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人文生态学
1.11.1 第一节 星体演化与减熵过程

第一节 星体演化与减熵过程

地球上的生命演化情况离不开地球过去的演化,而地球是宇宙星体之一,回顾宇宙星体的演化及减熵过程,对于生命的演化,就更为清楚。

今天的宇宙学及天体物理学指出:星体是由于当初的星际气体与尘埃云团凝聚而产生的。宇宙当初的气态物质即使是均匀分布的,也会因随机波动,逐渐集聚,形成一个中心,再吸引其它分子。这些加速向中心运动的分子,把势能转变成动能;随即互相碰撞,又失去动能。最后落入“引力势阱”内,而被俘获。这样的俘获不仅增加引力中心的质量,而且提高引力强度。可以设想:这样的过程连续不断,直到有关化学元素高度集中产生高温,发生核聚变,使氢开始燃烧为止。当这种演化过程自然形成时,就诞生了一个可见星体。这一系列的论断,今天尚无条件进行模拟。

气体与尘埃这样集聚,表示原来这个大系统的熵在减少。例如银河系星云的原子氢,其密度一般为10-22克/立方厘米,温度为15度。这样稀薄的气体,它的熵是很大的;当它凝聚成星体后,其密度为1.5克/立方厘米,温度为107度,它的熵值则很小;经过计算,每单位质量所减的熵值为62卡/克度。宇宙中有很多这样的星体,它们在形成的演化过程中,必然把多余的熵以电磁波的形式向宇宙空间辐射。因此,宇宙空间要增熵,从而储存很多能量。

当这样的凝聚足够稠密、体积充分增大,达到核燃料开始燃烧时,它就有相当长的稳定时期,大约能经历1010年而无重大变化。但由于它要继续向外辐射热能,它的内部则逐渐减熵。最终它将演化成白矮星,其内部的中子、质子、电子在极度收缩的高压下挤在一起,以致这些粒子排列成低熵而有序的晶体。因此星体演化的全部历史,从银河系的当初气体演变到最后的白矮星,是一个连续的减熵过程。

宇宙星体演化的事实给我们一个启示,那就是人类生命的起源及演化,看来也要经历一个减熵过程,因而这一过程也是星体、星系、宇宙形成时减熵过程的一种。是否还有其它机理,可以讨论。

上面的讨论指出:今天我们可以观测到的宇宙,确实容许星体输出熵量;因而宇宙不是处于辐射平衡状态。这也就是说宇宙仍在继续扩张,是动态的,而不是静止的、封闭的。如果宇宙停止扩张,最终会导致热平衡,生命就会灭亡;如果宇宙封闭,那么宇宙之外又是什么呢。看来宇宙是一个开放而复杂的超巨系统,人体也是一样,这就是生命同宇宙的统一观,也就是人的宇宙观。