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对太阳能的利用
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进化的情况也是同样的。我们可以想象通过利用太阳的能源来减少自己的熵。因此,来自太阳的能源就必须要流到宇宙空间中去,从而也就必须减少熵,并以热量这种形式发散到外界去。而冰箱内部之所以会越来越冷,也正是因为内部的熵正在以热量的形式发散。现在的重点在于,由于宇宙膨胀,使得充满空间的辐射的温度逐渐下降。
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现在的宇宙背景辐射的温度是-270℃,由于已经远远低于地球或太阳,所以热量才能够流向宇宙空间。更进一步说,由于空间正在膨胀,就像箱子的容积越大,熵可以舍弃的场所也就越宽裕。
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总而言之,这类进化的原因归根到底是由宇宙初期的“落后”和宇宙膨胀所造成的低温所致。
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图解时间简史:人人都可以读懂的霍金 熵增原理分析
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熵定律
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克劳修斯把熵增原理描述为:热量不能自动地从低温物体传向高温物体,但不等同于通过外界做功使热量从低温物体传到高温物体。
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就冰箱内外来说,如果考虑了电流的热效应,那么这个室内的总熵变化应该是只增不减的,因为外界做功不能使绝热系统内的熵减少,不论是电能、机械能或非热能做功都不能使绝热系统内的熵减少。因此,熵增原理准确的表述为:在等势面上,绝热系统内的熵永不减少。
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相关链接
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熵增原理 爱因斯坦认为,熵定律是科学定律之最。熵增原理反映了非热能与热能之间转换的方向性,即非热能转变为热能效率可以100%,而热能转变成非热能时效率却小于100%。在重力场中,热流方向由体系的势焓(势能+焓)差决定,即热量自动地从高势焓区传导至低势焓区,当出现高势焓区低温和低势焓区高温时,热量自动地从低温区传导至高温区,并且不需要付出其他代价的绝对熵减过程。熵所描述的能量转化规律比能量守恒定律更重要,通俗地讲:熵定律决定着发展方向,能量守恒定律决定平衡,因此,熵定律是自然界的最高定律。
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图解时间简史:人人都可以读懂的霍金 12 彭罗斯的假说 用奇点区分过去和未来
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虽然采用因宇宙膨胀所造成的“落后”能够说明时间箭头的进化,可是仅用这一点是不能解决所有问题的。到目前为止,所有说明如果仅仅只有我们的宇宙正在膨胀这一论据的话,是根本不能成立的。
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膨胀速度与重力
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前面的文字也曾提到过,膨胀的速度也应该算个大问题。简单来说,由于膨胀会因为重力而减速,所以膨胀初期如果速度不在某种程度上加快的话,宇宙可能在形成中途就崩溃了。
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不过,如果膨胀速度太快,密度的晃动也无法成长,银河、星球也都无法诞生了。于是,为了要使密度的晃动成长,就必须借助重力集中周围的物质;可是一旦宇宙膨胀速度太快,在集中周围的物质之前,重力早已经逃之夭夭了。
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假如膨胀的速度恰巧非常有利,宇宙的年龄就会变得非常长,同时也就能产生银河和星球了。
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宇宙膨胀与重力崩溃
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为什么宇宙膨胀要采取这样有利的速度呢?答案就是,只要你还记得或能找到前面提过的通货式膨胀就真相大白了。
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