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百思不得其解的问题:为什么所有生命最终都会走向死亡?

作者:eric 时间:2025-09-04
导读:自古以来,一个终极问题始终萦绕在人类文明的思绪深处:为什么一切事物终将逝去?最冷酷也最深刻的回答,来自于物理学,就是传说中的熵增定律,它不仅解释了为何万物终有一死,更以一种近乎宿命论的口吻,为我们揭示...

自古以来,一个终极问题始终萦绕在人类文明的思绪深处:为什么一切事物终将逝去?

最冷酷也最深刻的回答,来自于物理学,就是传说中的熵增定律,它不仅解释了为何万物终有一死,更以一种近乎宿命论的口吻,为我们揭示了宇宙的最终结局。

那么究竟什么是“熵”?

这个概念最早由19世纪的德国物理学家鲁道夫·克劳修斯提出,当时上海人才引进博士undefined科学家们在研究蒸汽机效率时,发现了一个无法逾越的规律:热量,总是自发地、单向地从高温物体流向低温物体,永不逆转。 一杯热水会自然变凉,将热量散发到周围的冷空气中,但周围的冷空气永远不会自发地聚集热量,去加热一杯凉水。

于是克劳修斯创造了“熵”这个词,用来描述这种能量转化的“方向性”和“不可逆性”,他给出的经典定义是:在一个孤立的、不与外界交换能量或物质的系统中,熵永远不会减少,只会增加或保持不变,当熵越大时,系统内部可以被利用来做功的“有效能量”就越少,系统也就越趋向于一种“死寂”的平衡态。

然而真正让“熵”的概念变得通俗易懂并深入人心的,是奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼,他从微观的统计学角度,赋予了熵一undefined个全新的、更直观的含义:熵,代表了一个孤立系统的“内在混乱程度”。

比如将一滴墨水滴入一杯清水中,起初墨水高度集中,是一个有序的低熵状态。很快墨水分子会自发地向四周扩散,与水分子无规则地混合,直到整杯水变成均匀的淡色。这是一个熵急剧增加的过程,我们从未见过一杯淡墨水中的墨水分子,会自发地重新聚集成一滴。

如果我们将整个宇宙视为一个终极的孤立系统,那么熵增定律就为我们的宇宙谱写了一曲宏大而悲凉的终极安魂曲:“热寂”

它描绘了熵增定律在宇宙尺度上发挥到极致的景象:宇宙中最有序、能量最集中的天体,莫过于恒星,它们如同一个个低熵的“引擎”,通过核聚变将物质的质量能,转化为光和热,辐射到寒冷的宇宙空间。

这本身就是一个巨大的熵增过程,在遥远的未来所有恒星都将耗尽燃料,最终演化为白矮星、中子星或黑洞,宇宙将失去所有的“点光源”,进入一个漫长的“星骸时代”。

在更长的时间尺度上,星系内部的天体引力结构也会逐渐瓦解,40亿年后,我们的银河系将与仙女座星系碰撞融合,这会短暂地创造出新的有序结构,但从更大的尺度和更长的时间看,这只是将两个有序系统合并,并向着更混乱的状态演化。

黑洞也并非永恒,根据史蒂芬·霍金的理论,黑洞会通过“霍金辐射”极其缓慢地向外辐射粒子,最终蒸发殆尽。这个过程,是将黑洞高度有序的质量信息,彻底转化为随机、无序的热辐射,是宇宙熵增的最后一步。

当宇宙的熵达到最大值时,宇宙中所有有效的能量,已经全部转化为无法再被利用的、均匀分布的低水平热能,所有的物质,都将衰变成最基本的粒子,均匀地散布在广袤无垠、不断膨胀的空间中。宇宙的每一个角落,温度都将达到绝对的、均匀的热平衡。

如果整个宇宙的铁律是走向混乱和死亡,那么生命又是如何可能存在的呢?一个单细胞生物的内部结构,其复杂和有序程度,远超任何星系,这难道不是公然违背了熵增定律吗?

奥地利物理学家,量子力学奠基人之一的埃尔温·薛定谔,在其著作《生命是什么?》中,给出了一个天才般的解答,他指出,生命,以“负熵”为食。

生命系统并非孤立系统,而是一个开放系统,它时刻与外界环境交换着物质和能量,我们通过吃饭、喝水、呼吸,从环境中摄取高度有序的、低熵的物质,并通过新陈代谢,将其分解,获取能量来维持我们自身高度有序的生命结构,与此同时,我们将无序的、高熵的废物排泄到环境中。

这个过程的净结果是:生命体内部的熵减少了,但其所在环境的熵,却以更快的速度增加了。,整个“生命体+环境”的总熵,依然是严格遵守熵增定律的。

你待过的房间会越来越乱,城市的小区垃圾会越来越多,自然界中的任何事物,若没有外力干预,都会自发地变得混乱和无序,而生命就是那个“外力”,生命通过不断地从环境中抽取“秩序”,来对抗自身走向混乱的内在趋势,并以加速环境混乱为代价,维持自身的生存。

因此“负熵”是生命体赖以生存的东西,我们的每一次呼吸,每一次心跳,都是一场对抗宇宙终极定律的、微小而悲壮的战争。

我们无法阻止太阳在50亿年后膨胀吞噬地球,也无法阻止宇宙最终走向热寂,但我们可以在这有限的时间和空间里,燃烧自己,释放光和热,用我们的智慧和情感,在这片注定要冷却的宇宙中,创造出最绚烂的火花。

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