xué)說(shuō)在解釋了宇宙起源的同時(shí)也預(yù)言了宇宙可能的結(jié)局，在這個(gè)學(xué)說(shuō)中，宇宙的命運(yùn)其實(shí)早在它創(chuàng)生的最早三分鐘就已經(jīng)決定了，就像一顆子彈，是否能命中目標(biāo)其實(shí)在它離開槍筒前的一瞬間就已經(jīng)決定了，剩下的，只是按照物理定律演化而已。這個(gè)學(xué)說(shuō)認(rèn)為，取決于宇宙總質(zhì)量以及大爆炸的張力的不同，宇宙可能會(huì)有三種結(jié)局：永遠(yuǎn)擴(kuò)張下去、達(dá)到某個(gè)平衡點(diǎn)并保持平衡、擴(kuò)張到頂點(diǎn)后向內(nèi)收縮（坍縮）。
  　　
  　　　　對(duì)于永遠(yuǎn)擴(kuò)張的結(jié)局來(lái)說(shuō)，宇宙的生命將沒(méi)有終點(diǎn)，宇宙將無(wú)限地?cái)U(kuò)張、存在下去。但宇宙中的總物質(zhì)是有限的，于是，經(jīng)過(guò)一段非常非常長(zhǎng)的時(shí)間之后，宇宙的密度將會(huì)變得非常非常小，可供智慧生命利用的能量也將變得越來(lái)越少。而且，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)時(shí)間后，質(zhì)子也會(huì)衰變?yōu)檎娮樱蟛糠蛛娮雍驼娮訉?huì)相互湮滅，最終宇宙將成為一鍋非常稀的湯，近乎真空。
  　　
  　　　　在這種情況下，智慧生命不可能以現(xiàn)在我們這樣的形式存在，由于可利用的能量越來(lái)越少，那時(shí)的智慧生命將不得不放慢思考的速度，如果智慧生命放慢思考的速度與宇宙擴(kuò)張的速度保持一致的話，對(duì)智慧生命來(lái)說(shuō)，他們就感覺不到一切變慢了。隨著宇宙的無(wú)限擴(kuò)張，他們的思考速度也將無(wú)限放慢，但對(duì)于他們自身來(lái)說(shuō)，他們感覺上一切還是以正常速度進(jìn)行的，并且他們將會(huì)有無(wú)限的時(shí)間來(lái)思考無(wú)限多個(gè)問(wèn)題。對(duì)于這樣的生命，書中形象地形容為“慢道上的生命”。
  　　
  　　　　如果宇宙的結(jié)局是坍縮，那宇宙將會(huì)有一個(gè)生命的終點(diǎn)。但對(duì)于智慧生命來(lái)說(shuō)，收縮開始的時(shí)間點(diǎn)非常重要，如果收縮開始于類似于一億億億億億億億億……年這樣極為遙遠(yuǎn)的將來(lái)的話，他們將首先面對(duì)宇宙變成近乎真空的稀湯的情況，如果收縮開始于近一些的時(shí)間，比如一千億年以后，那又將面對(duì)另一種情形。隨著宇宙的收縮，宇宙中的背景溫度將會(huì)不斷上升，等升到20攝氏度左右時(shí)，像地球這樣的行星就將面臨災(zāi)難：行星上的熱量無(wú)法輻射出去，冰川將融化，海洋將蒸發(fā)，星球上的生命，無(wú)論躲在哪兒，都無(wú)法躲避炎熱（當(dāng)然，到時(shí)的生命或許已進(jìn)化得適應(yīng)這種炎熱的氣候）。再收縮下去，類似于現(xiàn)在地球上的生命形式都將無(wú)法生存，夜空將不再是黑色，而是慢慢變成暗紅色，再變成紅色，再變成黃色、白色……，接著，當(dāng)環(huán)境溫度與太陽(yáng)這樣的恒星的溫度接近時(shí)，恒星的熱量無(wú)法發(fā)射到太空，不得不積蓄在內(nèi)部，直到達(dá)到爆炸的臨界點(diǎn)。然后，宇宙的面貌將變化得越來(lái)越快，從幾百萬(wàn)年一個(gè)變化到幾萬(wàn)年一個(gè)變化，再到幾千年一個(gè)變化、幾百年一個(gè)變化……
  　　
  　　　　對(duì)于收縮中的宇宙中的生命來(lái)說(shuō)，過(guò)程可能要兇險(xiǎn)一些，首先要設(shè)法在不斷升溫的環(huán)境中生存下來(lái)，接著還要面對(duì)宇宙生命即將終結(jié)的問(wèn)題。但是，當(dāng)溫度不斷增加時(shí)，基本粒子的運(yùn)動(dòng)也會(huì)不斷加快，智慧生命或許可以在這樣的環(huán)境中設(shè)法做到讓自己思考的速度也同步加快。這樣的話，雖然宇宙的生命離終點(diǎn)越來(lái)越近，但生存于其中的智慧生命卻可以不斷加速地思考，甚至可能可以做到在宇宙毀滅前無(wú)限短的一瞬間進(jìn)行無(wú)限次思考，這樣，宇宙雖然無(wú)法避免毀滅的結(jié)局，但對(duì)于那些智慧生命來(lái)說(shuō)，或許在一切結(jié)束之前已經(jīng)有足夠的時(shí)間來(lái)思考關(guān)于生命意義的終極問(wèn)題了。書中把這種結(jié)局的宇宙中的生命形容為“快道上的生命”。
  　　
  　　　　無(wú)限擴(kuò)張與坍縮在很多書上都曾有過(guò)介紹，除此之外，《宇宙的最后三分鐘》還介紹了另外一種可能。量子理論認(rèn)為，不存在絕對(duì)的真空，我們現(xiàn)在所說(shuō)的真空，在極短的時(shí)間內(nèi)，里面會(huì)突然憑空產(chǎn)生出一些粒子，然后在極短的時(shí)間之后它們又憑空消失。所謂的真空，其實(shí)是無(wú)時(shí)無(wú)刻不在“沸騰”的。所有的物體都有向更穩(wěn)定的低能級(jí)轉(zhuǎn)換的傾向，包括真空本身。而我們現(xiàn)在這個(gè)宇宙中的真空，可能并不是能級(jí)最低的“真”真空，而是一種次穩(wěn)定的“偽”真空，當(dāng)然，這只是一種可能性。但是，如果不幸的確如此的話，那我們宇宙的“偽”真空就有向“真”真空轉(zhuǎn)換的可能，根據(jù)量子的隧道效應(yīng)，這種轉(zhuǎn)換可能會(huì)在任意時(shí)刻任意地點(diǎn)發(fā)生，一旦發(fā)生了，那么以那一點(diǎn)為中心，我們的整個(gè)宇宙都將以光速轉(zhuǎn)換，或說(shuō)毀滅。這種毀滅是完全無(wú)法預(yù)測(cè)，也完全無(wú)法預(yù)防，所以書中給這一種可能取了一個(gè)可怕而形象的名字，叫“暴卒”。
  　　
  　　　　或許我們的宇宙終究難逃毀滅的命運(yùn)，但是對(duì)于智慧生命而言，除了與宇宙同生死外，是否還有別的出路呢？書中也給予了一定的探討，比如，書中提到將來(lái)的智慧生命體或許能以現(xiàn)在的宇宙為“母宇宙”，創(chuàng)造出若干“嬰宇宙”來(lái)，當(dāng)我們的宇宙將毀滅時(shí)，就遷移到“嬰宇宙” 中去。對(duì)于這類設(shè)想，本書并沒(méi)有涉及太多，因?yàn)楫吘顾闹黝}主要是描述宇宙的結(jié)局，關(guān)于這個(gè)主題，另外一本叫《平行宇宙》的書對(duì)此做了詳細(xì)的探討，那本書也非常有趣。
•   熱力學(xué)第二定律告訴我們，一個(gè)封閉系統(tǒng)中的“熵”總是只會(huì)增加不會(huì)減少，直到達(dá)到平衡，這種平衡有個(gè)專用名詞，叫“熱寂”。
  熵的偉大的發(fā)現(xiàn)是19世紀(jì)的科學(xué)家作出的，當(dāng)時(shí)人們僅將它用于熱力學(xué)范疇，但是人們很快發(fā)現(xiàn)它其實(shí)適用于整個(gè)宇宙，因?yàn)檎麄€(gè)宇宙其實(shí)就是一個(gè)很好的封閉系統(tǒng)。
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  1、熱二適用于孤立系統(tǒng)；封閉系統(tǒng)是不同于孤立系統(tǒng)的，封閉系統(tǒng)的熵可以減少
  2、整個(gè)宇宙是封閉系統(tǒng)？？？開什么玩笑
  即使說(shuō)是宇宙是孤立系統(tǒng)，我也要提出異議：您是怎么構(gòu)想宇宙的圖景的？又是怎樣證明宇宙符合您所構(gòu)想的圖景？它真能構(gòu)想成一個(gè)我們理想中的孤立系統(tǒng)？
  3、熱二來(lái)自于線性平衡系統(tǒng)熱力學(xué)，在非平衡態(tài)中不適用；宇宙中多數(shù)區(qū)域都是非平衡態(tài)，能用熱二來(lái)討論的區(qū)域?qū)嵲诓欢啵惶貏e在非線性非平衡態(tài)時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)自組織現(xiàn)象與耗散結(jié)構(gòu)
  4、熱力學(xué)討論系統(tǒng)性質(zhì)時(shí)，常常討論對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)某兩點(diǎn)的初始狀態(tài)和末狀態(tài)，這需要經(jīng)典思維中的同時(shí)性概念，可是在宇宙尺度中根據(jù)相對(duì)論都不能輕易說(shuō)“同時(shí)”，也就是說(shuō)熱二的邏輯前提都不存在了
  所以熱寂說(shuō)值得商榷
  ps.關(guān)于封閉系統(tǒng)這個(gè)問(wèn)題，很可能是譯者譯錯(cuò)了，他很可能沒(méi)有熱力學(xué)的專業(yè)背景，他可能把isolated system翻譯成了封閉系統(tǒng)。
  open system（敞開系統(tǒng)):系統(tǒng)與環(huán)境既有能量交換，也有物質(zhì)交換
  closed system(封閉系統(tǒng))：系統(tǒng)與環(huán)境只能量交換，沒(méi)有物質(zhì)交換
  isolated system(孤立系統(tǒng)或隔離系統(tǒng))：系統(tǒng)與環(huán)境既沒(méi)有能量交換，也沒(méi)有物質(zhì)交換
•   多謝山幽的解釋，關(guān)于熱二這一塊我的了解也不太專業(yè)，也可能是我先入為主的觀念誤解了作者或譯者的意思，受教了！:-)
•   對(duì)啊，自組織和耗散結(jié)構(gòu)真的是宇宙的王道，而這些都不是平衡的。但是熱二是線性的，和相對(duì)論不矛盾的啊，參考系可以隨時(shí)轉(zhuǎn)換也可以不用轉(zhuǎn)換的，或許轉(zhuǎn)換和不轉(zhuǎn)換就是兩個(gè)不同的領(lǐng)域，各有洞天，會(huì)不會(huì)這樣？
•   寫的很好喲——頓時(shí)讓我的物理汗顏。
•   我想我們今天所有對(duì)科學(xué)的猜想和假設(shè)，都有局限性。也許過(guò)了多年以后我們的后人看到，會(huì)發(fā)笑。我們今天的理論在那時(shí)被證實(shí)是多么膚淺或者根本是錯(cuò)的！但細(xì)想一下，真的應(yīng)該發(fā)笑嗎！如果沒(méi)有我們今天對(duì)于科學(xué)的思考就沒(méi)有科學(xué)的不斷進(jìn)步和發(fā)展！回到山幽網(wǎng)友的問(wèn)題，沒(méi)有什么能證明宇宙是個(gè)封閉的系統(tǒng)，那么有什么來(lái)證明它不是一個(gè)封閉的系統(tǒng)。至少我們今天的科學(xué)還不能證明！前者都是前人的經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)有科學(xué)能夠證實(shí)的，后者更多的是存在理論上的或者有些是哲學(xué)的觀念。我們今天的觀念是建立在今天的科學(xué)基礎(chǔ)上的。所以我更愿意相信我們的宇宙是個(gè)封閉的系統(tǒng)。除非有人能拿出切實(shí)的證據(jù)。我才相信！所謂的同時(shí)性，是個(gè)時(shí)空觀的話題，太廣泛和深?yuàn)W。里面值得探索的東西實(shí)在太多，但有一點(diǎn)我們今天連宇宙有多少個(gè)維度都沒(méi)有分清。談起時(shí)空問(wèn)題似乎總有局限性！更多的問(wèn)題還是留給我們的后人去討論和考慮吧！但是無(wú)論如何，我要頂這位作者！偉大導(dǎo)師并不是說(shuō)闡述多么深?yuàn)W的道理，而是他讓我們有可能看的更遠(yuǎn)了！給了我們更廣闊的思考空間！這對(duì)于重組我們的意識(shí)，有決定性的價(jià)值！頂?。。。。。。。。。。。。?！

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