浙江
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宇宙明明越来越混乱，为什么还能诞生生命？新理论给出一种解释
按照热力学第二定律，宇宙中的“熵”会不断增加。
简单理解，熵可以看成一个系统中能量和信息分散程度的指标。随着时间推移，一个封闭系统通常会越来越趋向混乱和均匀。
但这里一直存在一个很有意思的问题：
既然宇宙的熵一直在增加，为什么宇宙反而形成了越来越复杂的结构？
从最初相对简单的物质分布，到星系、恒星、行星，再到生命甚至人类文明，宇宙局部显然正在不断出现高度有序和复杂的结构。
这两件事看起来似乎有些矛盾。
伦敦玛丽女王大学数学教授 Ginestra Bianconi 最近提出了一种可能的解释。
她研究的是一种名为“熵引力”（Gravity from Entropy）的量子引力理论。
这种理论提出一个非常大胆的想法：
我们平时所理解的“引力”，可能并不是一种最基础的自然力，而可能与时空内部的信息和熵有关。
换句话说，引力甚至可能是时空在微观量子层面的一种“涌现现象”。
研究发现了一个非常关键的现象：
随着宇宙不断膨胀，宇宙的总熵确实会持续增加，但单位体积中的熵反而可能逐渐下降。
可以把它想象成这样：
假设你把一滴墨水倒进一杯水里，墨水不断扩散，总体覆盖的范围越来越大。
但如果这个杯子本身也在不断变大，那么墨水虽然扩散到了更大的空间里，每一小块区域中的墨水浓度反而可能越来越低。
研究人员认为，宇宙中的熵可能存在类似现象。
宇宙膨胀之后，空间越来越大，因此总熵仍然可以继续增加；但熵被分散到了更大的空间之中，于是单位体积中的“局部熵”可能下降。
而这恰恰给复杂结构留下了形成空间。
星系可以聚集，恒星可以形成，恒星周围可以产生行星，而在一些特殊条件下，生命也可能出现。
因此，生命和宇宙复杂结构的出现，并不一定违反热力学第二定律。
宇宙整体仍然在向更高熵发展，只不过在这个过程中，某些局部区域依然可以暂时形成高度有序的结构。
更有意思的是，这项理论还可能与“暗能量”产生联系。
在普通、低能量和时空曲率较弱的情况下，这套“熵引力”理论能够得到与爱因斯坦广义相对论类似的结果。
但在更加极端的条件下，两者的预测开始出现差异。
研究人员发现，这套理论中会自然出现一种随宇宙演化而变化的暗能量成分。
如果未来能够通过宇宙学观测检测这种变化，那么这种理论就可能获得验证或者被排除。
事实上，把引力和热力学联系起来并不是第一次。
早在20世纪70年代，贝肯斯坦和霍金研究黑洞时就发现，黑洞拥有熵，而且能够产生热辐射。
这意味着，引力、时空、温度、熵和信息之间，可能存在比我们目前理解得更加深刻的联系。
而最新这项研究进一步提出：
甚至整个时空和引力本身，都可能拥有某种热力学和信息学基础。
当然，目前这仍然是一套处于早期阶段的理论模型，还不能说科学家已经解释了暗能量，更不能说已经证明了“生命为什么会出现”。
但它提出了一个非常有意思的宇宙图景：
宇宙整体可以不断走向更高的熵、更大的混乱，但与此同时，由于空间本身不断膨胀，局部区域仍然可以孕育秩序和复杂性。
也就是说——
宇宙越来越“乱”，和星系、行星乃至生命越来越复杂，这两件事情其实并不矛盾。
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