高翔
每日哲科脑洞06:宇宙演化的逆熵
2023-8-21 13:07
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       根据约翰•惠勒的深刻洞见“万物皆比特”,宇宙中所有的物质与相互作用只不过61种基本粒子按照不同的组合信息(比特)排列而成,此即为粒子物理的标准模型。而基本粒子,按照弦理论的观点也只不过是能量按照特定的振动模式(信息)固化而成的质量而已。

       从宇宙大爆炸开始,随着物质的不断生成,特别是生命的诞生乃至如人类这般智慧生命的出现,伴随着文明的进步以及人类改造自然能力的增强,很容易发现信息量好像在随着时间的增加而增加,这无疑意味着相应的熵在减少,如果把宇宙看成是孤立的系统,熵减貌似违背了热力学第二定律。那减少的熵去哪儿了呢?也许有如下四种解释可供参考。

       第一种解释在于我们所看到的熵减事实上只是一个局部的过程,考虑到宇宙从大爆炸开始就在不停的膨胀,今天仅可见宇宙的直径就高达930亿光年。从大尺度上看,宇宙的平均密度比在地球实验室里制造的最好的真空还要小,因此在平均意义下,宇宙中总的信息量是在不断减少的,与之对应的熵在增加,并不违背热力学第二定律。

       第二种解释在于能量也许有不同的类型,质能与熵本身存在定量的换算关系,这导致一部分能量中本身就蕴含着熵,在依据质能方程转化为物质的过程被保留了下来。

       第三种解释是多余的熵也许传导到了另一个更加成熟的平行宇宙,导致了相应平行宇宙的熵增,该宇宙表现出的物理过程就像热力学第二定律所刻画的那样。因此我们宇宙的看起来的熵增也许就来自于其它宇宙在大爆炸初期熵的减少。

       第四种解释,正所谓“一阴一阳谓之道”,宇宙中也许存在大量的虚物质及其对应的负能量,就如卡西米尔效应、安鲁效应所预示的那样。虚物质和负能量从有序变为无序的过程,对应着负熵的减少,这导致我们常见的实物质及其对应的正能量捕获了所减小的负熵用以对抗自身的熵增。正如生命的起源与意识的构建,都是典型的“赖负熵为生”。

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