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11 分鐘熱力學第二定律的沉思
黃牧宇問
讀到了熱力學第二定律，由此出發再思考生命的意義與歸宿，只感到混沌一片。上世紀四十年代，薛定諤提出了生命是一個負熵的過程：每個生命終其一生都在竭力戰勝死亡、抵抗熵增。然而熵增的必然性意味著生命將不可逆轉地不斷由有序走向無序，最終經歷由生到死的質變過程。宇宙作為一個整體封閉的系統也在經歷這樣的過程，隨著熵的增加，宇宙間可做功的能量不斷減少，而生命，尤其是智慧生命的存在更是在系統中加速了能量的退化。這樣的行為包括生命對自然資源的攝取，以及人類對能源的利用與轉化。從這個意義上來說，生命通過向環境散逸亂度而維持自身機體有序性的過程是以宇宙總體熵的加速增加為代價的。
於是，生命似乎是有原罪的，它們的目的只是在加速宇宙的毀滅嗎？宇宙的目的又只是自我毀滅嗎？
生命熵
杜駿飛
“熵”是一個深邃的物理學概念，但它後來也是現代社會科學曾奉行的理論之一。而此刻，我們要藉此討論的則是人文話題。
記得在1980年代，當“走向未來”叢書風行天下時，中國的讀書人幾乎人手一冊裡夫金的《熵：一種新的世界觀》。熵的概念，由此進入一代人的詞庫。
而我們傳播學專業對“熵”的認識，大多還是從香農的信息論開始的。物理學上，“熵”是一種對無序程度的量度，意思是越混亂、越無規律熵值就越大，反之熵值越小。而在信息論中，熵被用來衡量一個隨機變量出現的期望值。也就是說，（變量的）不確定性越大，熵也就越大。按照這種信息熵理論，信息的基本作用就是消除人們對事物的不確定性認識。
我從前經常說的“流言止於公開”，大致可以視為信息熵理論的操作式表達——當流言導致社會心理動盪不安時，後者的不確定性（熵）最大，此時，需要信息來消除這種不確定性，信息公開其實也就是減少熵的過程。社會心理的不確定性越大（高熵），對信息供給量及其效能的要求越高（在一篇討論藝術傳播的小文中，我稱之為信息功率）。
但是假如沒有確定信息的輸入呢？看起來，系統的結局會與減熵過程恰恰相反，熵（或不確定性）將持續增加。
所以，我的推論是，缺乏信息的社會大概是註定走向混沌和愚昧的，誠如缺乏制度供給的政治將註定走向崩潰。
在信息論的來源——熱力學那裡，熵的規則當然也是如此。熱力學第二定律表明，孤立系統總是存在從高有序度轉變成低有序度的趨勢，此即為熵增原理。也就是說，一個系統在無干涉狀態下，其無序度（或說混亂度）是越來越高的，熵也是越來越大的，例如，熱水總會變冷，墨汁在水中總會擴散，這些都是熵增的過程。等到熵增達到一定限度後，系統才趨向於穩定：那時，水溫等於氣溫，墨汁使水盡墨。
也因此，熵增原理成為熱力學第二定律的又一種表述：系統總是從比較有規則、有秩序走向更無規則、更無秩序，也由此抵達高概率的穩定態。如果你要把熵增理論簡單套用在社會中，當然也可以說，後者會走向更無規則、更無秩序，直至不可救藥的穩定。——但我認為，這裡的搬用，其實還需要一個前提：社會系統必須是孤立的，且沒有任何價值或效率的輸入。
但是我們都知道，這種假定是不可能的。社會系統必然不是孤立的，人類也絕不會失去價值輸入、效率輸入的能力。
人的自身也是如此。
你說到薛定諤提出的生命觀，其實，薛定諤認為，生命恰恰是以負熵為食的。我以為，這個以負熵為食的過程，就是生命不斷吸納規則和秩序的過程。
的確，無數的自然現象都在印證著熵增原理的正確性，但生命科學家也觀察到，生命現象卻是個例外，因為生命之存活，就是一個始終維持低熵的奇蹟：在它活著的時候，總是保持著一種高度有序的狀態，各個器官各個細胞的運作井井有條。其秘訣，就是它與外界物質的能量交換，即新陳代謝。
那麼，這個新陳代謝的本質是什麼呢？是以負熵為食，其實也就是尋求新的平衡。熵代表的是無序，而負熵表示的是有序。吸納有序，就是在與環境交換能量，也是在自己的微觀結構中保持低熵化運行。
至於你提到的宇宙毀滅說，是來自“熱寂論”——一種把熱力學第二定律推廣到整個宇宙的一種理論。這種學說是否能在如此巨大的尺度上成立，在理論上還有疑問，何況在實踐中？也許，它仍需億萬年的證明。
其實，在十九世紀，對於熱寂說已有過兩個較為有影響的駁斥，一個是由玻爾茲曼提出的“漲落說”，另一個是恩格斯以運動不滅論在《自然辯證法》中所作的駁斥。
今天的科學界，對於宇宙的理解比以往更完整了，我們已經知道宇宙是不穩定的熱力學系統，並不像靜態宇宙模型所設想的那種平衡態，因而其熵亦無最大值，這也就是說，熱寂並不存在。所以我想，你對於宇宙因熵增而毀滅的恐慌不妨略去。
當然，這並不是說我們仰觀宇宙俯察人生時，就要無視熱力學第二定律，更不是面對系統的熵增時，人可以無所作為、無所事事。不，絕不是。
我以為，如果我們要想抗拒宇宙的熵增，就一定要為其不穩定的熱力學系統祈禱得到符合理想的能量穩定。如果我們要想抗拒地球的熵增，就一定要為其輸入規則與確定性，以得到符合理想的平衡穩定。
而如果我們要想抗拒人類社會本身的熵增，應該怎麼做呢？
人類的漫長曆史是一部征服大自然的歷史，人類在這樣的與天奮鬥中，從來崇尚生產力和生產效率，也是以高熵為代價的。
但是，如果我們要保持人類的可持續發展，就一定要警惕：高熵是有極限的，也是有刻度的。在一個不斷輸入效率的系統裡，要想保持至關重要、不可退卻意義上的低熵，只有努力輸入價值，尤其是平衡、和諧的價值觀。只有那樣，我們才可能是平衡的，才有可能反抗高熵的宿命，才有可能走向一個較為光明的未來。
看到你最後談到的那一句話，我想再補充幾句。
生命是有原罪的嗎？你也可以問，生命在何種情形下是有原罪的？你也可以問，什麼樣的生命是沒有原罪的？
我以為，你所論的原罪是建立在熱力學系統的熵增之上的，世界如此，人類社會如此，我們作為個體的人亦然。那麼，打破這種原罪論，避免“高熵主義”的發展觀，我們究竟能做什麼？
作為人類，不要一味征服，不要技術至上，不要無所敬畏、無所顧忌。作為國家，不要稱霸，不要炫耀野心，也不要輕誇崛起。
而作為個人——不要貪婪，不要雜亂，不要浮躁，不要一味索取。
布爾茲曼曾發現，一個宏觀熱力學系統的熵與它所包含的微觀態數量有關，所包含微觀態個數越多，系統的熵就越大。因為系統包含的微觀態數量越多，系統就越“混亂”。
讀到這一段，你會和我一樣心有所感吧？——也許人生也是如此。
生命原本是簡單純淨的，她加入自然的合唱原是一聲不絕如縷的低吟；生命原本是安然自足的，她去往的歷程原是一次不露痕跡的旅行。
我把人的心靈的確定性，稱之為“生命的負熵”——它是自然精神之所在，萬物本源之所是。我認為，只有當人以恆久、和諧、平靜為信仰，以學習、貢獻、對話為道路，以簡單、善意、純粹為原則時，才能打破原罪的宿命 。
當我們愈是簡單純淨，愈是安然自足，就愈可能遠離無序之熵，也就愈能從造物主那裡，得到生的祝福，並免於死的恐懼。
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作者：杜駿飛，南京大學教授，博士生導師
本文首發於微信公眾號“杜課”（ID：Dknju2016）
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