☉〔西班牙〕大卫·加耶 ◎姜 宁译

不知道你有没有发现，再怎么整理，房间还是很容易变得很乱：床上被子乱堆，衣服被丢得到处都是，书架上的书被乱七八糟地摆在桌面上，坐垫又掉在地上了……起床时明明已经把所有的物品都整理得齐齐整整，可是不知道为什么，一到晚上房间又会变得很乱。所以，我们总是需要耗费一定的时间和精力来整理房间，让所有物品归位。当然了，有的时候你可能也会偷懒，对这些置之不理，但是不论你整理不整理，房间总是容易变得很乱。

其实，房间变乱的现象和自然规律如出一辙。宇宙中，每一个独立的系统都倾向于往总能量最低、混乱程度最大的状态变化。物理学家们用一个热力学量，也就是“熵”来描述这种混乱程度。这个热力学量不仅仅给很多科学家带来了灵感，更激发了很多艺术家、商人等的想象力，大家都对“熵”具有浓厚的讨论兴趣。说不定，你会在酒吧、艺术讲座等场合听到这个名词。

宇宙中的“熵”值具有增长的特性。这个特点是热力学第二定律的内容，也被称为“熵增定律”，是我们的现实生活中最能直观反映出来的定律之一。根据热力学第一定律，即假设宇宙中的总能量守恒，那么熵的增量总是大于零。这就解释了很多现象产生的原因。

熵增变化也解释了时间是怎么运转的，在日常生活中，我们能通过各种不同的表现形式见证过去到未来的变化。和空间不同的是，时间的运转是不对称的——我们不能回到过去，我们经历的一切都只能面向未来。在时间向未来行进的同时，熵值也一直在增加——整理过后，你的房间还是会越来越乱；当你摔坏一个红酒杯，杯子会碎成若干片，散落在地毯上，并且再也无法被拼凑成原来的酒杯了。生活不能像播放视频一样回放，因为时间无法倒退。

熵的概念是在18世纪下半叶，即在工业革命时期，由德国科学家鲁道夫·克劳修斯提出来的。之后，物理学家路德维希·玻尔兹曼阐明了热力学第二定律的统计性质。那时，人类刚开始研究热机，如蒸汽机、火车头等。人们发现热量总是从温度更高的物体传递给温度较低的物体。也就是说，一个只有25℃的物体不会传递自身的热量给一个100℃的物体。考虑到物体的温度是组成物体的分子震动产生的外在表现，这就好理解了：震动频率更高的物体会使得震动频率较低的物体加快震动，但这个过程反过来并不能成立。所以，在较高温度下，冰块会融化成水，它的分子结构变得松散，并且会吸收热量。相反，冰箱可以让食物在外界炎热的环境中保持低温，但是这个过程需要持续的电流输入，来提供充足的外来能量补给。

但人体是一个例外，人体是一个没有遵守热力学平衡规则的系统。天气寒冷时，我们的体温并不会下降到和环境温度一样；夏天到来后，我们的体温也不会高达40℃。体温之所以一直保持在36℃左右，是因为这是能够让身体各个器官正常运作的最佳温度（除了我们生病、发烧等特殊情况）。另外，人体是一个非常有秩序的系统，其中各个器官、组织、细胞都在有序运转……我们到底是怎么做到在违背热力学定律的情况下仍能安稳地生存在世界上的呢？这是因为，我们一直靠进食来补充自身消耗掉的能量。人类摄入各种各样的食物，并且消化掉这些食物，使其变成二氧化碳、氨化合物和其他被分解的有机物。也就是说，我们解构了环境中的各种成分，使其变得无序，以维持人体的秩序。可以说，人类一直在同熵增定律进行抗争。当一个人和环境保持了热力学平衡时，就意味着一个很可怕的事实：这个人已经死了——因为尸体温度会和环境温度一样，而不会保持在36℃。

当宇宙的熵值达到无限大以至于无法再增长的时候，在热力学上，宇宙就已经处于死亡状态了，因为此时宇宙中的一切物体都处于热力学的平衡状态，宇宙的温度也会到达绝对零度。在这种情况下，不会再有任何能量可以用来做功，就好像天塌下来然后世间万物都崩塌了一般。但幸好，宇宙要达到这个状态至少还要10100年的时间。

除了宇宙的崩塌，热力学第二定律在我们的生活中还有一个更为常见的表现——我们在做功的过程中始终会消耗掉部分能量，即我们不能够实现百分百的能量转换，在做功的过程中总会将部分能量以热能的形式浪费掉——机器在运转时会发烫变热，但这种变热并不是我们想要的结果。这种变热是一种对我们投入的能量的浪费。从这个意义上来说，一台机器永远无法百分百地实现能量的转化。这个热力学定律解释了为何永动机是不可能存在的——永动机就是能够永远不需要外来能量的补给（不需要电池、燃料供能）、不会浪费任何能量，并能够永远运转的机器。历史上有许许多多的发明家曾想方设法要创造出一台永动机。显然，他们无一成功。

此外，熵增定律还可以解释事物的不可逆转性。比如说，如果你把一包白糖倒进水中，然后用搅拌棒把糖搅拌开来，糖会溶在水中。这个时候，如果你换相反方向来搅拌，糖还是会溶在水里，而不会恢复成原来的固态。为什么会这样呢？这是因为在搅拌的过程中，糖的熵值增加了，糖分子摆脱了固态时的有序状态，和水分子混合在一起，排列得更加混乱无序了。这符合熵增定律，所以是一个不可逆转的过程。那些不会和外界环境进行热量交换的过程（绝热过程）只有在其熵值不变的情况下能够实现逆转。然而，如果我们发现某个事物的运行过程会降低其熵值，那就意味着其周围环境的熵值增加了，而且总熵值肯定也是增加的。所以，当我们工作时，我们或许确实可以降低某物的熵值，如整理我们的房间。但是，这个过程一定会消耗许多能量，毕竟大家心知肚明，收拾房间有多累。

《辛普森一家》里就有一集，荷马对他老婆发出呐喊：“玛姬，这个家里遵守的可是热力学定律啊！”

（硕 明摘自四川文艺出版社《那些听过却从未搞明白的问题》一书，刘 宏图）