前一篇：▲ 沙漠中废弃的小镇，熵，热力学第二定律
早在19世纪，工程师们就在关心蒸汽机的效率。
火应该多热？
蒸汽机中应该沸腾何种物质？
应该是水还是别的什么？
这些都是至关重要的问题。
由这些问题，热力学应运而生。
与此同时，像热量、温度和能量等概念首次进入科学词汇。
随着更深的理解，出现了可能是最重要的物理定律，诠释了宇宙演化和时间流逝的奥秘。
它被称为“热力学第二定律”。
“热力学第二定律”如此影响深远的原因，是因为其核心包含了一个全新的概念。
物理学家们称之为“熵”。
理解其究竟的好方法，是将物体不要看成单独的个体，而是由许多部分构成。
就像同样多的沙粒可以堆成松散的沙堆，也可塑成各种造型的沙堡。
“熵”是一种衡量标准，表示有多少种方式来重新排列那些沙粒，并保持其形状和结构。
对于一堆松散的沙子，有无数种方式可以做到这一点。如果把沙子弄乱，来回移动，那么它不会改变其随意的形状或结构。
因而，从熵的意义上说，这个沙堆的有很高的熵值，因为有很多很多方法，可以重新排列它的组成而不改变它。
而对于有秩序的沙堡，仅有很少的方法重新排列沙粒而不改变它的结构和秩序。
实际上对它做的任何事情都会把它弄糟，失去它原有的秩序。
因此，沙堡有很低的熵值，它是一个更有秩序的状态。
所以，总的来说，
沙堆 - 高熵值。因为有许多的方法重新排列沙粒而不改变结构和秩序。
沙堡 - 低熵值。因为仅有很少的方法重新排列沙粒而不改变结构和秩序。
想象把沙堡留在沙漠里一整天，可想而知将会发生什么。
沙堡将会解体，它会变得有序度降低，将会坍塌散落。
也就是说，这些沙子由沙堡这种低熵值的结构，变成一种高熵值的结构 - 沙堆。
所以，熵值总是增加。究其原因，因为高熵值的状态拥有更高的概率。
熵的理论可以解释典型的衰退现象：
沙漠中废弃的小镇，任由恶劣天气的作用，砂浆碎裂，玻璃破碎和建筑物倒塌...
而实际上，在地球上，宇宙中，类似的现象无处不在。
以“熵值总是增加”的学说，热力学第二定律能够解释为什么时间只在一个方向上运行。
热力学第二定律揭示了物理学中一切强大、美丽和深刻的事物。
这条当初进入科学界的定律，是作为解释热量如何传导和蒸汽机效能的一种方法。
但它最终能够解释科学史上重大的奥秘之一。
为什么过去和未来之间存在差异？
热力学第二定律说，万物都从有序趋向无序。
这意味着过去和未来是有差异的。
在过去，宇宙更为有序；
而未来，宇宙将会更加失序。
这意味着时间流逝是有方向的。
热力学第二定律将“时间之箭”这一概念引入了科学领域。
在宇宙中，“时间之箭”已经持续了近140亿年，并将继续产生深远的影响。
因为这意味着，恒星不可能永远发光。
包括我们太阳系中心的那颗恒星亦是如此...
即使在其生命终结之际，太阳不会简单地逐渐消失。
当开始燃烧殆尽时，它的核心将会坍塌，由此产生的额外热量将导致其外层膨胀。
在大约10亿年的时间里，这将对我们脆弱的世界产生灾难性的影响。
渐渐地，地球将变得越来越热。
因此，地球的好日子终有到头的时候。
但最终这个星球上所有生命的存在都将变得不可能。
生命消失很久之后，太阳将会变得如此巨大，它将充满整个地平线。
它将变成一个红巨星。
我们的星球不太可能幸存到这一时刻。
倘若能幸存，也将仅仅是一个烤焦的荒芜的岩石，来见证我们的恒星最后的垂死挣扎。
在60亿年后，太阳将会爆炸。
在太空中迸发出大量的气体和尘埃，形成一个巨大的星云。
而它的核心将变成一个微弱发光余烬。
那便是我们曾经壮丽的太阳所残留的一切。
它将比现在的地球还要小。
体积不及现今的百万分之一，而亮度与现在相比更是微不足道。
我们的太阳将变成一颗白矮星。
由于没有燃料可供燃烧，白矮星的微弱光芒来自其熄灭星体的最后余热。
太阳这时就灭亡了。
它的残留物将在极寒冷的广袤太空中渐渐冷却。
从现在地球所在位置看，它将只能发出相当于晴夜里满月的光亮。
太阳的命运和所有恒星的命运一样。
总有一天，它们最终都会消亡，宇宙将会陷入永无止境的黑暗之中。
这就是时间之箭最深刻的后果。
因为我们居住的这个结构化的宇宙，及其所有的奇观 - 恒星，行星和星系 - 都不能永远存在下去。
宇宙终将逐渐消亡。
首先将是生星时代（the Stelliferous Era）的终结
星光岁月的终结。
最大的恒星将会最先消失，剧烈地坍塌变成黑洞。
就在它们形成后的几百万年。
但在它们消失很久之后，只有一种恒星将留存下来。
从这张照片中可以看到离我们太阳系最近的恒星，比邻星（Proxima Centauri）。
它距离我们仅4.2光年。
但在这张照片中，它与更遥远的恒星相比并不突出，原因是比邻星（Proxima Centauri）异常微小。
它是一种被称为红矮星的恒星。
它只相当于太阳质量的大约11-12%。
但在我们看来，它所发出的光亮仅相当于太阳的一万八千（18,000）分之一。
但红矮星确实有一个优势，优于比它更明亮和更壮丽的恒星。
那是因为它们太小了，它们燃烧核燃料的速度极其缓慢，所以它们有数万亿年的寿命。
那意味着，像比邻星这样的恒星，将会是宇宙中最后存留的恒星。
如果我们人类能幸存到宇宙遥远的未来，可以想象我们遥远的后代，围绕红矮星建立他们的文明，从那些最后逐渐消亡的恒星余烬中获取能量，就如同我们的祖先在寒冷的冬夜簇拥着篝火取暖一样。
比邻星燃烧如此缓慢，是因为它的体积和引力都小，这意味着与较大的恒星相比，它的核心所承受的压力低得多。
这也意味着它的内部不断地翻腾，搅动表面形成火焰风暴。
即使它燃烧得如此缓慢微弱，爆炸性的耀斑活动几乎持续不断地发生。
但比邻星终将会消亡。
如同我们的太阳，它也会变成一颗白矮星。
随着星光时代（the Age of Starlight）的结束，除了宇宙中最暗淡的闪烁外，其他一切都将消失于黑暗。
黑暗的虚空遍布着死亡恒星和黑洞，白矮星的微弱光芒将是仅有的光亮。
到那时，宇宙将达100万亿年历史。
然而，即使到现在，其生命的绝大部分尚未开始...
参考：
BBC, WONDERS OF THE UNIVERSE 等
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