据《每日科学》网报道，轿车会将汽油耗尽，恒星运行会将自身燃料耗尽，星系会随时间而塌缩进入黑洞……，同样道理，宇宙和在宇宙中运行的万物都会随时间耗尽能量而终结。但宇宙耗尽能量的速度有多快？来自澳大利亚国立大学的研究人员发现：宇宙耗尽能量的速度比以前想象的要快30倍。
熵”（entropy）是热力学状态函数（配图）
澳大利亚国立大学“天文学和天体物理学”研究学院的查斯·伊根博士和查理·莱恩威弗博士合作估算宇宙的“熵”（entropy，热力学状态函数）。他们通过计算发动机的功率，也就是一定数量的燃料能够工作多长时间，以及燃料耗尽的速度是多少等。经过复杂的运算和模拟实验，终于得出了关于黑洞的数量和大小的最新数据，研究结果表明：宇宙的熵比之前估算的要多30倍。
“熵”表示一定范围内物质的无序度的一个物理量，系统越无序、越混乱，熵就越大。熵是混乱度的一个度量，和质量没有关系，熵增加不代表质量增加了，比如原来的几个物体是有规律排列的，如果现在它排得更乱一些，那它的熵就增加了，但质量是不变的。根据热力学第二定律，“熵”的增加就意味着无效能量的增加，有效能量的减少，导致宇宙不可挽回地走向混乱、荒废。熵定律进一步认为，宇宙万物都是从一定的价值与结构开始，然后不可挽回地走向混乱、荒废。根据著名科学家罗伯特·维纳的说法，当熵增加时，宇宙以及宇宙中所有封闭的体系都自然地趋向退化，并且失去它们的特性。
伊根说：“我们的计算包括了宇宙中所有物体的熵：恒星、恒星的光线，宇宙微波背景等。我们甚至对暗物质的熵也进行了估算，但超巨大黑洞的熵在宇宙熵中占主要地位。当我们将新数据用于计算超巨大黑洞的数量和大小时，我们发现，实际上，我们所观测到的宇宙的熵比以往计算的结果要大30倍。”莱恩威弗博士说：“一般观点认为，我们周围所能看到的所有的复杂结构，包括星系、恒星、飓风和生物，都有着增加宇宙的无序性的净效应。但比起超巨大黑洞的熵，这点影响是微不足道的。”
研究人员的研究结果对地球生物及地外生命有着重要的意义。 伊根说：“宇宙开始于一个低熵状态，根据热力学第二定律，从那时起，熵就不断增加。了解这一点很重要，因为宇宙提供给生命（包括地球生命）的能量与宇宙的熵有着密切联系，“熵”的增加就意味着无效能量的增加，有效能量的减少。我们想知道宇宙中还有多少能量将提供给生命，以及这些能量在哪里。此项研究的第一步是确定宇宙的熵，这就是我们所做的。”莱恩威弗博士表示，他们下一步的研究目标是计算：我们离宇宙耗尽所有能量和生命灭绝还有多长时间？
两位博士的研究论文《估算宇宙的熵》将发表在《天体物理学》杂志上。 |
发表于 2011-5-28 18:07
|