試想有一副新買的撲克牌,隨著洗牌次數(shù)的增加,排序混亂程度就會(huì)越來越大,但如果我們一直洗牌這副牌會(huì)回到最初的次序嗎?答案是肯定的。據(jù)計(jì)算,大約需要2.310^72次方次洗牌,即可回到最初的排序。
由此會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問題,我們知道的包括人在內(nèi)的任何物質(zhì)都是由微觀粒子組成的,這些粒子時(shí)刻都在進(jìn)行著無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。
如果宇宙永恒存在,那么經(jīng)過足夠長的時(shí)間后,組成宇宙的這些粒子會(huì)不會(huì)回到過去某一時(shí)刻的狀態(tài),或者從物理學(xué)的角度來講存在輪回嗎?今天小編將帶你了解,宇宙中最令人絕望的熵增定律和看似荒誕關(guān)于輪回的龐加萊回歸。
1865年,一位名為克勞修斯的德國物理學(xué)家首次提出了熵的概念上,熵的通俗理解就是系統(tǒng)的混亂度。他認(rèn)為在一個(gè)封閉的孤立系統(tǒng)內(nèi),熱量總是從高溫流向低溫,從有序走向無序,系統(tǒng)的熵總是增大,且這一過程不可逆。后來這一定律被人類總結(jié)為熱力學(xué)第二定律:熵增定律。
根據(jù)這一定律,宇宙間所有的事物都會(huì)朝著更加混亂的方向發(fā)展,小到生命大到天體,甚至是我們這個(gè)宇宙總有一天都會(huì)走向死亡。為了能夠讓我們充分感受熵增定律帶來的絕望感,我們有必要描述熵增導(dǎo)致的宇宙終極命運(yùn):熱寂。
大約10億年后,我們的太陽將膨脹為一顆紅巨星,其體積為現(xiàn)在的200倍。屆時(shí)地球?qū)⒈粺o情的吞噬。100億年后,太陽將變成一顆白矮星,進(jìn)而成為黑矮星并最終死亡。宇宙中所有恒星的命運(yùn)跟太陽一樣,它們都會(huì)死去,夜空中的星星一顆接一顆的熄滅,宇宙散落著死去恒星的殘骸,漸漸冷卻,再也不會(huì)誕生新的恒星。
大約10的14次方年后,隨著最后一顆恒星的熄滅,天空中再也看不到星星,白矮星散發(fā)著微弱的白色光芒,其亮度不足太陽光的百萬分之一,但這也是不滿死星和黑洞的宇宙中唯一的亮光。隨著時(shí)間的推移,未被黑洞吞噬的物質(zhì)發(fā)生衰變開始自動(dòng)毀滅,曾經(jīng)燦爛的宇宙只剩下光子和黑洞,不再有行星、恒星或者可停留的星體供生命停留。
宇宙在大部分時(shí)間里都是冰冷、黑暗,空曠的。在烈焰般的誕生和寒冰般的終結(jié)之間,它只給了生命極短的時(shí)間。從宇宙誕生到最后一個(gè)黑洞蒸發(fā),生命的延續(xù)時(shí)間在其中只占0.000……01%。
科學(xué)家曾認(rèn)為黑洞會(huì)永遠(yuǎn)存在,但由于霍金輻射它們最終也會(huì)死去。現(xiàn)在我們談?wù)摰氖虑槭请y以想象的時(shí)間尺度,以幾千萬億年為單位,在那樣的時(shí)間尺度下連黑洞也會(huì)蒸發(fā),無數(shù)年后最后一個(gè)黑洞爆炸,這也是宇宙最后一次出現(xiàn)光亮,宇宙中將只剩下光子。隨著宇宙膨脹光子也將逐漸朝著絕對零度冷卻,最后的殘骸化為烏有之后,萬物都達(dá)到了相同的溫度,宇宙的故事就此終結(jié)。
宇宙自誕生以來第一次進(jìn)入永恒不變的狀態(tài),此刻時(shí)間也失去了意義,熵增也終于停下了腳步。因?yàn)橛钪嬉呀?jīng)到了無序的盡頭,什么都不會(huì)發(fā)生,就這樣直到永遠(yuǎn)。顯然宇宙如此悲慘凄涼的命運(yùn)很難讓人們接受,于是科學(xué)家們紛紛開始尋找熵增定律的破綻,但是沒有人成功。直到法國數(shù)學(xué)家龐加萊出現(xiàn)。
龐加萊,理論科學(xué)家和科學(xué)哲學(xué)家。龐加萊被公認(rèn)是19世紀(jì)后和20世紀(jì)初的領(lǐng)袖數(shù)學(xué)家,是繼高斯之后對于數(shù)學(xué)及其應(yīng)用具有全面知識(shí)的最后一個(gè)人。他提出了龐加萊猜想是數(shù)學(xué)中最著名的問題之一。
龐加萊比愛因斯坦的工作更早一步,并起草了一個(gè)狹義相對論的簡略版。龐加萊認(rèn)為在一個(gè)封閉的系統(tǒng)中,任何粒子,經(jīng)過一個(gè)漫長的時(shí)間后,必然能回到無限接近其初始的位置,這樣的一個(gè)周期被稱為龐加萊回歸。
宇宙中,大約有10的80次方個(gè)原子,每個(gè)原子都在做著毫無規(guī)律的運(yùn)動(dòng),宇宙之所以時(shí)刻都在發(fā)生變化,究其原因是原子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。既然單個(gè)粒子經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)動(dòng)后能回到過去某一時(shí)刻的狀態(tài),那么我們可以計(jì)算出宇宙中所有原子同時(shí)運(yùn)動(dòng)到過去某一時(shí)刻狀態(tài)的概率,進(jìn)而計(jì)算出宇宙回歸到過去某一狀態(tài)所需要的時(shí)間。
這個(gè)時(shí)間大概是這么多年:10的10次方的10次方的10次方的2.08次方,而宇宙的年齡不過10的11次方年。很顯然,龐加萊回歸時(shí)間之長遠(yuǎn)超我們的想象,它的數(shù)量極過于龐大,對于宏觀世界已經(jīng)失去了意義,尤其對人類而言沒有現(xiàn)實(shí)意義。
但對宇宙本身而言,回歸的時(shí)間長短是沒有意義的,它的意義在于到底是歸零重現(xiàn)還是熱寂。從另一個(gè)角度來講,對于一個(gè)沒有觀察者的宇宙,時(shí)間本身或許就失去了意義,再長的時(shí)間也就是一瞬間了。2018年3月維也納大學(xué)的研究人員在一套多粒子量子系統(tǒng)中成功的證實(shí)了一種龐加萊回歸現(xiàn)象。
最后我們再思考這樣一個(gè)問題,如果龐加萊回歸真的成立,宇宙真的能回到過去某一時(shí)刻的狀態(tài),這就意味著將出現(xiàn)一個(gè)跟現(xiàn)在一樣的你,我們不禁要問這是輪回嗎?那個(gè)你跟現(xiàn)在的你是同一個(gè)你嗎?要回答這個(gè)問題,或許就要了解意識(shí)的本質(zhì),而意識(shí)是科學(xué)中最大的謎團(tuán)之一。
特別聲明:以上內(nèi)容(如有圖片或視頻亦包括在內(nèi))為自媒體平臺(tái)“網(wǎng)易號(hào)”用戶上傳并發(fā)布,本平臺(tái)僅提供信息存儲(chǔ)服務(wù)。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.