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熵操控
《星球大战》中的文明或其他科幻作品中的文明,可能会以某种方式逆转熵。
虽然这似乎明显违反热力学定律,並且通常被归为克拉克技术的范畴,但值得注意的是,自宇宙诞生以来,熵一直在增加。
这一事实总是伴隨著一个警告:当宇宙本身诞生时,支配熵的规则一定被打破了。
此外,通过向系统中引入新的能量或物质,在局部范围內逆转熵並非完全不可能——事实上,我们一直在这样做,这正是发电的原理。
熵只有在封闭系统中才必然增加,而可观测宇宙似乎並不是一个封闭系统。
例如,大爆炸和暗能量的存在表明,能量可以进入我们的现实。
宇宙並非像衝击波一样,从某个单一的时间点向外爆炸;相反,暗能量驱动著时空本身的膨胀,在物体之间创造出新的空间。
物体之间已有的空间越多,新空间形成的速度就越快,这就造成了物体彼此远离的错觉。
这个过程甚至可以绕过光速这样的限制——我们稍后会回到这个问题,但值得记住的是,虽然没有任何物体能以超过光速的速度穿越距离,但可观测宇宙的大部分区域都在以超过光速的速度远离我们。
这並不违反因果律,但却引发了一些严重的能量守恆问题。
虽然我们没有任何明显的方法来违反熵定律,但可观测宇宙表明,能量並不像在完全封闭的系统中那样守恆。
例如,暗能量是一种进入我们宇宙的新能量,驱动著宇宙的膨胀。
也有可能,我们这个宇宙的能量——无论是来自大爆炸还是暗能量——都可能来自某个更大的现实,並在比我们自身更宏大的尺度上增加熵。
重要的是,我们討论的並不一定是彻底的熵逆转,而是熵操控。
有一些量子现象暗示了逆转熵过程的可能性,而暗能量和大爆炸都是能量从可观测现实之外进入的有力例子。
这些概念表明,在宇宙尺度上操控熵可能是可行的,有可能將宇宙从我们通常想像的“热寂”
结局中引导出来。
如果我们拥有逆转熵的技术,我们能做些什么?简单来说,如果这项技术小巧且操作简便,你可以做一些事情,比如將一杯温水分离成热的一边和冷的一边——这听起来可能没什么,但实际上非常有用。
这一过程假设不需要来自另一个宇宙的外部能量源,只是纯粹的熵逆转。
关闭装置后,两边的水会重新混合成温水,並在此过程中產生可用的能量。
然而,重要的是不要將其视为一种神奇的时间逆转装置。
这並不像用它对著一块生锈的铁板就能让它恢復出厂状態,或者对著一个人就能让他返老还童那么简单。
即使在看似简单的情况下,例如为衰变的放射性同位素充电,熵逆转也不是简单地倒转过程。
熵是无数个体相互作用的平均值。
例如,在衰变的物质中,单个原子发生放射性衰变,释放出高能光子等衰变產物。
这些光子撞击其他原子,散射能量並產生热量。
其他粒子,如中子,衰变成新的粒子,而中微子则逃逸到虚空中,永远不会返回。
逆转这个过程绝不是一个简单的“开关”
操作——这就是为什么在封闭系统中熵的增加如此不可避免。
不过,在封闭系统中,熵最终应该会重置,这就是所谓的庞加莱回归——就像如果你洗牌的次数足够多,一副牌最终会回到之前的状態或牌序一样。
对於一副牌来说,这需要极长的时间;而对於宇宙这样的事物来说,所需的时间只能用“超指数级”
来表示——这是一种比指数级更大的数学符號。
如果我们能够实现熵逆转,即使是在有限的范围內,也將彻底改变文明。
这种技术將使我们摆脱对资源的依赖,允许我们无限循环利用现有资源,或者甚至从无到有地创造新资源。
这將消除在没有超光速旅行的情况下,为了获取增长或长期生存所需的资源而殖民整个星系的必要性——这是一项极具挑战性的壮举。
这使得熵操控成为一种罕见的技术例子,它打破了费米悖论中的戴森困境,或者至少对其提出了强烈的挑战。
拥有这种能力的文明不需要向外扩张来获取资源,因为它们可以无限期地维持自身的生存。
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