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认识到了能量守恒定律之后，许多发明家放弃了对不耗能“第一类永动机”的寻找，转而寻找“第二类永动机”。所谓“第二类永动机”并不违背能量守恒定律，只是利用低能区的能量，而不利用高能区的能量。
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例如，如果我们能让全世界的海水温度降低0.5℃，那么所得到的能量就足够让全世界的机器运行3000年。这样，也就是造出了事实上的永动机。
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可惜，就是这种“第二类永动机”也行不通。通过无数次的失败，科学家又总结出了另一条非常重要的物理定律，即“热力学第二定律”。
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“热力学第二定律”有好几种不同的表达。
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最容易理解的“热力学第二定律”表达为：“热不能自动地从低温热源流向高温热源而不耗能。”这就如同我们把两杯50℃的水放在一个盒子内，会不会有这样一天，当我们打开盒盖时，发现一杯水正在沸腾，而另一杯正在结冰。请注意，这种情况下并不违背“能量守恒定律”，但也是不可能实现的。这就是“热力学第二定律”。
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最学究气的“热力学第二定律”表达为：“在一个封闭系统中，熵值恒增。”这儿涉及两个重要的概念。
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第一个重要概念是“封闭系统”（isolated system）。所谓“封闭系统”就是一个与外界既没有物质交换，也没有能量交换的系统。当然，这是一个理想化的系统，但也是从现实生活中抽象出来的系统，并且也是科学研究中一个强有力的工具。长期以来，对将来要从事科学研究的学生，都要进行这样的训练：如何把一个系统从它所处的复杂环境中“孤立”（isolate）出来，进行研究。
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第二个重要概念是“熵”（entropy）。“熵”是“混乱程度”的度量。“混乱”（disorder）是一个很模糊的概念，但数学家和物理学家却很成功地把它计算出来。所谓“熵值恒增”，就是指在一个封闭系统中，熵值总是越来越大，也就是整个系统的混乱程度是越来越大，不可逆转。
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图7-2熵值恒增的一个实例
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在图7-2中我们可以看到一个四周有矮墙的平板，里面有50个小球。在平板的中间，又用矮墙把平板分成两部分。开始时，所有的球都是在平板的左半部（图7-2a），并且不管怎样摇动，小球总是在左面。然而，当我们把中间隔墙的小门打开后，再继续摇动，那么一部分小球就会跑到右面来（图7-2b），直到两面的小球数差不多。这就是“熵”增加。
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现在让我们问一个问题：再继续摇动平板，会不会出现这样的情况，即所有的小球又重新回到隔板的左面去？
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从纯数学来看，这倒还是有可能的，只不过概率很小，小到（1/2）50，或者说出现这种现象的可能性是0.00000000000000089。这意味着什么呢？这意味着，我们每秒钟摇动平板一次，摇上35，702，052年，并且运气不太差，就有可能碰到一次。显然，这就是说，事实上是不可能的。也就是说，事实上不可能所有的小球又自动回到隔板的左面去。这就是所谓的“不可逆过程”或“熵值恒增”，即“混乱程度的不可逆增加”。
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图7-3当“热力学第二定律”不成立时，一颗炸弹爆炸后，会发生什么事？
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图7-2所讨论的还是一个很简单的系统，只有50个元素。如果要出现“熵”减少的情况，就要花上35，702，052年。对于元素更多的系统，这个概率就更低了。美国加利福尼亚大学伯克力分校主编的著名的物理教科书《伯克力物理学》上，有一张漫画（图7-3），说的是当“热力学第二定律”不成立时，这世界将是怎么样的。
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这张漫画表明，当“热力学第二定律”不成立时，当您在垃圾堆上扔一颗炸弹，这个垃圾堆就会自动变成一幢可爱的小房子，您什么力气都不用花。
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“热寂”和“世界末日”
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不过，“热力学第二定律”的一个推论是相当悲观的。按照“热力学第二定律”，热能只从高温热源传向低温热源，不能倒过来。也就是说，太阳等高温物体会越来越冷，而地球、月亮等低温物体会越来越热。最后，整个宇宙的温度就会一样，虽然能量没有消失，但不能做功了。这时，整个宇宙死气沉沉，进入一个“热寂”状态，也就是熵值到了最大。这时，大概也就是世界的末日到了。
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当然，这个世界末日还远得很，至少我们这几代人完全不用考虑，因为那还不知道要等多少亿年。但是，请看看我们自己这个地球，天哪！我们眼睁睁地看着大量的煤和油被烧成二氧化碳来破坏我们的大气层。丰富的矿产变成了金属，再变成一堆堆的垃圾，变成越来越均匀的混合物。水和空气也由于污染而变得越来越与各种物质均匀的混合。按照“热力学第二定律”，我们这个地球本来就是“熵值恒增”，也就是混乱程度越来越高，再加上我们自己的瞎胡闹，熵值就增加得更快了。这样下去，离“熵”的最大值好像是真的不远了。这当然不好说是世界的末日，但至少是地球的末日。
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这种悲观的观点，就是有名的“罗马俱乐部”（the Club of Rome）的观点，好像是在吓唬我们。不过我们不得不承认，那些人倒是很可爱的。记得十几年前在意大利的火车上我就遇到过这样一位女学生。她对于我们这个星球，这个荒漠寒冷宇宙中小小绿洲的前途十分担心。我说，我倒是对我们这个星球的前途相当乐观，不过，我的乐观主义就是因为看到了你们，看到你们正在不断地提醒人们，要多多关注我们这个星球的前途和命运。
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另一方面，“热力学第二定律”以后，科学家又发现了一条有点相反的定律，这条新的定律，使我们有可能在一定的程度上，避免“熵”的恒增，甚至可以使“熵”减少。这倒有点像“山穷水复疑无路，柳暗花明又一村”，因为这个地球上又出现了一个“哥伦布”，开辟了一条新航道，发现了一片新大陆。
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现代哥伦布：伊利亚·普里高津
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那是20世纪70年代，量子力学和分子生物学已经接近完美。也就是说量子力学和分子生物学的快速发展阶段已经过去。这时，物理学家正在雄心勃勃地打算建立一个“大统一理论”，那样，物理学就可以十全十美了。
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