作者:Charles H. Lineweaver 来源:《天体物理学杂志》 发布时间:2010-3-12 10:32:55
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宇宙耗尽能量速度比想象要快30倍
 
据《每日科学》网报道,轿车会将汽油耗尽,恒星运行会将自身燃料耗尽,星系会随时间而塌缩进入黑洞……,同样道理,宇宙和在宇宙中运行的万物都会随时间耗尽能量而终结。但宇宙耗尽能量的速度有多快?来自澳大利亚国立大学的研究人员发现:宇宙耗尽能量的速度比以前想象的要快30倍。
 
澳大利亚国立大学“天文学和天体物理学”研究学院的查斯·伊根博士和查理·莱恩威弗博士合作估算宇宙的“熵”(entropy,热力学状态函数)。他们通过计算发动机的功率,也就是一定数量的燃料能够工作多长时间,以及燃料耗尽的速度是多少等。经过复杂的运算和模拟实验,终于得出了关于黑洞的数量和大小的最新数据,研究结果表明:宇宙的熵比之前估算的要多30倍。
 
“熵”是表示一定范围内物质的无序度的一个物理量,系统越无序、越混乱,熵就越大。熵是混乱度的一个度量,和质量没有关系,熵增加不代表质量增加了,比如原来的几个物体是有规律排列的,如果现在它排得更乱一些,那它的熵就增加了,但质量是不变的。根据热力学第二定律,“熵”的增加就意味着无效能量的增加,有效能量的减少,导致宇宙不可挽回地走向混乱、荒废。熵定律进一步认为,宇宙万物都是从一定的价值与结构开始,然后不可挽回地走向混乱、荒废。根据著名科学家罗伯特·维纳的说法,当熵增加时,宇宙以及宇宙中所有封闭的体系都自然地趋向退化,并且失去它们的特性。
 
伊根说:“我们的计算包括了宇宙中所有物体的熵:恒星、恒星的光线,宇宙微波背景等。我们甚至对暗物质的熵也进行了估算,但超巨大黑洞的熵在宇宙熵中占主要地位。当我们将新数据用于计算超巨大黑洞的数量和大小时,我们发现,实际上,我们所观测到的宇宙的熵比以往计算的结果要大30倍。”莱恩威弗博士说:“一般观点认为,我们周围所能看到的所有的复杂结构,包括星系、恒星、飓风和生物,都有着增加宇宙的无序性的净效应。但比起超巨大黑洞的熵,这点影响是微不足道的。”
 
研究人员的研究结果对地球生物及地外生命有着重要的意义。伊根说:“宇宙开始于一个低熵状态,根据热力学第二定律,从那时起,熵就不断增加。了解这一点很重要,因为宇宙提供给生命(包括地球生命)的能量与宇宙的熵有着密切联系,“熵”的增加就意味着无效能量的增加,有效能量的减少。我们想知道宇宙中还有多少能量将提供给生命,以及这些能量在哪里。此项研究的第一步是确定宇宙的熵,这就是我们所做的。”莱恩威弗博士表示,他们下一步的研究目标是计算:我们离宇宙耗尽所有能量和生命灭绝还有多长时间?
 
两位博士的研究论文《估算宇宙的熵》将发表在《天体物理学杂志》(Astrophysical Journal)上。(来源:腾讯科技  亮亮)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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