熵有沒有可能逆轉科幻小說
『壹』 熵減有可能存在嗎時間是否可以倒流嗎
作為諾蘭的鐵粉,又是科幻電影的愛好者,疫情之後我第一次回到影院,第一時間觀賞了科幻大片《信條》的首映,當只有在影院里才能聽到音效響起時,竟然“老淚縱橫”,不由得感嘆:久違了!首先要說的是,諾蘭的《信條》一如既往地精彩,與他的經典《星際穿越》各有千秋,再一次感受到了諾蘭豐富的想像力:在電影中構建了自己的物理世界,尤其將“諾蘭時間線”玩兒到了極致,凌駕於復雜的科幻概念之上,集動作片和間諜片之大成,通過一個比較深刻的故事,為大家演繹了大眾都能欣賞的饕餮盛宴。
根據力學法則,從理論上來說這是可能的。不過,經驗告訴我們,這種情況從未發生過。事實上,有史以來所有的玻璃杯,最終的宿命都將裂成碎片,不管是在你家廚房的地板上,還是在垃圾箱里。宇宙萬物就是這樣運作的,而這一切皆因熵。
熱力學第二定律告訴我們,一個孤立系統的熵,作為時間函數不可能減少(這是專業的說法)。因此,隨著時間的流逝,熵不斷地增加,稱為“熵增”。
『貳』 熵增定律:為什麼會讓人類感到絕望
沒有物理學,就不會有現代科技文明。一代又一代的物理學家不斷發現新的物理定律,並且加以利用,從而造就了現代科技的迅猛發展。如果要說哪一條物理定律最為強大、最具破壞力,大家首先會想到什麼呢?
愛因斯坦的質能方程(E=mc^2)可能是很多人的選擇,這條簡潔的公式從相對論推導而來,它把能量(E)和質量(m)相互等價起來。由於真空中的光速(c)非常快,每秒將近30萬公里,所以光速平方在數字上非常大,這意味著即便是一粒小小的沙子,本身也蘊含著極其龐大的能量。
宇宙的熵只會不斷增加,但不會無限增大,而是會到達一個極限。到了那時,宇宙消耗完所有可用的能量,熱量停止流動,宇宙停止運轉,這就是熵增宇宙的註定結局——熱寂。
不過,宇宙現在還很年輕,充滿了活力,不斷有新的恆星正在形成,宇宙熱寂的時間最早也要在10^1000年之後才會到來。
『叄』 熵值怎樣逆轉
熵指的是體系的混亂的程度,它在控制論、概率論、數論、天體物理、生命科學等領域都有重要應用,在不同的學科中也有引申出的更為具體的定義,是各領域十分重要的參量。熵由魯道夫·克勞修斯(Rudolf Clausius)提出,並應用在熱力學中。後來在,克勞德·艾爾伍德·香農(Claude Elwood Shannon)第一次將熵的概念引入到資訊理論中來。 對於絕熱過程Q=0,故S≥0,即系統的熵在可逆絕熱過程中不變,在不可逆絕熱過程中單調增大。這就是熵增加原理。由於孤立系統內部的一切變化與外界無關,必然是絕熱過程,所以熵增加原理也可表為:一個孤立系統的熵永遠不會減少。它表明隨著孤立系統由非平衡態趨於平衡態,其熵單調增大,當系統達到平衡態時,熵達到最大值。熵的變化和最大值確定了孤立系統過程進行的方向和限度,熵增加原理就是熱力學第二定律。 單位質量物質的熵稱為比熵,記為s。熵最初是根據熱力學第二定律引出的一個反映自發過程不可逆性的物質狀態參量。 在孤立系統中,實際發生的過程總使整個系統的熵值增大,此即熵增原理。摩擦使一部分機械能不可逆地轉變為熱,使熵增加。熱量dQ由高溫(T1)物體傳至低溫(T2)物體,高溫物體的熵減少dS1=dQ/T1,低溫物體的熵增加dS2=dQ/T2,把兩個物體合起來當成一個系統來看,熵的變化是dS=dS2+dS1>0,即熵是增加的。 所以熵是不會逆轉的。。。
『肆』 宇宙中的熵可以被逆轉嗎
「熵」是統計學的概念,一個
封閉系統
的熵總是趨向於增大,也就是我們說的
熵增定律
;但是在物理學中,還有一個「
龐加萊
重現時間」。
我們把一滴墨水滴到水中,墨水會擴散開來,趨向於無序,但是無論我們
如何等待
,這滴墨水也不會重新聚集起來,然後和水完全分開。
在物理學中,用「熵」來描述一個系統的混亂程度,對於一個封閉系統,系統的熵總是增加或者保持不變,不可能出現降低的情況,這就是熱力學中大名鼎鼎的熵增定律。
根據熵增定律,如果把我們宇宙看成一個封閉系統,那麼宇宙最終會達到
熱寂
狀態,難道我們
真的沒有辦法
阻止熵的增加嗎?
在1890年,法國科學家龐加萊證明了一個定理,說「力學系統經過足夠長的時間後,總可以恢復到初始狀態附近。」
宇宙就是一個巨大的力學系統,根據
龐加萊定理
,宇宙經過足夠長的時間後,必定會回到宇宙開始的
某個時刻
,宇宙的熵自然也會
回到原來
的時刻;龐加萊定理看似和熵增定律矛盾,實際上兩者是統一的,因為
熱力學定律
是基於
統計原理
的。
比如在一個房間內,氧氣和氮氣總是趨向於均勻,這是由於空氣分子的熱運動是隨機的,氣體分子趨向於均勻是統計學的結果;但是我們並不能排除一種可能,就是在某一瞬間,氧氣分子和氮氣分子正好處於房間的兩邊,即便發生的概率非常非常小,但這個概率不絕對為零。
龐加萊定理就是考慮了這種特殊情況,而且證明在足夠的時間上肯定會發生;在實際當中,我們都是在一個很短的時間范圍內,去研究一個力學系統,那麼龐加萊定理的情況,幾乎是
不可能發生
的。
如果把龐加萊定理作用於整個宇宙,那麼平均來說,宇宙首次
回到最初
狀態的時間,就叫做」龐加萊重現時間「,這個時間非常長,大致的
數量級
是10^(10^(10^120))年。
『伍』 熵,祖母悖論,《信條》如何逆轉時空
電影《信條》是諾蘭導演又一燒腦力作,該片以全新的方式詮釋了時空穿越。同樣是穿越時空,在以往的電影中,故事的主角是在不同時間節點上進行跳躍,這部電影卻沒有採用這個套路,而是使正反時空交疊在一起,創造了新的視覺觀感。
如果你駕駛著一艘速度接近光速的宇宙飛船,或者環繞一顆黑洞高速運動,當你離開所處的時空環境,由於時間的相對性,你會發現自己穿越到了未來。
未來是不確定的,穿越行為不會破壞因果律。而當你到達未來那個時間點,你就成為了未來歷史的一部分,顯然這是一趟單程旅行。
至於回到過去,目前還屬於幻想。
不過,電影《信條》中這種穿越時空回到過去的方式,確實新奇,不得不佩服諾蘭的腦洞。影片前半部分在一些細節處埋了伏筆,而這要等到後半部分才逐漸顯露。看不懂,可能是因為人物反復逆轉,把大家繞暈了。
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『陸』 既然宇宙的總熵在不停不可逆轉的增長,那是否意味著宇宙將會終結於一種永恆的死寂
當然有這種可能,這也是現在關於宇宙未來的一種說法,熵不斷增大的話,宇宙的未來就是物質與能量都很均勻的「一鍋湯」
『柒』 熵可以逆轉嗎
一瓶香水,打開瓶蓋後,香水就會很快氣化,揮發到整個房間。然而,要想把一屋子的香氣回收到瓶子里,恐怕要等到地老天荒了。
為什麼會出現這種單向的變化呢?原因是每個氣體分子離開瓶子的途徑,遠多於留在瓶子內的途徑。
所以,隨著時間的流逝,越來越多的氣體分子進入到房間的各個角落。這就是熱力學第二定律——熵增原則。熵的本質就是存在概率,熵增原則就是事物的發展,總是朝著概率最大化的方向變化。
對此,會有人提出疑問。為什麼質子與電子可以結合為原子?為什麼植物可以吸收陽光️,生長並結出果實?
這是因為,熵增原則只適用於封閉的體系。
質子與電子的結合,雖然表現為熵減,但是它們釋放出來的能量卻是熵的增加。後者大於前者,這在總體上仍然是熵增的過程。所以,質子與電子可以結合為穩定的原子。
如果提高溫度,質子和電子的動能增大,束縛兩者的熵減會大於因釋放能量產生的熵增。於是,原子開始解體,以保持熵的增大。
由於自然界是不連續的,存在著質的變化。所以,創造並影響我們人類生活的宇宙,是一個相對獨立的系統。又由於普朗克常數h的被發現,以及各種物理現象都留有該常數的身影,說明宇宙是量子化的。於是,宇宙是由量子構成的。
離散的基態量子構成空間,受到激發的量子成為光子屬於能量的范疇,由高能量子組成的封閉體系就是物質。
於是,宇宙空間的熵,就是基態量子的存在概率;遵循熵增原則,基態量子處於無規(熱)運動的狀態。
然而,如果我們把眼光擴展至宇宙之外,以自然界的角度來看待宇宙,則宇宙的膨脹與收縮,取決於宇宙外部空間的壓強與宇宙內部空間量子能量密度之比。
該數值小於1時,就會使宇宙膨脹;反之,則宇宙開始收縮。宇宙變化的方向,始終受到熵增原則的支配。只是衡量熵的系統不再是宇宙,而是包括宇宙在內的整個自然界。
因此,就宇宙內部的量子空間而言,其熵的變化是可逆的。宇宙內部量子空間熵的增大與否,取決於保持自然界熵的總體增大。
『捌』 熵之道,為什麼說宇宙熵是增加,並且不可逆轉的
1/熵最初是根據熱力學第二定律引出的一個反映自發過程不可逆性的物質狀態參量。
2/熱力學第二定律是根據大量觀察結果總結出來的規律:在孤立系統中,體系與環境沒有能量交換,體系總是自發地像混亂度增大的方向變化,總使整個系統的熵值增大,此即熵增原理。
3/摩擦使一部分機械能不可逆地轉變為熱,使熵增加,所以說整個宇宙可以看作一個孤立系統,是朝著熵增加的方向演變的。
『玖』 熵增定律真的令人絕望嗎沒有與之對抗的辦法嗎
熵增定律真的令人絕望嗎?沒有與之對抗的辦法嗎?這個問題很多人看到之後就會靈機一動,哦,我懂了,既然是熵增定律,那麼,我用熵減定律不就行了嘛,那你可真是個小機靈鬼,這都能被你想到,但是,這么想就錯了,熵增定律其實沒有什麼行之有效的對抗方法。
所以說對我們來說對抗熵增的最好的辦法就是停止對地球的掠奪,使地球的熵增現象保持一種緩慢的增速,那麼,也許就能實現長久的生存。