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热力学第二定律背后的秘密

(2015-08-05 19:51:32)
标签:

佛学

热力学第二定律

离散

组织

分类: 哲学家眼中的物理世界
    热力学第二定律告诉我们,在一个孤立系统中,物质和能量的分布只会走向越来越平均,系统秩序只会越来越无序。由于宇宙空间被看作是空无一物的,万物都是孤立在空间中的,因此,整个宇宙都在走向灭亡。按理说,能量不灭是物质世界的基本定律,可能量怎么会在这里神秘地消失了呢?
    能量是什么?在经典的物理学中,物质本身是由少数几种死寂不变的其实粒子构成的,它本身是没有能量的,能量是一种超越于物质的一种神秘的东西。可理性告诉我们,物质和能量是不可分的,能量是依赖于物质传递的,离开了物质,能量就无以存在。问题出在哪里呢?原来,经典物理学的一开始的假定就是错误的,物质本身并不是死寂不变的,而是充满着紧张和生命力,空间也不是空无一物的,而是充满着连续的物质,物质本性上的生命力就是在物质之间紧张的相互压迫中表现出来的。能量作为物质的一种属性,它所体现的就是物质的紧张程度,有组织的物质密度大,彼此之间的紧张程度高,内聚的能量也大,无组织的物质密度小,彼此之间的紧张程度低,内聚的能量也小,因此,当物质从有序向无序转化的时候就会释放能量,而能量也会引起局部物质从无序向有序转化,自然界的能量就是通过连续物质有序和无序的变换在空间中流通的,而物质紧张程度的变化才是能量传递的根本。
    认识了物质的本性,就知道热力学第二定律是由物质的本性造成的,物质的本性就是紧张、反抗,不断扩大自己的势力范围,正是有了这种本性的存在,空间中的物质都有一种走向平均化的趋势。能量是物质紧张程度的一种描述,自然也是走向紧张程度的平均化。这也就是说,能量是不会消失的,即使是在封闭的系统内,可能量是以一种什么样的形式存在的呢?答案是人们想象不到的,那就是以物质的有序和无序的周期变换这种形式存在。你可以去观察完全封闭的一个气体分子的环境,这里分子的秩序并没有完全消失,而是以一种更微观,更短暂的方式存在,局部分子吸收能量迅速地组织起来,又很快地离散开来释放能量,而能量又使周围的分子组织起来,再离散,周期往复,能量就以这种方式在这个所谓的封闭环境中保存了下来。
    或许有人注意到了,这里的物质运动不仅有按照热力学第二定律的走向无序,还有违背热力学第二定律的走向有序,可这种有序是怎么产生的,原理何在?
    按照常理来说,物质是统一的,彼此之间只有排斥力,而没有吸引力,组织起来是不可想像的,但我们忽视了一点,那就是所有物质都在紧张的相互挤压之中,局部的分子不正是在这种挤压之中组织起来的吗?事实上正是这样,物质在空间中是连续的,紧张的相互压迫是一切组织存在的基石,没有这种压迫,空间中所有的组织都会按照热力学第二定律单调地走向无序,局部物质的组织正是在不断地反抗周围物质的压迫中保持的,不存在一个死寂不变的东西。
    当然,还有一个问题是大家所关心的,那就是自然的不对称从哪里来?物质的统一性是对称的根本,而不对称显然不在于物质的差异,它只可能存在于物质的变化之中。我们可以观察自然的每一个系统,它的变化都是不对称的,这表现在系统在它的产生。发展、壮大阶段速度比较慢,而一旦过了临界点走向了衰退、灭亡,它的变化速度比较快。系统的产生、发展、壮大是能量的汇聚阶段,而系统的衰退、灭亡是能量的释放阶段,正是有了这种不对称的能量释放,才使新的秩序有可能形成。
    在这里,我们可以用一个简单的数学模型来描述它。我们把一个大圆看作是母体的环境,而把内切于大圆的小圆看作是一个新产生的子系统,在这个系统产生之初,母体的环境相对它是无限的,它有无限的增长空间,于是加速发展起来,随着子系统的成长,母体环境相对它越来越有限,压力的增大使它加速度变小,最终达到极点,当它超过了母体环境承受的极限时,它就会走向它的衰退、灭亡。如果我们把它的压力曲线画下来,就会发现它用来描述系统发展的不对称最恰当不过了,它就是一条完美的黄金曲线,压力的最大点就是黄金分割点。
    以上所说的只是规律性的现象,如果追究这种不对称的本质,就要牵涉到系统的控制。难道你没有发现,自然的每一个系统中都有一个中心,这个中心要素和组成系统的众多要素本质上并没有什么两样,在力量上也无法与众多要素相对抗,它是怎么实现“一”控制“多”这种不对称的呢?原来,它所依赖的就是众多要素之间的竞争,有了这种竞争,它就可以通过支持顺应自己的要素使之不断在系统中产生并发展,抑制违背自己的要素使之不断在系统中衰退并灭亡,要素的周期产生与灭亡其实就是系统的普遍联系方式,它所体现的就是中心要素的意志,通过这种方式,中心要素就可以用很小的力量控制整体。
    明白了系统不对称发展的根源,你就可以知道,在这个世界上,没有绝对的有序,也没有绝对的无序,两者都是在变化中存在的,从无序到有序吸收能量,这是一个能量会聚的过程,它比较慢,从有序到无序释放能量,这是一个能量突发的过程,它比较快,正是这种不对称,自然秩序才不断在这个世界繁衍下去。

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