一個讓人感到絕望的物理定律，科學家：寧願不知道它存在

一位偉人曾說過，「技術」是最重要的生產力，它不僅能夠推動文化的發展、給文明發展指明方向，同時也是人類改造物質世界的力量。

現實確實如此，在人類文明近萬年的發展過程中，科學技術絕對稱得上是第一推動力，在整個文明進程中佔據了重要的主導地位。

比如古代技術的出現，讓人類擺脫了茹毛飲血的生活方式，進入了自給自足的農耕社會。而隨著近代自然科學的出現，人類的文明發展又進入了新的階段，生活質量和生活水平相比之前都有了質的飛躍。

然而，隨著文明的不斷發展、對世界探索程度的逐漸加深，人類在科學的指引下找到發展方向的同時，也知道了一些顛覆以往認知甚至是讓人心生絕望的事實，比如說讓許多科學家表示寧願不知道它存在的——「熵增定律」。

一個物理定律為什麼會讓人如此恐懼呢？它究竟隱藏著怎麼樣的秘密和絕望事實呢？要探究這些問題的答案，首先要知道什麼是「熵（shāng）增定律」。

相比「熵增定律」這個有些拗口的名字，它的另一個名稱——熱力學第二定律就要顯得簡單和直觀得多。

這個定律的提出者是德國物理學家魯道夫·克勞修斯，他在1850年發表的關於熱的力學理論論文中，第一次明確指出了熱力學第二定律的基本概念。

它既然叫做「熱力學第二定律」，那麼就離不開熱量和力。所以在通常情況下，它被用於描述熱量從高溫熱源向低溫熱源移動的過程。

需要注意的是，這個傳遞的過程是不可逆的，同時還有一個非常重要的前提——在孤立的系統中。

在進一步思考之後，魯道夫·克勞修斯在1855年引入了」熵「的概念。它是對系統混亂（無序）程度的度量。

簡單來說，孤立系統內越混亂，這個系統的熵就越高，它是不可逆且持續增加的，當其達到最大值時，系統就會走向永恆的滅亡。

可能許多人好奇，熵在什麼情況下就算達到最大值了呢？通俗來說，就是系統內所有基礎結構完全放飛自我，達到一種宏觀平衡的時候。

就像一輛公交車，當裡面站滿了乘客，並且每個乘客的腳都有自己的落點位置時，這就是一種宏觀上的平衡。

再舉一個便於理解的例子：在下雪的夜晚，封閉的操場上由於沒人走動雪會越積越多，因為每一片雪花都會自發地落到地面，然後堆積起來平鋪成非常平坦的一層。此時就是熵值最大的時候，因為達成了宏觀平衡。

或許有人會說，此時將操場上的雪全部清理出去，就不是將操場內的熵降低了嗎，為什麼還說它是一個不可以逆轉的過程呢？

有這個疑惑說明你對熵增定律還沒有真正理解。由於掃雪這個動作需要外界能量進行驅動，而在能量轉換率不可能達到百分百，必然會產生額外的熱量，額外的熱量加上掃雪所做的功，其實是大於掃雪讓操場減的熵，所以從操場這個孤立的系統中來看，它的熵值依舊是增加了，並沒有因為雪的減少而減少。

當然了， 如果你覺得這有些晦澀難懂也沒關係，這是十分正常的情況，因為許多科學家在最開始都對此感到難以理解，甚至有科學家還專門設計了一些實驗，試圖證明這個難以理解的定律是錯誤的。

1871年，被譽為「現代物理學先聲」的物理巨匠麥克斯韋，為了證明熵增定律只有在某些限定條件下才能成立，從而設想了一個非常有意思的實驗。

麥克斯韋設想一個完全隔熱的箱子被擋板分成A和B兩個區域，擋板由一隻小妖控制，小妖知道箱子中每一個分子的運動速度。

當A區域中速率高的分子將要撞擊擋板時，小妖會打開擋板，將其引導進B區域，那些速率不高的分子則留在A區域中。

而另一區域則完全相反，小妖會讓B區域運動速率高的留在B區域不動，將那些運動速率低的分子引導進A區域。

一段時間之後，A區域的分子整體速率會偏低，而B區域則會偏高，即A區域溫度較低、B區域溫度較高。

要知道按照熱力學第二定律，熱量總會從高溫熱源向低溫熱源移動，最後歸於平均，這是不可逆的過程。而此時原本溫度相同的兩個區域卻產生了越來越大的溫度差，這說明熱力學第二定律並非不可逆。

對於這個在後來被稱為「麥克斯韋妖」的設想實驗，雖然當時許多人都覺得很不合理，存在著致命的「漏洞」，但受限於當時的物理發展水平，誰也說不出究竟是哪裡不對勁。

直到20世紀50年代信息熵概念的出現，人們才徹底制服了這隻「麥克斯韋妖」。因為小妖在箱子中為了完成分子的歸類，必須要獲得分子的速率信息，這種獲取信息造成的熵增，足以抵消分子動能遷移減少的熵。

所以從整體上看，這個看似無懈可擊的實驗，其實還是遵循著熱力學第二定律，這個實驗不僅沒有打破這個定律，反而是對定律的再次肯定。

此時回到文章開頭提到的問題，一個普通的熵增定律怎麼會和絕望與恐懼聯繫到了一起呢？

我們都知道，世間萬事萬物都在不停的消耗能量，而從宏觀上看宇宙就是一個孤立的系統，能量的消耗意味著系統的「熵」會越來越大，混亂的程度也就會越來越大，而當混亂程度或無序程度達到峰值時，就意味著滅亡。

所以按照熵增定律，宇宙這個孤立系統總有一天會消亡，而作為生活在其中的智慧生物，當然會感到絕望和恐懼，畢竟不是誰都能接受宇宙中的一切變成無意義粒子。

而從某種角度上來看，人類文明又何嘗不是一個封閉的系統呢？所以按照熵增定律，消亡將會是人類文明最終難逃的結局。

或許我們可以依靠科技手段進行「熵減」，但這不過是延緩消亡到來的時間，並不能真正意義上的改變結局。

當然了，雖然熵增定律讓人感到害怕，但別忘了，人類目前對宇宙的認識僅僅算是皮毛，誰也不知道它漆黑的帷幔後究竟隱藏著多少秘密。

或許在未來的某一天，熵增定律會像地心說一樣被掃進歷史的垃圾堆，所以我們完全不用對此有任何心理負擔，更何況這一天的到來還早著呢，開心過好當下才是最重要的事情。