物理学家们会感到绝望吗

在引力的作用下地球年复一年绕着太阳公转，太阳绕着引力更大的银河系中心公转，而银河系又绕着质量更大的室女座超星系团进行着公转。这一切似乎由一股神秘力量在背后掌控，才使得这宇宙万物变得井然有序，然而在物理学家看来，这种秩序只是一种虚假的繁荣，宇宙之所以井然有序是因为物理定律。

在探索自然规律的过程中，有着许多令人高兴的新发现，但却有那么一条消息，是人类不希望是真的。这个就是熵增定律。那么我们首先要了解熵到底是什么？众所周知的，这是一个很难理解的概念，熵常常被描述为混乱程度的度量。那么熵增又到底是什么，又与熵的关系是什么？熵增是由克劳修斯引入的一种不可逆过程的概念，即热量从高温物体流向低温物体是不可逆的。

从熵与熵增定律的概念中，我们可以理解成在一个井然有序的环境会不断的往无序的方向发展，而这样的发展只能不断的变成无序，即使是人为的整理成有序状态，也依旧改变不了无序状态的方向。或许我们会觉得地球上生物奇妙进化现象使得生物显得越来越有规律且复杂，组成人体的分子，器官和组织也显现出了高规律性。事实上，我们人类通过摄入低熵，排除高熵来维持我们自身的低熵水平，同时还给周围环境造成了更多的混乱，使得环境变得更加无序。

除此之外，人类本身就是“自热体”，会不断的散发热量，而散发的热量更是一种很高的无序形式，以及生物的自组织性，给系统带来了比原来更多的无序。想象一个情景：把一堆乒乓球放在桌子上使其井然有序的排列好，然后开始推动某一个乒乓球，乒乓球会无序的跳动，在一定时刻，会有两个乒乓球大概率的撞击在一块。

我们都知道陨石撞地球的猛烈，如果全宇宙的各个星球都无序排列在一块，开始没有方向的转动，那么星球与星球的撞击带来的结果就是使得周围的星球也受到影响，甚至毁灭。这样的撞击与毁灭是不可逆的熵增定律，所以发现此定律时，是令人感到绝望的。

熵增定律为何让人绝望？连爱因斯坦也不敢怠慢，称它为第一定律！

科学慢慢成为了人类进步的阶梯，成为了最重要的工具。这么多年来，我们发现了很多科学定律，也纠正了很多科学定律，但是其中有两条定律，却让人感到非常绝望，而且是认识越深刻，就越绝望。这导致很多科学家在生活中都沮丧地宣称：如果没有这两条定律就好了，宁愿从来没有发现过他们。

定律一：光速不变原理

其中一条就是大名鼎鼎的光速不变原理，它告诉我们光速是固定的，而且宏观物体的速度永远无法超过光速，信息传播的速度也无法超光速。有人说，光速约为30万公里/秒，这么快，就算没法超越也没事，够用了。

可是说这些话的人一定是不知道宇宙有多大，太阳的希尔球半径约为1光年，距离我们最近的恒星系统约有4.2光年，我们人类最快的飞行器想要飞出太阳系也需要数万年。这意味着什么，这意味着牢笼，当认识到宇宙的无垠后我们才知道，最坚固的牢笼并不是铜墙铁壁，而是空间，无垠的空间。

什么都没有的虚无空间才是绝对坚固的牢笼，应为光速不变，我们的速度永远也无法突破光速，这意味着我们永远也无法逃出去太阳系，我们注定是囚徒。当然，现在我们的文明还比较低级，地球的资源还够用，可是当有一天太阳系内的资源不足以支持人类的发展后，我们该怎么办？无法突破光速就无法逃出太阳系，就注定要被困死在太阳系内部。

定律二：熵增定律

熵增定律又叫热力学第二定律，有多种表述，但本质上是一样的。每当想到这个定律小编的脑海里总会出现这样一个画面：

这是宇宙的末日，人类是宇宙中最后一个幸存的文明了，我们在宇宙中最后一颗还未熄灭的红矮星上建造了最后一个戴森球。仅存的数十亿人类就这样看着这颗恒星慢慢地熄灭下去，带着对宇宙几万亿年文明史的深刻怀念。然后，宇宙中最后的光亮熄灭了，人类灭亡，宇宙彻底死亡。

这就是熵增定律对宇宙的预言，熵增是不可避免地增加的，宇宙会变得原来越无序而混乱，最终发生热寂，成为一锅均匀的“汤”。

170年前，物理学家克劳修斯修正了卡洛定理，提出了广为人知的熵增定律，这个定理揭示了宇宙演化的最终结局，他告诉我们没有什么是永恒的，包括这个宇宙。曾经无数次有人想要击倒这个定理，可是都失败了。可以这么说，这个宇宙真的有什么铁律或者至高规则的话，那热力学第二定律当仁不让。

那如何理解熵增定律对宇宙的预测呢？首先，我们要理解

事物会自发从有序态转化成无序态

这句话的意思。

举个例子，比如开水会慢慢自动变凉，不可能自动变热，想要让凉水变热，就必须额外做功，对水进行加热。

再举个例子，收拾好的房子就算不住人，也会慢慢变得凌乱，想要一个房子一直保持情节，就必须定时打扫这个屋子，可是每次打扫都额外做功了。

同理，我们可以将整个宇宙看成一个封闭的系统，那么熵增定律就表明了我们这个宇宙的“熵”是会自发地增加的，混乱程度会与日俱增，这是不可逆的。只有当一个系统的内部达到一种完全均匀的热动平衡，这个系统才会稳定下来，不再发生任何变化，就像一杯水只有与环境温度平衡后，才不会继续降温。

在我们现在的科学框架内，整个宇宙就是一个独立封闭的系统，没有任何存在能够对我们的宇宙额外做功。所以对宇宙来说，一旦达到热动态平衡，就会陷入永恒的黑暗，这片黑暗里什么都没有，只有一片死寂。

这种情形就是物理学家们对宇宙未来的预言，这是可能是物理学家们做过的最准确的预言，没有之一。这种状态被称为“热寂”，就是小编脑海里的那个画面。

这是两条让人绝望的物理定律，每一条都决定了人类命运！

自然界中的现象遵循着某一规律，物理学家通过不断观测，并进行大量实验，最终总结出了科学结论，这就是物理定律。事实证明，物理定律行之有效。如果没有物理学家前赴后继地发现新定律，人类的科技就不可能发展起来。

物理定律给人类带了无限的可能，基于物理定律，我们可以实现前人难以想象的事情，例如，人类登陆月球，无人探测器飞出太阳系。但同时，有些物理定律也给人类带了绝望，以致于一些物理学家宁愿不想发现它，这就是熵增定律，或称热力学第二定律。

那么，熵是什么？熵增又是怎么回事？为什么这条物理定律会让人类看不到未来？

一个冷的物体和一个热的物体相互接触，在正常情况下，冷的物体不可能把热量自发地传递给热的物体，让冷的物体更冷，热的物体更热，这就是热力学第二定律，物理学家克劳修斯是这个表述的提出者。只有热的物体才能自发地把热量传递给冷的物体，这个过程是不可逆的。

之所以空调和冰箱能够制冷，这并非是自发的过程，而是因为它们消耗了电能，同时还会产生一些废热。从能量角度来看，熵用于表征能够用于做功的能量（有用能）总和。有用能越多，熵越低。有能用消耗掉之后，熵会变得越来越大。

制冷器的制冷过程需要消耗电能，并向外界释放出热量，能量出现退化，这会导致宇宙的熵变大。人类以及地球上的所有生命活动也要消耗能量，用于对抗熵增，否则生命就无法存活，因为生命可以说是一种负熵体，最终的结果会导致整个宇宙的熵变大。

从微观角度来看，任何事物都是由各种粒子组成的。一个系统中粒子的有序度也可以用熵来度量，混乱的程度越低，有序的程度越高，熵也越低。

镜子中的原子有序排列，当镜子打碎之后，原子排列的有序度会降低，这意味着熵会增加。打碎的镜子无法自发复原，所以熵增是不可逆的。从某种意义上来说，熵增的方向就是时间流逝的方向，不可逆的熵使得时间不可逆转，时间只能朝着一个方向流逝。

目前的理论认为，整个宇宙是一个孤立系统。随着宇宙中的有用能量不断被消耗掉，混乱程度变得越来越大，熵将会不可逆转地增加。直到最终，有用能量耗尽，混乱程度达到最大，熵增加到最大，宇宙处于热力学平衡的状态。

到了那时，熵不再增加，时间将会到达尽头，宇宙也将失去生机，这就是理论预言中的宇宙“热寂”。如果不出意外，10^1000年之后，宇宙中的所有天体和物质都会衰变成轻子（比如电子、中微子）和光子，宇宙将会不可避免地达到最低能量的状态。

除非宇宙中存在能够任意操控单个粒子运动的“麦克斯韦妖”，或者宇宙之外还有其他宇宙提供能量，或者量子效应在满是轻子和光子的宇宙中发挥主导作用，我们的宇宙才有可能避免热寂的结局。

熵增定律为何让人绝望？连爱因斯坦也不敢怠慢，称它为第一定律！

前面提到的，万物向衰，其实背后掩藏着宇宙一个可能非常残酷的演化规律，那就是生命和非生命物质，都是会从有序走向无序，继而寂灭。

生命拿人举例，人发现懒散总是比自律容易，由俭入奢易，由奢入俭难，是因为自律是一种有序的状态。而懒散，则是一种无序的表征，自律的人可以随时放纵变得懒散，而一个懒散的人，却很难摆脱惰性走向自律。

非生命物质，我在开头也提到了很多。热水变凉，手机越来越卡，书越来越旧。熵增的阴影是无处不在的，它会伴随着事物直到毁灭。

万事万物都是朝着熵增加的方向发展的，所以你懒散，顺应生物本能地吃吃喝喝，会获得极大的愉悦。

及时行乐为什么就是要比延迟满足来得轻松呢，因为这是本能，逆势而行很费精力的，用物理学名词，叫做功。了解熵增定律，其实是要让我们自己在了解到生命之暗的同时，对抗熵增，以熵减作为我们当前生存的意义。

解释这个定律之前，先了解一下熵。熵的概念是由德国物理学家克劳修斯于1865年所提出。它是作为混乱程度的度量。所以熵增其实就是趋向混乱。再来看这个定律，维基百科对于熵增定律的解释是这样的：

“对于一个孤立系统，其内部自发进行的与热相关的过程必然向熵增的方向进行。而孤立系统不受外界任何影响，且系统最终处于平衡态，则在平衡态时，系统的熵取最大值。”

维基百科

也就是说，满足三个条件：孤立系统、不受外界影响、平衡态方向。系统在前几篇文章中我反复提过很多次了，万物皆系统。可以把整个宇宙当成一个大系统，能量趋于消散，系统趋向混乱，最终走向平衡态的原点，对宇宙来说，则是寂灭。

从低熵低复杂度，到高熵高复杂度。高熵就意味着高度无序、高度混乱。而我们每个人，作为一个个小系统，并非孤立存在，可与外界交互，吸收外界的能量以抵抗熵增的进行。

不受外界影响，从物理学角度，也就是没有外力做功。一杯白开水，静静地放在桌上，如果不持续有加热的动作，只会逐渐凉透到和室温一致。平衡态，就是当熵的混乱达到了最大值的时候，就是平衡的时候。

当水温和室温达到一致的时候，也就达到平衡态了，除非外界影响，否则不会再有变化了。由此，得出结论，当一个系统，满足无外力影响和系统孤立的情况下，只会趋向混乱和消亡。如同生命的最终结局一样——死亡。

这个最让人绝望的定律，揭示了不仅仅是我们每个人的命运结局，还有整个宇宙的走向，但这是否意味着我们就放弃抵抗，走向消亡了呢。当然不是，薛定谔的那句话“生命以负熵为食”背后意思其实是：

我们从外界中在不断吸收着能量以熵减，达到持续生存的状态，这也是对抗熵增的意义所在。

那于我们每个人的工作与生活，能够做的事情是什么呢？

我觉得可以从三个点入手。

1、保持开放

《跃迁》这本书也提到过，高手有一个非常重要的特质——开放。一直保持与外界处于交流状态，即信息和能量。

做自己的产品经理，不断更新自己的版本迭代优化。这需要我们每天积极地学习和吸收外界优质信息，保持自身的信息熵尽可能减少而不是增加。积极地保持和外界的沟通交流，与优秀的人或者高手进行联机学习思考。

2、主动做功，对抗熵增

突然想到马哲里面经常用到的一个词，主观能动性。感觉有点贴切。因为顺应熵增，变得混乱，是个水到渠成的事情。

而熵减，则会耗费我们极大的毅力和精力，在这种情况下，不进则退，我们需要逆势而为，打破旧我，拥抱新生。

突然想到乔布斯非常有名的一句话：“Stay Hungry，Stay Foolish”。永远让自己处在day 1 的状态，了解的越多，越会对这个世界保持敬畏，可能就是这个道理吧。

3、打破平衡态

我们大多数人在遇到一个新环境之后，会在刚开始很不习惯，然后之后渐渐地变得习惯。陌生人变得熟悉，从而呆在并且将会享受这样的一个“舒适圈”当中。

这个时候，就需要警惕，自己是不是已经在某种程度上到达了平衡态，赶紧打破现状。当你发现生活毫无压力，并且水波不兴，那可能已经是暴风雨来临之前的平静了。

熵增定律为何让人绝望？连爱因斯坦也不敢怠慢，称它为第一定律！