當前位置:首頁>科技>宇宙在大爆炸時的熵為零嗎
發布時間:2025-10-27閱讀(3)
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當我們在熱大爆炸的最早階段考慮宇宙時,今天擁有的所有物質和輻射被壓縮成一個足球大小的體積。它非常熱和致密,大約10個粒子、反粒子和輻射量子,它們都擁有數十億倍于歐洲核子研究中心的大型強子對撞機所能達到的巨大能量。這樣一來,它確實看起來像一個無序的、非常高熵的狀態。
但是熵到底是什么意思呢?我們通常認為它是一種無序的度量,但并不是“有序”或“無序”使我們能夠量化熵。相反,我們應該考慮的是,對于系統中存在的所有粒子,每個粒子的量子態是什么;或者在能量和能量分布的作用下,允許的量子態是什么。熵實際上度量的,是整個系統的量子態的可能排列數,而不是一些模糊的特征,比如無序。 但重要的是,盡管大爆炸是我們所知的宇宙的起源,但它并不是我們能理智地討論的第一件事。據我們所知,大爆炸并不是最初的開始,而只是描述了一組條件:熾熱、致密、充滿物質、反物質和輻射等,這些條件在大爆炸之前就存在了。然而,為了建立大爆炸理論,我們所擁有的最佳證據指向了大爆炸之前的另一種狀態:宇宙暴漲。
根據暴漲理論,在大爆炸之前,宇宙充滿了一種類似暗能量的能量形式:一種場或空間本身結構所固有的能量。當宇宙暴漲時,它以指數形式不斷膨脹。在這段時間里,每過大約10^-32秒,就會有一個普朗克長度大小的區域被拉伸到今天可見的大小。 在暴脹期間,我們宇宙的熵低得多:大約10k_B,重要的是,在這段期間,宇宙的熵并沒有特別大的變化,它只是被稀釋了,熵密度發生了巨大的變化。這對于理解我們宇宙中發生的事情至關重要。我們不需要一些奇跡般的低熵狀態來開始我們的宇宙。(www.ws46.com) |
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