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    一條令人絕望的物理定律,物理學(xué)家:寧愿沒發(fā)現(xiàn)它

    一條令人絕望的物理定律,物理學(xué)家:寧愿沒發(fā)現(xiàn)它

    自然界中的現(xiàn)象遵循著某一規(guī)律,物理學(xué)家通過不斷觀測,并進行大量實驗,最終總結(jié)出了科學(xué)結(jié)論,這就是物理定律。事實證明,物理定律行之有效。如果沒有物理學(xué)家前赴后繼地發(fā)現(xiàn)新定律,人類的科技就不可能發(fā)展起來。

    物理定律給人類帶了無限的可能,基于物理定律,我們可以實現(xiàn)前人難以想象的事情,例如,人類登陸月球,無人探測器飛出太陽系。但同時,有些物理定律也給人類帶了絕望,以至于一些物理學(xué)家寧愿不想發(fā)現(xiàn)它,這就是熵增定律,或稱熱力學(xué)第二定律。

    那么,熵是什么?熵增又是怎么回事?為什么這條物理定律會讓人類看不到未來?

    一個冷的物體和一個熱的物體相互接觸,在正常情況下,冷的物體不可能把熱量自發(fā)地傳遞給熱的物體,讓冷的物體更冷,熱的物體更熱,這就是熱力學(xué)第二定律,物理學(xué)家克勞修斯是這個表述的提出者。只有熱的物體才能自發(fā)地把熱量傳遞給冷的物體,這個過程是不可逆的。

    之所以空調(diào)和冰箱能夠制冷,這并非是自發(fā)的過程,而是因為它們消耗了電能,同時還會產(chǎn)生一些廢熱。從能量角度來看,熵用于表征能夠用于做功的能量(有用能)總和。有用的能越多,熵越低。有能用消耗掉之后,熵會變得越來越大。

    制冷器的制冷過程需要消耗電能,并向外界釋放出熱量,能量出現(xiàn)退化,這會導(dǎo)致宇宙的熵變大。人類以及地球上的所有生命活動也要消耗能量,用于對抗熵增,否則生命就無法存活,因為生命可以說是一種負(fù)熵體,最終的結(jié)果會導(dǎo)致整個宇宙的熵變大。

    從微觀角度來看,任何事物都是由各種粒子組成的。一個系統(tǒng)中粒子的有序度也可以用熵來度量,混亂的程度越低,有序的程度越高,熵也越低。

    鏡子中的原子有序排列,當(dāng)鏡子打碎之后,原子排列的有序度會降低,這意味著熵會增加。打碎的鏡子無法自發(fā)復(fù)原,所以熵增是不可逆的。從某種意義上來說,熵增長的方向就是時間流逝的方向,不可逆的熵使得時間不可逆轉(zhuǎn),時間只能朝著一個方向流逝。

    目前的理論認(rèn)為,整個宇宙是一個孤立系統(tǒng)。隨著宇宙中的有用能量不斷被消耗掉,混亂程度變得越來越大,熵將會不可逆轉(zhuǎn)地增加。直到最終,有用能量耗盡,混亂程度達到最大,熵增加到最大,宇宙處于熱力學(xué)平衡的狀態(tài)。

    到了那時,熵不再增加,時間將會到達盡頭,宇宙也將失去生機,這就是理論預(yù)言中的宇宙“熱寂”。如果不出意外,10^1000年之后,宇宙中的所有天體和物質(zhì)都會衰變成輕子(比如電子、中微子)和光子,宇宙將會不可避免地達到最低能量的狀態(tài)。

    除非宇宙中存在能夠任意操控單個粒子運動的“麥克斯韋妖”,或者宇宙之外還有其他宇宙提供能量,或者量子效應(yīng)在滿是輕子和光子的宇宙中發(fā)揮主導(dǎo)作用,我們的宇宙才有可能避免熱寂的結(jié)局。

    無論怎樣,熵添加規(guī)律的發(fā)現(xiàn),的確不是個好消息,它告知咱們,全部事物的終究結(jié)局都是消滅。即便人類的科技再強壯,人類的文明也無法永續(xù),總有一天咱們將迎來大災(zāi)難。而人類不斷開展的科技,只有在延續(xù)大災(zāi)難的一起,才能使人類走得更遠(yuǎn)。

    而讓科技不斷開展的條件是今世物理學(xué)的推進,目前,物理學(xué)作為自然科學(xué)的兩大支柱之一,在許多學(xué)科之中,物理學(xué)越來越重要??墒顷P(guān)于大多數(shù)人來說,物理是最難的學(xué)科。其中籠統(tǒng)的概念、物理原理,令許多孩子苦不堪言。

    那么孩子該怎么辦呢?這套連中國工程院院士、物理學(xué)家,央視都推薦的物理啟蒙書——《這便是物理》(全10冊)推薦給我們!激起物理愛好,打好物理根底就靠它了!

    這套書來自美國久負(fù)盛名的兒童科普書籍專業(yè)組織——成立于1917年的World Book圖書出版公司。

    曾入選美國學(xué)校圖書館期刊“最佳參考書”,合適5-12歲孩子進行物理啟蒙。

    全套書共10冊,內(nèi)容涵蓋了國內(nèi)中小學(xué)階段必學(xué)的10個重要的物理主題,力和運動、聲響、電、磁、引力等等。

    它顛覆了傳統(tǒng)物理的學(xué)習(xí)方式,不講定理,不套公式,而是經(jīng)過漫畫的方式,打破孩子對科學(xué)的畏懼,激起孩子對物理的愛好,讓常識更風(fēng)趣。

    并且這些風(fēng)趣的漫畫常識點,大多與中學(xué)物理課里相匹配,基本涵蓋了85%以上中學(xué)物理考點。

    咱們能夠看出,這些常識點都是從日子現(xiàn)象入手,讓不流暢的常識回歸日子,讓孩子們感受到物理的神奇與趣味。

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