經典熱力學主要由19世紀的科學先驅,如克勞修斯、開爾文、玻爾茲曼和吉布斯等人發展而來。它主要處理平衡系統中的問題,可以根據一系列略有不同的狀態,描述事物將會產生哪些非常複雜的變化。科學家們認為,對於今天的人類文明來說,熱力學定律非常重要,尤其是熱力學第二定律,它可能會最終決定人類文明的命運。
簡單地說,熱力學第一定律的意思是,你不可能不勞而獲,即天下沒有免費的午餐。換句話說,宇宙中的物質和能源的總量是恆定的。熱力學第二定律可以算是最有趣、最有深意的,它的意思是說,宇宙中熵(代表無序或混亂)的總量總是增加的。這意味著萬物皆會最終消失,物體必須腐爛、生鏽、老化、衰退或者瓦解,這一過程而且是不可逆的。
比如說,當你煎一個雞蛋時,看似很簡單,三兩分鐘就可以完成,但這中間其實包含了一系列複雜的變化。打破雞蛋殼、將雞蛋翻面等等看似微不足道的動作,都是人體的運動,運動就會產生熱量,雖然微不足道但真真切切地增加了環境的無序度。最重要的是你必須要消耗能源,無論是消耗液體燃料、氣體燃料或者是電能,這些都進一步促使局部環境中熵的總量增加了。那麼,你能將這一過程逆轉嗎?能讓煎蛋再回到最開始的樣子嗎?很顯然不能。
這就引出了一個令人深思的問題:如果未來人類文明盲目地產生能量,不斷地產生廢熱,不斷地使得地球環境的總熵增加,總有一天我們的地球家園將無法居住。熵,通過廢熱、混亂以及汙染的形式,將從根本上摧毀我們的人類文明。同樣地,如果通過砍伐森林製造紙張,並最終產生堆積如山的廢紙的方式承載信息,人類文明將被埋葬在自身的信息垃圾之中。
因此,有科學家對未來的人類文明提出了兩種新的定義。第一種是「熵節約文明」,這種文明使用可支配的一切手段來處理多餘的廢熱和垃圾,以盡力延緩熵增長的速度。但由於人類文明對能源的需求繼續快速增長,整個行星的總熵將繼續增長,但如果使用納米技術和可再生資源來消除浪費和低效,熵的增長將是可控的,甚至局部的熵還可以減少。
第二種是「熵浪費文明」,這種文明繼續擴大自身的能源消耗而不受限制。最後,地球這顆行星將無法居住,而這種文明將試圖通過向其它行星的擴張和殖民來逃離自身製造的困境。但是,在外太空建立殖民地的成本將會限制它的擴張能力,如果最終地球熵增長的速度超過了它向其它行星擴張的速度,那麼,這個文明將面臨毀滅性的災難。