宇宙揭秘：鸡蛋打碎后四处飞溅不能复原，看似简单：到底为什么？

发布者：鹰眼银狐 2023-6-1 23:35

路威玻尔兹曼是19世纪奥地利著名的物理学家，为了纪念这位伟大的物理学家所做的贡献，在玻尔兹曼去世后后人特地为他建立一个墓碑，墓碑顶部刻着一道精确的方程式“S=K LOG W”，这是一个极具影响力概念的数学公式，叫做熵。

熵是某种我们熟悉事物的度量，无序或无规则性，这个概念很重要，因为宇宙中的一切，都倾向于从有序变成无序。有个方法可说明这个观念，拿一本书来说，这本书共有569页，十分井然有序，第一页之后是第二页，然后是第三页等等，但如果我们把书页撕下来，然后交给熵来处置，书页就会变得杂乱无序。原因很简单，要让书页有序地落地，方法只有一个，但让书页凌乱落地的方法有很多，因此书页凌乱落地的可能性较高，这符合我们的日常经验，事物是从有序变成无序。

我们放眼望去，处处可见熵或无序，随着时间的流逝增加的例子：鸡蛋破了之后四处飞溅，冰块在融化成水后失去整齐的形状，滚滚浓烟变得越来越无序。有序状态变成无序状态，时间之箭似乎是朝这样的方向前进。我们看到杂乱的程度，无序的范围往往会随着单一事件流动方向扩大。玻尔兹曼认为那促使时间之箭形成，这或许就是答案，或许时间之箭源于大自然有朝更混乱无序发展的倾向。

事物的变化确实看似如此，但这项理论有个小问题，由于物理定律无法辨别未来和过去，熵应该不只会朝未来增强，朝过去时也该会增强，但这有点不合理，比如说熵会朝过去和未来两个方向增强，我们回顾过去时，熵应该增强，我们若朝未来看，熵也应增强，那意味着刚才那本书的书页在过去式处于杂乱无序的，之后才会聚集在一起，形成那本井然有序的书！

日常生活经验和物理定律为何会有如此大的差异？我们肯定有哪一点没相同。我们若确定过去肯定比较有序，且一切往往是朝无序发展，熵的方程式是这么说的，是不是除了物理定律还有什么可解释这现象？

请想象打棒球的情景，物理定律可帮你预测球落地的位置，但你需要的不仅是那些定律，你还需要初始条件，例如击球的力道。同样地，物理定律若无法解释时间之箭，我们或许必须进一步去了解宇宙的初始条件，因而我们要回过头来讨论宇宙大爆炸。

假设宇宙史宛如一部电影，当你倒影片，你会看到时间越往前倒转，事物越井然有序，如今有数十亿星系遍布各处的宇宙，将来会慢慢变回气体云和尘云，因为所有一切皆会收缩，那些气体云和尘云会越来越接近彼此，因此当你回到够久远的过去，那些云的体积会越来越小，然后我们就来到一起皆停止变化的地方：奇点，如果这代表在每一瞬间的所有空间，那么我们会看到在这一瞬间之前是没有任何空间和时间，因此秩序和低熵的最源头肯定是刚形成的宇宙：大爆炸。

大爆炸是一种极有序的状态，有可能是最有序的物理事件，因此在大爆炸发生之后，一切变得越来越无序。大爆炸告诉我们，当我们回顾过去或展望未来，宇宙为什么会不一样。而且如果当我们回到古时候，宇宙不仅理所应当与现在不同，并且还十分井然有序。

熵为什么那么低？我们还不知道，但我们至少知道，熵在宇宙刚开始形成时十分低。所以我们最多只能知道是大爆炸发射出时间之箭，你也可以把这看成是一个发条钟，就如发条拉紧的钟在发条放松后释放之前储藏的能量，宇宙自大爆炸后就不断放松，变得越来越无序。

我们仍然不知道为何宇宙在刚成形时是处于高度有序状态，但由于这是事实，因此每次有玻璃杯碎裂，其实都是在推进一项于数十亿年前启动的程序，玻璃杯碎裂，但却无法复原，因为玻璃杯是遵循始于大爆炸从有序变成无序的自然驱向，我们只会不断从过去往未来移动，我们所见周围的一切，所有变化，从恒星的形成到我们的生命，只是小小的副现象，是乘着宇宙中越来越混乱波浪的冲浪客，那些波浪区隔了过去与未来！

宇宙物理鸡蛋生活冷知识

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