熵增和时空相对性算是物理定律吗

熵增定律能使宇宙的能量和热量达到越来越高，直到不能进行交换能量，宇宙的能量和热量开始从有序到无序的变化，当宇宙达到热力平衡，时间就没有任何的意义。

从物理的角度来讲，我们可以将熵看成一个衡量系统能量混乱度的物理的量。熵底的系统，有序程度高，熵高的系统就比较混乱。从能量的角度可以理解为，能量在转换的过程中无法实现100％的利用，总有部分能量被消耗掉，变成混乱无序的热能。这部分能量导致了熵增，熵增定律在很多自然现象中都可以提现出来。因为这是自然界自然的发展方向，就是从有序到无序的转变。

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熵增定律在物理分子上也有很直观的解释，就是由于分子间存在碰撞等能量的交换，所有的分子都会有变层，无规则混乱无章相对运动最低的趋势，不会出现局部分子速度跟周边分子速度存在巨大差异的情况。在宏观上表现为物质的能量，都有向热能转化的趋势，就像是高温向低温转化一样，因为温度便是分子无序运动这就是物理特性。

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S＝K.log W这个就是玻尔兹曼输运方程，关于此方程描述的系统，一个经典的例子是空间中一具有温度梯度的流体。构成此流体的微粒通过随机而具有偏向性的流动使得热量从较热的区域流向较冷的区域。另外的一个就是我们要还要理解熵的概念。

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有序和无序只是便于理解，实际上无序是大概率的意思，有序是小概率。事物总是往大概率方向发展，就是增熵。

 熵增定律也是一个让人绝望的定律，如果把整个宇宙想象成一个孤立的系统，那么宇宙的熵就会越来越多，直到宇宙不再进行能量的交换，如果没有能量的交换宇宙就会停止运行。这就是“热寂说”。熵达到最大值，不再增加，全宇宙达到热力学平衡，处处均匀，时间就会失去意义。

总的来说，熵在宇宙中越来越多就会使宇宙没有能量，会停止运行，它也会使宇宙从有序的转变成无序的，让宇宙达到热力学平衡，进而时间在宇宙中就没有意义了。

通过结合实验和数学，伽利略开创了科学研究的先河，从此物理学走上了快速发展的道路。此后，牛顿发扬光大，建立了牛顿力学，成为经典物理学的开创者，他也被冠以人类史上最伟大的物理学家。

在牛顿之后，又有麦克斯韦、普朗克、爱因斯坦、玻尔、狄拉克、费曼、薛定谔等一众物理学家，发现了一系列新的物理学定律，极大改变了人类对于世界的认识。不仅如此，人类利用物理学定律发展出了现代科技文明，彻底革新了人类的生活。

然而，物理学定律在造福人类的同时，有一条物理定律却给人类带了绝望，以致于有的物理学家发出感叹，宁愿不要发现它。这条定律预示着宇宙必然会走向不可逆转的毁灭，它就是熵增定律。那么，熵增定律是怎么来的呢？

这还要从热力学的发展说起。大量的实验表明，能量是守恒的，它们不会凭空出现和消失，只会在不同形式之间转换，这就是能量守恒定律，也称热力学第一定律。这一定律的诞生，让不消耗能量却能做功的永动机化为泡影。

此后，又有人设想建造另一种永动机，这种机器可以从自然界中吸收热量，然后以此来驱动机器做功，这并不违背能量守恒定律。然而，无论怎么尝试，这类永动机也是没有造出来，原因在于还有未知的热力学定律在起作用。

1824年，物理学家卡诺在研究热机时发现，热量并不能被百分百转换为能量，其热效率正相关于高温和低温热源的温差。为了定量描述热机的能量耗散，克劳修斯在1865年引入了一个常数——熵。

熵可以表征无用能量的多少，无用能量越多，熵越大；有用能量越多，熵越小。热机在运行过程中，会产生无用的热量，例如，机械结构之间相互摩擦所产生的热量，这些热量不能用于做功，系统的熵会变得越来越大。

由此可见，能量的转化和传递是有方向性的，低温热源的热量不会自发地传递给高温热源，热量不能自发并且全部转化为功。因此，熵的值只会变得越来越大，并且是不可逆转的，这就是熵增定律，亦称热力学第二定律，它表明第二类永动机也是不可能实现的。

1877年，物理学家玻尔兹曼进一步扩展了熵的概念。他发现，系统的熵与其微观状态数量有关。倘若系统的微观状态数量越多，意味着系统越混乱，表明熵值越大。一个系统的有序度只会自发地变得越来越低，熵会逐渐增加。

那么，为什么熵增定律十分特殊？为什么它可以预示宇宙的最终结局呢？

对于其他物理定律，它们都是关于时间对称的，无论是时间正向还是逆向流逝，都没有任何区别，例如，一颗小球从空中自由落体到达地面，如果从地面以小球的落地末速度，把小球竖直向上扔出，该小球又会到达原有的高度。

然而，熵增定律却非常特殊，熵只能增大，水和乙醇混合后不会自发分离，玻璃打碎后也无法自动复原。熵增定律表明，时间的流逝方向是单一的，只能向前流逝，这是牛顿和爱因斯坦的物理学所无法解释的。不仅如此，这条定律还设定好了宇宙的结局。

宇宙诞生于138亿年前的低熵状态，随着宇宙的演化，无序度越来越高，有用能量被逐渐消耗掉，宇宙的熵在不断增大。虽然宇宙中形成了很多有序结构和低熵体，例如，恒星、星系和包括人类在内的地球生命，但这些都需要消耗宇宙的有用能来维持低熵状态，所以总体上还是会导致整个宇宙的熵变大。

因此，宇宙之形成以来，就注定朝着熵最大的方向在演化。最终，行星会脱离原有的轨道并解体，原子四分五裂，质子发生衰变，黑洞蒸发殆尽，只留下光子以及轻子。

宇宙迟早会迎来无序度最高、有用能耗尽的最大熵状态，这就是热寂的结局，预计时间是在10^1000年以后。当然，这个时间对于渺小的人类而言非常漫长，我们还有足够的时间来保持低熵的状态。

很多人都说熵增定律是物理学界最可怕的定律，它无时不刻影响着我们生活，在我们的生活中熵增定律的现象时时刻刻都在发生，大到宇宙星辰，小到粒子夸克，都无法逃脱他的魔爪。

熵增定理的定义是：热量从高温物体流向低温物体。大多数看到这句话可能就会望而却步，不理解其中的含义，其实举一个生活中常见的粒子完全能够帮你理解其中的含义，比如，一个炎热的夏日，你刚刚打完篮球，热的不行，心里想着要是能够吃一只冰棍就好了，在你思考的时间里，你来到了小卖部买了一根冰棍，但是呢你还没有吃几口，冰棍就化成了一滩水，这时候你会抱怨，这太阳也太毒了吧，但是呢你有没有思考过为什么会发生这种状况呢？其实这就熵增定律的一种表现。我们都知道非常的高，而冰棍的热量就很小，这时就发生了熵增定律。

向上面这种例子只是它的一个表现而已，我们要理解熵增定律首先就要明白熵是什么，它是热力学中表征物质状态的参量之一，由德国物理学家克劳修斯于1865年提出的，而我国物理学家在1923年根据热温商之意首次把他翻译为”熵“，其定义式为热量与物质的量成正比，他物理意义是体系混乱程度的度量，万事万物都无法对抗熵增定律，我们都了解太阳是有寿命的，虽然他现在正处于壮年时代，但总有熄灭的一天，而在太阳走向熄灭的过程中一直在发生着熵增定律的现象。

所以说呢，熵增定律其实就发生在我们身边的任何一个角落，囊括了世界万物，并且没有什么与之对抗的手段，难怪很多人都说这是物理学界最可怕的定律，因为它无时不刻影响着我们。

如果要让你选择一条最喜欢的物理学定律，你会想到什么？是相对论的质能方程，还是量子力学的不确定性原理，或者说牛顿运动定律？

在影响世界最为深刻的物理定律中，有一条让人印象深刻，甚至让人感到绝望，这就是“熵增定律”，或称热力学第二定律。这个定律几乎决定了宇宙的最终归宿，导致一些科学家悲观地表示，宁愿没有发现这条定律。

那么，“熵”是什么意思？为什么熵会一直增加？

关于熵的概念，可以从两个方面来理解。

其一，孤立系统的有序度或者混乱度可以用“熵”来表征。系统越有序，无序度越低，则熵越小，反之亦然。

举个例子，假设一个容器的中间有个隔板，左侧装着水，右侧装着无水乙醇，此时系统的熵较小。如果拿掉中间的隔板，水和无水乙醇就会自发地混合在一起，系统的有序度下降，熵就会增加。这个过程是不可逆的，水和乙醇混合之后不能自发地分离开来，所以熵只会自发地变大。

其二，孤立系统中能被用于做功的能量（有效能）多少也可以用“熵”来表征。系统的有效能越多，则熵越小，反之亦然。

举个例子，汽油燃烧之后可以推动活塞做功，从而驱动汽车前进。汽油燃烧后，还会产生一些废热，这些热量无法被收集过来用于做功，所以有效能变少了，熵随之增加。

物理学家克劳修斯基于上述事实，最早提出了熵的概念，并对熵增定律进行了系统阐述，归纳出了热力学第二定律。正是由于熵增原理的存在，禁止了那些试图从大气或者海洋中提取热能来制造永动机的黄粱美梦。

那么，自然界中是否有“熵减”的现象呢？

著名量子物理学家薛定谔指出，包括你我在内的任何生命都是“负熵体”，我们都在进行逆熵的过程。为了维持生命的运行，我们要不断消耗能量，与熵增原理作对抗。

然而，熵增原理不会被打破，生命必然会有走到尽头的那一天。作为负熵体，生命会消耗宇宙中的有用能，从而让整个宇宙的熵变得越来越大。

就目前所知，宇宙包含了一切，所以宇宙是一个孤立的系统。既然如此，熵增定律作用于整个宇宙，就会导致宇宙不可避免地走向衰亡，我们没有办法逆转这个令人绝望的过程。

当宇宙耗尽全部的有效能，再也没有能量可以被用于做功，生命的存在无法维持，整个宇宙的有序度降到最低，熵增加到最大，宇宙将会迎来“热寂”的结局，这个时间估计是在10^1000年之后。

宇宙终结于热寂似乎是不可避免的，除非“麦克斯韦妖”真的存在。著名物理学家麦克斯韦认为，宇宙中也许有一种特殊的机制可以对抗熵增，它可以追踪宇宙中每个粒子的运动，能够让混合之后的不同粒子分开，从而出现熵减，这种特殊的存在被称为“麦克斯韦妖”。

当然，麦克斯韦妖只是一种设想，其存在并没有得到证实。那么，你是否认可麦克斯韦妖的存在呢？

科学家实现时间逆转的研究[1]引发热议。据称，该研究为探索时间逆转开辟了一个方向。那么，时间机器真的能够造出来？我们能够逆转时间回到过去吗？

事实上，很多人对这项研究产生了误解，这并非真正意义上的时间倒流。所谓的时间倒流，是要让时间回到过去，事情能够回到未发生之前，但该研究并没有发明出这样的时间机器。

简单来说，这些科学家实现的“时间逆转”与视频倒放有点类似。如果我们拍到一个玻璃打碎，或者把杯子中的水泼出去的视频，然后把视频倒放，就能看到打碎的玻璃复原回去，泼出去的水回到杯子中，这样看起来就像是时间逆转一样。

只是在这项研究中，发生“逆转”的是量子计算。另外，还需要注意的是，这项研究只是基于算法的模拟，并没有进行过真正的实验。总之，科学家没有造出能够让我们穿越到过去的时间机器。

事实上，在物理学中，时间逆转是不被允许的，因为有一个参量会让时间之箭始终向前流逝，这就是熵。熵越大意味着混乱度越高，有序度越低。根据热力学第二定律，孤立系统的熵只会增加，这就是为什么打碎的玻璃不可能自动复原，时间只能向前流逝，所以这个定律也被称为熵增定律。迄今为止，科学家从未发现过违反熵增定律的现象。

另外，从逻辑上来说，时间倒流还会导致悖论。如果有一位时间穿越者回到了过去，哪怕只是一分钟前的过去，然后他杀死一分钟前的自己。这样就会有悖论，一个已经死亡的人又怎会在一分钟之后进行时间穿越呢？而没有人进行时间穿越，他又怎会被一分钟之后的自己杀死呢？

虽然有科学家提出了量子力学中的多世界诠释来解释时间穿越的悖论，但至今没有证据表明平行宇宙是存在的。正如爱因斯坦所言，一只老鼠只是被观测者看了一眼就导致宇宙出现剧烈变化，这是不能让人信服的。一切要以证据说话，在没有相关实验证据之前，平行宇宙只是一种美好的幻想。