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既然宇宙的规律是熵增，为什么尘埃还要聚集成星体，有规律的去运行？

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发布时间：2019-02-08加入收藏来源：互联网点击：

既然宇宙的规律是熵增，为什么尘埃还要聚集成星体，有规律的去运行？

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

经常有人会问，为什么不把钱全部用于生产一线，需要设置管理人员，需要不断地投入研究经费用于研发新的产品？

对于国家就更是如此，每年的科研经费和行政管理费用都是相当可观的。殊不知，这些费用的投入，对于社会的稳定、高效运行和可持续发展，都是必不可少的。

在自然界中，这种牺牲局部利益保全整体利益的现象也是普遍存在的。比如，由能量的聚集形成物质，由细小的尘埃聚集成巨大的天体。这些都是通过局部的熵减来保证在更大的范围内实现熵的增大。

熵是热力学中的一个重要概念。其描述了事物发展变化的趋势与方向。热力学主要研究的，是封闭系统的内部，无数粒子无规运动的变化趋势。

熵的本质是粒子运动路径的数量，熵的具体数值是对粒子变化路径数量的倒数取对数，其取值范围由零到负无穷大。

所以，热力学中的熵增原则，就是封闭系统中粒子变化的趋势，总是朝着粒子路径多的方向演化。

当系统内部粒子的熵达到零时，就实现了熵的最大化。该系统此时处于完全的平衡状态，在宏观上不再会发生系统的变化了。

比如，香水是由具有芳香气味的气体分子和水组成的。这些气体分子处于无规运动的状态，它们留在瓶中的路径远小于跑到瓶子外面的路径。因此，一旦挥发到瓶子外面的空间，这些气体分子就很难再有机会随机地跑回瓶中。这就是为什么瓶中的香水一旦打开瓶盖，就会挥发至整个房间的原因。

综上所述，熵增原则只适用于内部连续的封闭系统。如果有能量流入，粒子的运动就会由无规运动转变为有向运动，其运动的路径大为减少。

于是，能量可以导致熵的减小，从而形成了具有耗散结构的事物。这就是物质产生的原因。当细小的耗散结构还不足以全部吸收外来的能量，就会继续生产出具有更大、更为复杂的耗散结构的物体，直至将外来的能量完全吸收为止，该物体才会停止生长。

反之，如果没有进一步地获得外来能量，而已有的耗散结构却会释放能量。于是，该耗散结构的物体就会因能量的不足而解体，表现为熵的增大。

比如，我们的宇宙原本是由无数个不可再分的最小粒子（量子）构成的一个内部连续的封闭系统，符合熵增原则。然而，当宇宙剧烈膨胀时，宇宙的膨胀速度远大于其内部传播的速度。于是，宇宙的膨胀，使宇宙内部原本连续的空间形成了许多能量不等的区域。于是，局部高能的量子就会形成具有耗散结构的基本粒子，以吸收多余的能量，从而使宇宙内部的空间恢复原有的平衡。

由于各种基本粒子并不是完全封闭的，其还会对量子空间产生不同形式的热辐射☢️，使其外部量子空间形成不对称的分布。于是，这些基本粒子在相互接近的情况下，就会进一步地形成原子、分子和宏观物质乃至巨大的天体。

总之，熵增原则只适用于内部连续的封闭系统。一旦系统的内部出现了不连续性或系统本身不再是孤立的，在局部就会产生熵减现象，以恢复和保持整体上熵的增大。

这就是为什么，细小的尘埃可以聚集为巨大天体的原因。因为，尘埃可以影响量子空间的分布，从而产生出万有引力和电力。

回答于 2019-09-11 08:43:50

这实际上跟熵的重新分布趋势有关系。能量是造成熵重新分布的根本原因。

上图：“只有熵来得容易”……

熵的重新分布实际上是能量驱动了有序度向宇宙的某些局部区域聚集，但把无序度留给了其他的区域。这就像我们扫地，把地面上的尘土和碎屑聚集到了一块，但把空虚和无序留给了更大的区域。这或许就是强迫症患者通常会觉得生活很累很“耗能”的原因。

上图：强迫低熵态O(∩_∩)O哈哈~

熵增在宏观现象上的特征似乎是更均匀地分散，但根据热力学第二定律（熵增定律），这是在封闭系统的前提下。如果是开放系统，情况则有不同——例如有能量的干涉或者输入。一个系统如果不是封闭的，或者说有能量输入（扫地的动作），那么可能这个系统的某些局部的熵会降低（垃圾被堆到一起了），而另一些局域的熵会增加（大部分地面变得干净了）。

上图：封闭的系统，熵随时间不可能减少。




在宇宙中星系的形成也跟扫地的过程差不多，引力把有质量的物体都聚集到了一起，这也提高了星系聚集区域的有序度或者说降低了局域熵，但这是以宇宙中更大区域的熵增为代价的，那些没有星系和物质的空间就是这种代价的体现。宇宙中充满了缺少星系和物质的巨大空洞，这非常类似水面泡沫的存在形式。[头条·小宇堂—未经授权，严禁转载]




上图：宇宙的大空洞结构与水面泡沫的形式上的类似。这都是能量导致的熵分布的结果——泡沫在空气和液体张力的限制下，能量只能以泡沫表面的张力以及液体的流动来作用和体现，因而形成了特定的熵减区域和熵增区域。此外，能量在不同层级的流动形成了“分型”现象（大泡泡和小泡泡……）。

星系的规律运作实际上是能量的流动形成的现象，能量以四种基本力的形式在各种尺度的物质结构之间发生流动，形成了物质之间的低熵态区域。所以，宇宙中的尘埃和气体聚集成星系是能量根据物理规律自由流动所致，这个过程遵循宇宙中的所有物理法则，其总效果就是我们看到的宇宙的样子，一个熵分布不均的宇宙，但这不是最终的状态。根据科学家推测，宇宙中的能量最终将会完全分散，热力学第二定律终将贯彻宇宙，宇宙最后将进入没有恒星和星系漆黑空洞的热寂（又叫大冻结）状态——

不是上面这种冻结了啦，是下面三种对宇宙未来的理论预测：

上图：封闭宇宙、平直宇宙和开放宇宙，会有三种不同的结局。最右边种会有存在热寂的可能性，宇宙的泡沫终会消灭。

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