MorningRocks
24-12-25 15:24

似乎地球上的一切都在阳光的沐浴下生长,可你知道 地球(和居住者们)从阳光中获取了多少能量吗?

答案是:无。

这似乎让人摸不着头脑。但事实上,地球确实将自己捕获的所有太阳能都辐射回外太空了;若非如此,地球会越变越热,直到整个地表都变成熔浆。

奇怪,如果不是太阳能一直哺育着地球生灵,支撑起人类文明的科技发展,那又是什么呢?答案是:可利用太阳能。这两者截然不同。

一切奥秘都藏在太阳能如何被地球利用和释放的过程中,然后你会理解,为何在我们的一生之中,只有熵来得毫不费力。

和普遍的印象正相反,地球(和居住者)并不从太阳获得能量。地球所进行的只不过是取来低熵形式的能量,然后以高熵的形式全部把它吐回到太空去——如果我们要为此去完整地聊聊背后的原理,热力学,那恐怕太枯燥了。

我们说说光子的能量。从太阳出发时,它的能量和太阳表层温度一样约为 5500℃,元气满满,然而当光子被地球辐射回太空的时候,能量就降低到平均地球表层温度 20℃ 左右了——就在这个过程中,光子们的能量四处转化,有的参与到植物的光合作用,有的投身人类科技世界,有的驱动风暴…… 每个光子就像一座小小的蒸汽机,直到将自身效能使用殆尽,然后变得毫无用处,被辐射回到外太空。

热力学中的「熵」概念,正是描述了这一过程。熵代表着能量的「无序度」,光子在地球上做完工作后,能量的秩序被打破,变成了不可再利用的废热。

简单来说,太阳光并没有永久停留在地球,而是通过一系列转化,最终被扔回太空。

我常常跟朋友叨念这一句话,没有任何容易的事情,从来,「只有熵来得毫不费力。」

混乱、复杂、衰老、原因和结果——所有这些都能追溯到 热力学第二定律(「在孤立系统中,熵总是随着时间的推移而增加」),特别是熵在过去曾经更低的事实。

而其中牵扯出来的,最让我着迷的话题一直都是——在这样一个以熵增为主导的世界中,生命是如何诞生的呢?如果有的话,宇宙赋予生命的目的又是什么呢?我们今天怎么就会身处在一个如此特别、不大可能、令人惊叹的熵低于最大值的状态:一个宇宙里满是有序的结构,从满天星星直到人类与蝴蝶。

“生命离不开负熵。环境中的有序度以某种方式转化为生命系统中的有序度。”《生命是什么》里薛定谔这么写到。

我们无时无刻不在连续对抗着热力学第二定律,必须使自身的熵降低才能存活。

太阳对我们所做的是给我们提供了巨大的低熵源,而我们(通过植物的巧妙功能)利用了这些低熵,最终抽取某一极小的部分将其转换成惊人的、错综复杂的、有组织的结构,即我们自身。

关于生命,简短的答案包含两部分:熵和涌现。熵提供了一个时间箭头,涌现给出了一种说明方式,能解释那些可以生存和演化,并有着目标和渴望的集体结构。

真实且不变的是什么?是绝不会回头的时间之箭,我们的一生都在箭上,背向无限的过去,顺着熵增的方向,指向虚无的未来。

#软科普计划#

发布于 上海