为何所有生命最终都会面临死亡,其背后的原因是什么?
你有没有想过,为何生命都会走向灭亡,无论是微小的细菌还是复杂的人类,无一例外的都会经历出生、成长、衰老和死亡。而这一不可逆的命运背后其实是宇宙基本物理规律,即热力学第二定律,也可以称为熵增原理
那么究竟什么是熵呢,熵我们可以看成衡量系统无序程度的物理量。热力学第二定律指出,在孤立系统中,熵总是增加或保持不变,从不减少,宇宙作为一个孤立系统,任何事物只会从有序转向无序,比如你打碎一个有序的杯子,他不会自发的从无序的状态变得有序状态,也就是他不会自发的复原。
不过在宇宙中也有短暂的意外,如生命就是宇宙中罕见的低熵现象。因为生物可以通过从环境中获取能量,来维持自身的高度有序。以人类为例,我们通过饮食获取化学能,从而维持细胞分裂,保持自身的有序。但我们不会一直能够抵抗熵增,因为我们的人体会老化,这其实是熵增的直接体现。
比如人体的细胞分裂、DNA复制会累积微小错误导致基因突变或端粒缩短,从而使身体功能衰退。而线粒体效率下降,产生的更多自由基,将进一步破坏细胞结构。这些过程本质上是分子排列从有序到无序的转变。
虽说人体有修复机制,但这些机制本身需消耗能量,且不完美。随着时间推移,当损伤累积超过修复能力后,那么我们的身体也将走向衰老和死亡。因此生命的维持本质是“借用”低熵能量,来延缓自身的无序化。而熵增的必然性,使我们永远不可能抵抗系统的总熵。只能局部有限的熵减!
其实在浩瀚宇宙中,任何一切事物都无法逃脱熵增带来的灭亡命运。即便庞大的恒星也会有死亡的一天。
我们知道恒星是通过核聚变维持光芒,然而每一颗恒星的燃料都是有限的,他会随着聚变而逐渐减少,一旦燃料耗尽,那么恒星就会因自身坍缩爆炸而熄灭。根据质量不同,核心最终会留下白矮星,中子星,以及黑洞残骸。
白矮星和中子星不再发生核聚变释放能量,随着时间推移冷却成黑矮星,而恐怖的黑洞也是如此,虽然黑洞看起来只是一个只会吞噬的天体,类似低熵天体。但科学家告诉我们,他也会因霍金辐射而缓慢蒸发,最终将在亿万年后消失殆尽。而剩下的行星也会在时间的推移下因熵增而衰变成轻子。
当有一天所有恒星熄灭,所有黑洞蒸发消失,行星衰变成轻子,那么宇宙也将以一种平静的“热寂”结束,变成均匀的低能量状态,这就是科学家推测的大热寂理论。
因此宇宙万物包括生命的灭亡都源于宇宙熵增,这是从有序到无序的不可逆过程。这一原理不仅是物理定律,还揭示了宇宙的动态本质。
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