宇宙的终极目标是什么？03

本系列文章预计会有10个章节，这套文献将系统讲述物理学本身，这里是第五季第3篇

--本文内容较长，阅读需6min--

你有没有遇到过这样的场景，明明收拾好的房子，出差回来时发现家里落了很多灰，可能这时候厨房里还有一个已经发霉的苹果....

还有，为何我们不定期整理自己的思路，就会感觉混乱，不定期做总结，就无法进步呢？

另外，我们总是需要付出一定的心力去维护一个好的东西，也就是说世界美好的东西，总是需要去守护，无论是友情、爱情、还是物品都是如此。

为何会这样呢？

为何美好的事物总是这么短暂！

宇宙给的终极答案是：熵增

01 首要目标

新时代的我们已经知道，世界是能量的。即 E＝mc^2

根据能量守恒定律，世间的能量总会从一种形态转化为另外一种形态。比如电能可以转化为电机运作的机械能+热能。

而总会有部分能量人类是无法应用的，这就是熵增。

《生命3.0》的泰格马克说，宇宙的首要目标来自热力学第二定律，那就是要把“熵”最大化。

你可以认为这个宇宙很明显是充满了目标。

熵是一个物理概念，你可以认为它描写的是一个体系的“混乱”程度。一堆东西老老实实地聚集在一起，是比较有序的状态，叫做“低熵”。

等东西慢慢散落到各处，就是更混乱的状态，也就是“熵增加了”。

所以“熵”是个容易体会的概念： 整齐有序就是低熵，杂乱无章就是高熵。

（a 是低熵 b是高熵）

我们日常所见，自然的东西只会从有序变得更无序。

比如一杯水里的水分子聚在一起是低熵，把这杯水放在房间里时间长了，水分子会扩散出去，弥漫到整个房间，就是熵增加。我们从来都是看到水分子的扩散，从来没有一屋子水蒸气都自己跑到一个杯子里变成一杯水的情况。

宇宙最大的规律，就是混乱程度只会不断增加，房间只会越来越乱 —— 这就是著名的“热力学第二定律”。

热力学第二定律是物理学家心目中无比坚定的一个信仰，连引力公式都可以改写，而热力学第二定律从未被违反。

热力学第二定律说，封闭系统的熵总是增加。

宇宙的秩序总是在减少，混乱总是在增加。一直到最后，所有的星星都会熄灭，所有的秩序都会变成混乱，宇宙变成了无生趣的一盘散沙，这就是所谓“热寂”。到处的温度都一样，再也没有什么值得流动的了，整个宇宙寂静了。

你可以说宇宙的“目标”，就是达到热寂。

这是非常令人沮丧的未来。

当初热力学第二定律刚刚被发现、知识分子们第一次意识到“热寂”这个概念的时候，所有人都非常难过。我们一切的奋斗、一切的折腾都只是在加剧熵的增加，最后的大结局只能是像《红楼梦》一样，“白茫茫一片大地真干净”。

02 次要目标

那现在的宇宙为什么却是多姿多彩的呢？这是因为有引力。宇宙还有个次要目标。 

引力总是把东西聚集在一起。正因为引力的存在，宇宙中才会有恒星和行星，恒星发火发热，我们才能看到宇宙中美丽的秩序。

说到这里，有一个非常重要的问题：引力是否让熵减少了？

表面上看，一大堆杂乱无章的物质在引力的作用下聚集在一起了，他们的排列显然变得更加有序，所以引力似乎是一个减少熵的力量？有很多人认为引力是在跟熵斗争，能让宇宙摆脱热寂命运……其实不能。

事实是引力仍然在让熵增加。

当我们计算系统的总熵的时候，不能光看物质的排列是不是有序，还得考虑能量。

一堆物质因为引力的吸引而聚在一起，这个过程中它们的动能会增加 —— 就好像一个球掉到地上，肯定速度越来越快。可是等它们聚在一起之后，它们的速度哪去了？

答案是因为互相之间的碰撞摩擦，速度化为了热量，而热量会向周围散发。考虑到热量的散发，总的熵还是增加了。

所以坏消息是引力只会让热寂来得更快。

而好消息是因为引力的存在，我们通往热寂的这条路变得更有趣了。

这就是宇宙的一个次要目标：它喜欢在局部制造一些有序的结构。 

局部更有序、局部的熵减少了，可是整体的熵仍然在增加。

所以这个次要目标和首要目标并不矛盾，你甚至可以说次要目标就是为了加速完成首要目标。

但是秩序毕竟产生了！虽然知道一定要死，但是死之前毕竟还可以经历灿烂的一生。

《生命是什么》这本书里说明白了：生命的确减少了自己的熵，但是它这么做的时候一直在加剧增加周围环境的熵。

你拿吸尘器吸地板，你家里的灰尘都进了吸尘器，是更有序了，但是你消耗了电能。

电能是燃烧什么东西的结果，发电过程中制造的无序比你吸尘减少的无序多得多。如果你不用电，你消耗的就是你自身的能量，而你的能量来自食物。

本来是高度有序的动植物，被你杀死吃掉了，变得非常无序。 

你做的每一个动作，都在让整个宇宙的熵进一步增加。因为你的存在，虽然宇宙的局部增加了秩序，但是整体来说是加剧了混乱。 

总结一下，我们今天说的是你可以用“目标”这个眼光去观察宇宙，那么宇宙有两个目标。

宇宙的首要目标是让混乱越多越好，希望能快速达到热寂。

宇宙的次要目标是在局部呈现一些秩序。正是这个目标，使得生命的出现成为可能。

这两个目标并不矛盾，局部的秩序只能进一步加剧整体的混乱。所以你甚至可以说，宇宙为了能更快地达到热寂，而“发明”了生命。

宇宙说：“我不喜欢复杂，一切从简、越快越好！” 

所以，有时候我们不得不感慨应该珍惜眼前的事情，活在当下！

Masir 2022/4/23

祝 愉快~

参考文献 

部分内容来自《万维钢精英日课*2》