在解釋熵增定律之前，我先提出幾個(gè)問(wèn)題：
1、我們?cè)诔燥埖臅r(shí)候不小心把碗從桌子上碰到地上摔碎了。這個(gè)過(guò)程為什么不可逆？
2、我們的房子經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)吹日曬會(huì)老舊破損到最后成了一堆建筑垃圾，大自然為什么不能自己將水泥沙子混合組成房子？
3、人類為什么不能長(zhǎng)壽？（今天我會(huì)從一個(gè)特殊的角度來(lái)解釋）
4、在沒(méi)有外力的影響下，熱量為什么只能從溫度高的物質(zhì)傳到溫度低的物質(zhì)？
什么是熵？
在經(jīng)典熱力學(xué)中，用熱能的變化量除以溫度所得的商來(lái)表示，這個(gè)商叫做熵。
1865年，克勞休斯將發(fā)現(xiàn)的新的狀態(tài)函數(shù)命名為，用增量定義為
，式中T為物質(zhì)的熱力學(xué)溫度；dQ為熵增過(guò)程中加入物質(zhì)的熱量，下標(biāo)“r”是英文單詞“reversible”的縮寫，表示加熱過(guò)程所引起的變化過(guò)程是可逆的。
若過(guò)程是不可逆的 ，下標(biāo)“ir”是英文單詞“irreversible”的縮寫，表示加熱過(guò)程所引起的變化過(guò)程是不可逆的。
合并以上兩式可得
，此式叫做克勞休斯不等式，是熱力學(xué)中第二定律最普遍的表達(dá)式。
在統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)中，熵的大小與體系的微觀狀態(tài)Ω有關(guān)，即S=klnΩ，其中k為玻爾茲曼常量，k=1.3807x10-23J·K-1。 體系微觀狀態(tài)Ω是大量質(zhì)點(diǎn)的體系經(jīng)統(tǒng)計(jì)規(guī)律而得到的熱力學(xué)概率，因此熵有統(tǒng)計(jì)意義，對(duì)只有幾個(gè)、幾十或幾百分子的體系就無(wú)所謂熵。
通俗來(lái)講，熵就類似于一把尺子，只不過(guò)它不是用來(lái)測(cè)量長(zhǎng)度，而是用來(lái)測(cè)量有序無(wú)序狀態(tài)的。如何界定有序無(wú)序呢？簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是有規(guī)律排列或者按照某種規(guī)律運(yùn)行，這就是有序，無(wú)序就是各種雜亂無(wú)章的運(yùn)行或者擺放。
什么是熵增定律？
熵增定律也是熱力學(xué)第二定律，可以被表示為：“熱不可能自發(fā)地、不付代價(jià)地從低溫物體傳至高溫物體。”也可以被表示為：“在孤立系統(tǒng)內(nèi)，任何變化不可能導(dǎo)致熵的減少”。
用通俗一點(diǎn)的話來(lái)說(shuō)，就是熱量在正常情況下，不會(huì)從低溫的物體轉(zhuǎn)移到高溫物體上，如果想要實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程，所付出的能量要遠(yuǎn)超正常情況下熱量的損耗。同時(shí)“熵”還指一個(gè)系統(tǒng)中的混亂程度，比如說(shuō)我們把冰箱視為一個(gè)封閉的系統(tǒng)，隨著時(shí)間的推移，冰箱中的食物會(huì)慢慢腐敗，這就是熵增，不論我們?cè)趺磁?，封閉系統(tǒng)中的熵都會(huì)不斷的增加。
那么繼續(xù)思考，為什么熵增定律會(huì)使物體從高溫到低溫呢？不是一直保持高溫、也不是低溫到高溫又到低溫這種飄忽不定的發(fā)展，而是和時(shí)間一樣具有線性的特點(diǎn)。這個(gè)說(shuō)起來(lái)熵增更深層次的原理其實(shí)就涉及到概率統(tǒng)計(jì)學(xué)了，根據(jù)克勞修斯的研究發(fā)現(xiàn)，事物在封閉系統(tǒng)中，運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是隨機(jī)、無(wú)序的。實(shí)驗(yàn)的次數(shù)越多、統(tǒng)計(jì)的樣本越多，這個(gè)概率就越均勻，隨機(jī)、無(wú)序的概率是大于有序的。感興趣的可以自己研究，這里就不展開(kāi)闡述了。
總結(jié)一下，熵增定律的三個(gè)特性：
1、從高溫到低溫，不可逆性
2、封閉性
3、混亂和無(wú)序性
觀察我們的周圍你就可以發(fā)現(xiàn)，幾乎所有的地方都可以適用熵增定律，隨著時(shí)間的推移，所有地方的熵都在增加，不論是地球上的生物，還是地球本身，以及太陽(yáng)這樣的恒星，都受到了熵增定律的影響。
地球隨著時(shí)間的推移，內(nèi)核會(huì)慢慢冷卻，地球自轉(zhuǎn)的速度也在慢慢降低，這都是熵增的表現(xiàn)，恒星會(huì)隨著時(shí)間的推移變得越來(lái)越亮，最終恒星核心的燃料會(huì)被消耗一空，核聚變反應(yīng)停止，恒星也就要脫離主序星狀態(tài)，變得十分不穩(wěn)定，這也可以被視為一個(gè)熵增的過(guò)程。
為什么熵增定律是令人絕望的？
從大的角度來(lái)說(shuō)，它會(huì)讓宇宙走向熱寂，比如熱水過(guò)了幾個(gè)小時(shí)會(huì)變涼，一個(gè)蘋果放久了會(huì)壞掉，煮熟的米飯隔了幾天會(huì)變質(zhì)，太陽(yáng)會(huì)隨著它不斷的燃燒而衰敗。各種恒星最終的宿命都是熱寂。宇宙的宿命也是熱寂，一片死寂，毫無(wú)規(guī)律、毫無(wú)生機(jī)。
這是非生命事物的發(fā)展規(guī)律，無(wú)法阻止，只能任由它逐步發(fā)展。
從我們生命的角度來(lái)看，同時(shí)解釋一下開(kāi)篇我發(fā)出的問(wèn)題：為什么人類不能長(zhǎng)壽？
我們都知道，我們的肌體是由各種細(xì)胞組成，細(xì)胞又組成各種器官，各種器官相互協(xié)作，各自分工，來(lái)維持生命體的正常運(yùn)行。這是一種極其有序的狀態(tài)，也就是說(shuō)細(xì)胞是按照一定的規(guī)律組合運(yùn)行，器官是按照一定模式成長(zhǎng)運(yùn)行。
熵增定律告訴我們，宇宙萬(wàn)物都遵循熵增定律，任何有序的東西在沒(méi)有外力的作用下，都要走向無(wú)序。人體也是這樣，我們的成長(zhǎng)以及存活都是在努力維持一種有序狀態(tài)，也就是在對(duì)抗熵增，使人體各組成單位有序地運(yùn)行。
但人類也要遵循熵增定律，細(xì)胞也終將會(huì)死亡，細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核、線粒體等最終會(huì)混為一體失去作用，進(jìn)而使得各個(gè)器官不能按規(guī)律運(yùn)行，停止工作，導(dǎo)致人體死亡，如果沒(méi)有火花的話，人體就會(huì)被風(fēng)化、被分解直至變成各種無(wú)序的小單位。所以人類不可能長(zhǎng)壽。除非能夠借助外力一直對(duì)抗熵增。
有的人可能會(huì)說(shuō)，人類在一直熵減，但宇宙為什么會(huì)處于熵增狀態(tài)呢？其實(shí)這很好理解，人體的熵減是一個(gè)小范圍的活動(dòng)，但在對(duì)抗熵增的過(guò)程中，需要能量，需要外界做功，而外界做功就是典型的熵增過(guò)程。舉個(gè)簡(jiǎn)單例子，我們所做的一切，蓋房子、讀書、甚至戀愛(ài)，都需要能量，能量的來(lái)源是食物，食物是一種有序的狀態(tài)，但我們吃下去之后，食物就會(huì)被分解成各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，變成無(wú)序。這就是熵增。而從總體上來(lái)看，熵是增加的。
看到這，你大概也絕望了吧？因?yàn)橛钪嫒f(wàn)物的最終歸宿都是無(wú)序！都是雜亂無(wú)章！宇宙最終的結(jié)局或許就是中國(guó)古神話中所說(shuō)的混沌！
人類一生為什么在對(duì)抗熵增？
薛定諤說(shuō)過(guò)一句著名的話：人活著就是在對(duì)抗熵增定律，生命以負(fù)熵為生！
什么是負(fù)熵？負(fù)熵就是熵減，就是對(duì)抗熵增。
上文我們也解釋了人類為什么不能長(zhǎng)壽？因?yàn)槿祟惖囊簧荚趯?duì)抗熵增，但最終的結(jié)局是熵增不可抗！
既然如此，人類為什么還要對(duì)抗熵增呢？因?yàn)檫@是一種本能，我們吃飯就是人體在對(duì)抗熵增的表現(xiàn)。不吃飯人體機(jī)能就會(huì)失去作用，從而死亡。這是生理上的解釋。
在各種精神層面上來(lái)解釋就是我們需要對(duì)抗熵增來(lái)讓自己更加優(yōu)秀，體現(xiàn)出自己的價(jià)值。無(wú)論是讀書、戀愛(ài)、創(chuàng)作、發(fā)明等都是為了體現(xiàn)自己的價(jià)值。
但是說(shuō)句消極的話，我們所有的努力是為了什么？是為了更加舒服！而對(duì)于自然界來(lái)說(shuō)哪種狀態(tài)最舒服呢？是無(wú)序?。?！是熵增！！
人類之所以覺(jué)得有序更舒服，是人的意識(shí)讓我覺(jué)得有序更好，更能享受生活，而實(shí)際上，乞丐或者動(dòng)物哪種吃飽了就躺平的狀態(tài)才是生物的本性，這才是最舒服的狀態(tài)。
看到這，是不是細(xì)思極恐，更加絕望了？？
人類窮其一生一直對(duì)抗熵增的目的，原來(lái)還是逃不脫的熵增?。?！
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