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第15部分（第2页）

江河发源地的水位比较高，那里的水的势能也比河口的水的势能来得大。由于这个原因，水就沿着江河向下流入海洋。要不是下雨的话，大陆上所有的水就会全部流入海洋，而海平面将稍稍升高。总势能这时保持不变。但分布得比较均匀。

正是在水往下流的时候，可以使水轮转动起来，因而水就能够做功。处在同一个水平面上的水是无法做功的，即使这些水是处在很高的高原上，因而具有异常高的势能，也同样做不了功。在这里起决定性作用的是能量密度的差异和朝着均匀化方向的流动。Ф米Ф花Ф书Ф库Ф ；www。7mihua。com

不管对哪一种能量来说，情况都是如此。在蒸汽机中，有一个热库把水变成蒸汽，还有一个冷库把蒸汽冷凝成水。起决定性作用的正是这个温度差。在任何单一的、毫无差别的温度下——不管这个温度有多高——是不可能得到任何功的。

“熵”是德国物理学家克劳修斯在1850年创造的一个术语，他用它来表示任何一种能量在空间中分布的均匀程度。能量分布得越均匀，熵就越大。如果对于我们所考虑的那个系统来说，能量完全均匀地分布，那么，这个系统的熵就达到最大值。

在克劳修斯看来，在一个系统中，如果听任它自然发展，那么，能量差总是倾向于消除的。让一个热物体同一个冷物体相接触，热就会以下面所说的方式流动：热物体将冷却，冷物体将变热，直到两个物体达到相同的温度为止。如果把两个水库连接起来，并且其中一个水库的水平面高于另一个水库，那么，万有引力就会使一个水库的水面降低，而使另一个水面升高，直到两个水库的水面均等，而势能也取平为止。

因此，克劳修斯说，自然界中的一个普遍规律是：能量密度的差异倾向于变成均等。换句话说，“熵将随着时间而增大”。

对于能量从密度较高的地方向密度较低的地方流动的研究，过去主要是对于热这种能量形态进行的。因此，关于能量流动和功－能转换的科学就被称为“热力学”，这是从希腊文“热运动”一词变来的。

人们早已断定，能量既不能创造，也不能消灭。这是一条最基本的定律；所以人们把它称为“热力学第一定律”。

克劳修斯所提出的熵随时间而增大的说法，看来差不多也是非常基本的一条普遍规律，所以它被称为“热力学第二定律”。

第69节

按照“热力学第二定律”，熵总是在不断地增大。这就是说，能量密度的差别一直在减小。当所有能量密度的差别都完全取平的时候，就再也无法从能量榨出任何功来，宇宙也不会再有丝毫变化了。

让我们来考虑一个表。一个表之所以能不断走下去，是因为它的发条或电池中集中着能量。当发条松开或电池发生化学反应时，能量就从密度高的地方流向密度低的地方，由于这种流动的结果，表就会走下去。一旦发条完全松开或电池的化学变化完全结束，整个表里的能量就完全拉平，不再会有能量在流动，因而表也就不再走了。它已经“衰亡”了。与此相似，当宇宙中的所有能量全部拉平时，我们就说宇宙“衰亡”了。↙米↙花↙书↙库↙ ；www。7mihua。com

当然，我们可以把表的发条再一次上紧，或者换一个新电池。但为了把表上紧，我们就得使用我们肌肉的力量，从而使我们自己稍稍“衰老”一点。我们也可以买一个新电池，但是，那就得把它制造出来，而为了制造这个电池，人们的工业设备就必定会稍稍“衰老”一些。

我们可以通过吃东西来恢复我们自己肌肉的力量，但是，食物最初是由植物利用太阳的能量产生的。人类的工业设备主要依靠煤和石油工作，而煤和石油也是植物在远古的年代用太阳能产生出来的。当地球上的各种事物“衰老”时，我们总是可以利用某种东西把它们的“发条”再一次“上紧”。而这类东西通常总要追溯到太阳能的作用，因此，太阳也是在不断“衰老”。

太阳主要是由氢构成的，氢原子中每一个粒子所含的能量要比氦、氧、铁等较为复杂的原子多得多。在太阳内部，由于氢不断转变成比较复杂的原子，能量密度就逐渐取平。在地球上的核动力发电厂中，由于铀原子转变成比较不那么复杂的原子，也发生同样的情况。今后我们一旦建成了氢聚变电厂，那么，从某种意义上说，我们就将再现太阳上所发生的情况。

就我们目前所知道的情况看，太阳上的能量密度最后会完全取平，而太阳本身则将只含有中等大小的原子。对于宇宙中的所有其他恒星和宇宙中的每一件东西来说，这种说法也同样成立。

如果热力学第二定律是正确的，那么，宇宙中每一个地方的能量密度就都正在不断取平，从这个意义上来说，宇宙是在不断衰亡着。假使情况确实是这样，那么，当宇宙中所有能量都完全均匀分布时，熵就将达到最大值，那时任何现象都不会再发生了。因为尽管所有能量都还全部存在，但它已不再会有任何流动，也不会成为发生某种现象的动力了。

这是一种令人忧虑的前景（假如第二定律确实在一切条件下都成立的话），但我们现在完全毋需恐慌。这个过程需要许多亿亿年才会终结，因此，不仅是在我们活着的时候，而且在整个人类存在的时候，甚至在地球还存在的时候，宇宙都会像目前这样继续存在下去。

第70节

试想像有九个人排成一个方阵——三个人一排地排成三行，每行每列都对得整整齐齐。我们可以把这种排列叫做有秩序的排列，因为它又整齐、又对称，描述起来也很容易。如果这九个人每人都同时向前跨一步，那么，他们将保持原来的队形，这时的排列仍然是有（秩）序的。如果每个人都向后退一步或者向左或向右移一步，情况也是这样。

但是，假定现在命令每个人都走一步，但前后左右都可以，并且每个人可以随意选择他的方向。这时，可能每个人都碰巧独立地决定向前跨一步。在这种情况下，秩序就仍旧保持不变。

不过，其中任何一个特定的人选择向前跨一步的可能性只有四分之一，因为他可以随意朝四个方向当中的任一个方向走那一步，因此，所有九个人全部独立决定向前跨一步的可能性只有4×4×4×4×4×4×4×4×4分之一，即只有1262；144。

如果九个人全部向后退一步或全部向左或向右移一步，他们的秩序也同样保持不变，因此，九个人同时朝同一方向走一步的总的可能性是4262144，即165538。既然是这样，你就可以看出，保持那种秩序的可能性是多么微小，同时你也知道，如果让那些人能够自由行动，那么，只要有一个人迈出一步，就完全足以破坏那个方阵，从而使有序的程度降低。尽管他们还是有很小的可能性同时朝同一个方向移一步，但是，下一步就完全有可能把那个方阵破坏掉。

这是个只牵涉到九个人、并且只容许有四个不同的运动方向的情形。在大多数自然过程中，我们却要碰到无数亿个可以用非常多种不同方式自由运动的原子。如果由于某种机会，这些原子在开始时有某种有序的排列，那么以后任何一种自由的无规运动、任何一种自发的变化，都必定会降低那种有序的程度，换句话说，就是会提高无序的程度。

按照热力学第二定律，宇宙的熵总是在不断增大，这就是说，宇宙中的能量分布是在不断地均匀化。可以证明，任何一种能够使能量分布均匀化的过程，同时也会使无序程度增大。因此，由于构成宇宙的粒子可以自由地进行无规运动而使宇宙的无序程度不断增大的这种趋势，正好是热力学第二定律的另一个方面，我们可以把熵看作是衡量宇宙中存在的无序程度的一个量。

如果我们用这种方式来看问题，我们就可以看到第二定律对我们周围一切所起的各种作用了，因为所有自然变化显然都是朝着提高无序程度的方向进行；只有当我们付出一定代价做出特殊努力时，我们才能使秩序得到恢复。我们的零星杂物总是在变乱，我们的房间和我们的衣服也总是在变脏，我们必须经常整理、打扫、洗涤，才能保持整洁。这可能使我们感到最好认为，这一切都是出于那条了不起的宇宙规律在起作用的结果——不过，我自己可一点也不这样想。

第71节

假定我们从空间中很远的地方，?