熵增定律,為什麼會被稱為讓人絕望的物理定律?

自然界中的現象遵循著某一規律，物理學家通過不斷觀測，並進行大量實驗，最終總結出了科學結論，這就是物理定律。事實證明，物理定律行之有效。如果沒有物理學家前赴後繼地發現新定律，人類的科技就不可能發展起來。

物理定律給人類帶了無限的可能，基於物理定律，我們可以實現前人難以想像的事情，例如，人類登陸月球，無人探測器飛出太陽系。但同時，有些物理定律也給人類帶了絕望，以致於一些物理學家寧願不想發現它，這就是熵增定律，或稱熱力學第二定律。

那麼，熵是什麼？熵增又是怎麼回事？為什麼這條物理定律會讓人類看不到未來？

一個冷的物體和一個熱的物體相互接觸，在正常情況下，冷的物體不可能把熱量自發地傳遞給熱的物體，讓冷的物體更冷，熱的物體更熱，這就是熱力學第二定律，物理學家克勞修斯是這個表述的提出者。只有熱的物體才能自發地把熱量傳遞給冷的物體，這個過程是不可逆的。

之所以空調和冰箱能夠製冷，這並非是自發的過程，而是因為它們消耗了電能，同時還會產生一些廢熱。從能量角度來看，熵用於表徵能夠用於做功的能量（有用能）總和。有用能越多，熵越低。有能用消耗掉之後，熵會變得越來越大。

製冷器的製冷過程需要消耗電能，並向外界釋放出熱量，能量出現退化，這會導致宇宙的熵變大。人類以及地球上的所有生命活動也要消耗能量，用於對抗熵增，否則生命就無法存活，因為生命可以說是一種負熵體，最終的結果會導致整個宇宙的熵變大。

從微觀角度來看，任何事物都是由各種粒子組成的。一個系統中粒子的有序度也可以用熵來度量，混亂的程度越低，有序的程度越高，熵也越低。

鏡子中的原子有序排列，當鏡子打碎之後，原子排列的有序度會降低，這意味著熵會增加。打碎的鏡子無法自發復原，所以熵增是不可逆的。從某種意義上來說，熵增的方向就是時間流逝的方向，不可逆的熵使得時間不可逆轉，時間只能朝著一個方向流逝。

目前的理論認為，整個宇宙是一個孤立系統。隨著宇宙中的有用能量不斷被消耗掉，混亂程度變得越來越大，熵將會不可逆轉地增加。直到最終，有用能量耗盡，混亂程度達到最大，熵增加到最大，宇宙處於熱力學平衡的狀態。

到了那時，熵不再增加，時間將會到達盡頭，宇宙也將失去生機，這就是理論預言中的宇宙「熱寂」。如果不出意外，10^1000年之後，宇宙中的所有天體和物質都會衰變成輕子（比如電子、中微子）和光子，宇宙註定會達到最低能量的狀態。

除非宇宙中存在能夠任意操控單個粒子運動的「麥克斯韋妖」，或者宇宙之外還有其他宇宙提供能量，或者量子效應在滿是輕子和光子的宇宙中發揮主導作用，我們的宇宙才有可能避免熱寂的結局。