克勞修斯︰宇宙的盡頭，難逃死寂

作者｜01哲學團隊

到底從事科學有沒有危險性﹖有人說從事科學就有一定危險性，就例如諾貝爾在研發炸藥期間，就發生失誤，讓弟弟及其他四人炸死。不過我們可以把這個邏輯推演至極端，如果你有一天發現了一個偉大的科學定律，而這個理論一點也不討人喜歡，因為它預測宇宙不斷發展，到最終會走向一片死寂，人類完全沒有半點機會可以逃脫這個厄運，你會怎樣想呢﹖換個浪漫一些的說法，我們發現了自然的定律或上帝的計劃，結果可能不是一件值得高興的事。

現在擺在我們面前有一件好事和一件壞事。壞事是這個定律是存在的，而好事是的確有人發現了這個定律，而這個發現使他成為一位偉大的科學家。克勞修斯（Rudolf Clausius）是德國著名的物理學家、數學家，他是熱力學的主要奠基人之一，他出生在1822年的今天，他在科學史上的重要貢獻，在於明確地指出了大名鼎鼎的熱力學第二定律，以及提出了「熵」（Entropy）這個概念。

熱力學第二定律

克勞修斯的熱力學第二定律是現代物理學的重要基礎，它的表述方式並不單一，可以隨著視角和語境的不同，而有著不同的表述方式。最簡單地說，這第二定律指出熱量只能由高溫物體流向低溫物體，例如當你把一件溫度高的物體放在一件溫度較低的物體旁邊，熱量會由溫度高的物體那邊流向溫度較低的物體那邊，而不會相反。

這個熱力學定律還有另一個表述，克勞修斯認為所謂熱量，表示的其實是混亂度或熵的程度。什麼是「熵」﹖「熵」其實是指能量在空間中分佈均混亂的度量，例如一隊玩具兵被整齊地放在地上，熵值就較低，而如果它們不幸地被扔在地面上，亂作一團，毫無秩序和排列，此時我們可以說那裡的熵值較高。而這個表述看似平平無奇，但它同時作出了一個驚人的描述︰宇宙的熵值會不斷增大。如果我們把熵值看作是混亂的指標，這個概念就表示宇宙會由有序趨向無序。有機體，即是我們所理解的生命體，本身是一種有序的生命體。從微觀而言，人的身體各部分整齊有序、彼此分工協作、支撐整個身體，例如呼吸空氣、生長肌肉組織等等。從宏觀方面而言，人又能夠建立有序的組織，例如社會。所以東西都看似整齊有序，但熱力學第二定律指明這些有機體的發展，最終都會歸於消亡，生命本身即是對抗混亂，抗熵的過程，但這個抵抗最終是無望的。

更具體而言，如果我們從可利用的能量這個方面來看，宇宙存在眾多可供人們有效利用的能量，例如石油、太陽能、煤炭等等。人們利用這些能量，轉換它們的能量形式，釋放它們的動能和化學能以達到某些目的，例如燒煤可以推動火車、核能可以發電等等。如此一來，當它們被用來達到某個目的後，會產生再無法加以利用的「廢熱」，這些「廢熱」不可能再被利用。隨住時間慢慢推移，整個宇宙所擁有的廢熱，亦即是宇宙的熵值會不斷增加，最後整個宇宙趨於一片熱的死寂，這個狀態就被稱為「熱寂」（heat death of the universe）。

沒有人能逆轉熵值

生命本身即是一個不斷由無序中產生出有序的過程，但這個努力在第二定律下被證明最終是徒勞的。宇宙中的發展並不如人們所想是一種循環、更新，並向著多個方向發展的；宇宙是線性的，向著一個不可逆轉的局面前進。曾經有人認為，宇宙中存在一些不服從熵值增加的情況，例如人類文明的愈發展，社會組織就愈趨於複雜、有機和有序。不過假若我們從一個更宏觀的角度加以考慮，人類文明發展至今僅有五千年，誰能保證它可以在一個更長的時間過程中存活下來呢﹖況且自然資源的儲量有限，人類有可能找到更多新的能源嗎﹖而且一旦人們利用能源，又必定會釋出相應的熱量，這代表宇宙的熵值又增加。終究在這個宇宙中，永遠都是有入，就必有出。

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