19世纪末,许多科学家宣称物理学的大厦己基本建成热力学第二定律公式,留给后人的只是补充和完善。然而,20世纪初,随着爱因斯坦提出了相对论,这座经典物理学大厦轰然倒塌。有关于物理的研究远远还没到达边界,随着研究的进步和突破,人们对于这个世界感到愈发的敬畏。

热力学定律的公式_热力学第二定律公式_热力学定律定义

在众多的物理量之中,时间作为既抽象又处处存在的一个变量,本身就具有十分重要的研究意义。在生活中人们常常会说“什么时间了”或者“过了多久”,无论前者代表的时刻和后者代表的时间区间,都不能充分的涵盖时间的定义,这也引发了一个被人忽视的问题,时间究竟是什么?

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本书是著名的物理化学教授阿里耶·本纳伊姆,在生物化学界也有涉猎,是一名全能的科学研究者。他曾在博士研究期间发现了惰性气体在水中溶解时产生了异乎寻常的负熵,因此涉足了有关于熵和热力学第二定律的研究领域。在这里需要提一下热力学热力学第二定律:

孤立系统自发地朝着热力学平衡方向最大熵状态演化。

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我们都知道熵(entropy)是人们定义的一个热力学参数热力学第二定律公式,形容一个体系混乱度的量度单位,用符号S表示。热力学第二定律可以表达为△ S ≥ 0,在这个公式中并未直接引入时间这个变量,然而熵增原理的前提是不同时刻系统熵的差值,必然存在时间的变化。因此有人提出假定,熵和时间存在着一个关系,被称为“热力学时间箭头”。

热力学时间箭头真的存在吗?通过熵增加原理确实可以推算出时间的流动方向,能够解释时间的存在,熵的增加就是时间的变化。但是这么解释真的科学吗?答案是否定的,熵只是一个系统混乱度的参数,是一个状态参数,而不是时间的函数,一个孤立稳定的系统内的熵并不会随着时间而增加。

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1988年出版的《时间简史》中,作者霍金引用了哈勃一项观测结果提出宇宙正在膨胀这个观点,根据现有的科学共识,在138亿年前,宇宙是一个拥有无限密度和热度的一个小小的奇点,奇点的爆炸才诞生了今天的宇宙,至今宇宙仍处于不断的膨胀之中。

那么,是否存在宇宙学时间箭头,即沿着宇宙膨胀而并非收缩的过程中时间的方向。这也引出了新的思考,时间是否存在起点和终点?即奇点为时间的起点,宇宙大爆炸结束时为终点?

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实际上,以宇宙的膨胀定义宇宙学时间箭头是不科学的且无法验证的猜想,科学家试图将宇宙通过空间和时间来进行定义,形成一套宇宙学理论。遗憾的是这一切并没有足够的论证来证实其有效性,且这些观点还存在着很多局限性。宇宙的膨胀可以认为是宇宙的总熵增加的过程,之前也曾提过,熵是系统的状态,其变化与时间并无关系,人无法就宇宙的熵说出任何关于时间的东西。

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实际上,作者提出了一个十分尖锐的观点,存在很少的状况下,熵存在着从较高的熵走向较低的熵的状态,即热力学第二定律存在着非绝对性。关于时间的猜想永远是充满了挑战性和趣味性,正如同拉普拉斯提出的“拉普拉斯妖精”科学猜想,一个能够计算所有粒子的运动方程的理想状态下怪物,也就是能够知晓过去和未来的存在(尽管这种猜想在量子力学中备受质疑)。

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本书并没有告诉我们时间的定义和历史,而是教导我们如何去正确的去阅读科普读物,不要被前人的理论和思想束缚住自己的想法,每一本书我们都需要抱着怀疑的态度去思考,总有一天,我们会站在巨人的肩膀上去参透这一切未知的秘密。

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