我在《華為的活力之源“熵減”中的熵是什么？（上）》（見(jiàn)《科普時(shí)報》2019年8月9日第3版）一文中，初步介紹了熵的概念。毛姆在《人生的枷鎖》中有一句名言：“打翻了牛奶，哭也沒(méi)用，因為宇宙間的一切力量都在處心積慮要把牛奶打翻”，恰好點(diǎn)出了熵的精髓：打翻的牛奶回不到杯子里，破了的杯子也無(wú)法復原，水往低處流，時(shí)間過(guò)去不會(huì )重來(lái)，人死不能復生……
本篇繼續往下談。
華為的活力之源“熵減”中的熵是什么？（下）
文 | 陳思進(jìn)
讓我們再以剪頭發(fā)為例吧。理發(fā)師為你修剪頭發(fā)，那是一個(gè)把混亂變?yōu)橹刃虻倪^(guò)程。雖然你頭上和臉上的熵減少了，但根據熱力學(xué)第二定律，整體系統的熵必定上升：理發(fā)師要消耗熱量才能動(dòng)剪刀，要燒石化燃料才能提供電動(dòng)剃刀所需的電，剪下來(lái)的頭發(fā)混亂地散落在地，把它們掃起來(lái)需要使用更多的能量。
為什么宇宙要不斷地更失序？而秩序注定越來(lái)越稀少呢？
其實(shí)，這個(gè)結果并不是由基本的物理定律推導出來(lái)的，而只是統計概率的問(wèn)題：高熵狀態(tài)的可能數量遠勝于低熵狀態(tài)。
目前，強有力的證據指出宇宙起源于宇宙大爆炸，大爆炸那一刻的熵是最低的，而之后宇宙的熵便不斷地增加，我們沒(méi)有理由相信它會(huì )開(kāi)始減少。由于混亂狀態(tài)的可能數量遠勝于秩序狀態(tài)，宇宙必將朝向混亂狀態(tài)演化，純粹只是概率的問(wèn)題。熵從宇宙大爆炸開(kāi)始就不停地增加，盡管我們努力地維持生命中的秩序，卻仍然被熱力學(xué)第二定律所束縛，逐漸增加的混亂和宇宙的衰老是無(wú)法避免的命運！
不過(guò)，你可以這樣想：如果秩序狀態(tài)是如此難得，我們還在地球上就是一個(gè)奇跡了，應該心存感激。如果情況有時(shí)候失去控制，那也不過(guò)是宇宙必然的法則而已。
通俗簡(jiǎn)單地說(shuō)，你可以把“熵”理解為“混亂的程度”。比如說(shuō)整潔的房間，一個(gè)星期沒(méi)有收拾過(guò)，變得混亂不堪，那么你就可以說(shuō)這個(gè)房間的“熵”增大了；如果你把房間重新收拾整齊，那么“熵”就相對地減小了。
寫(xiě)到這兒，我有點(diǎn)兒餓了，吃塊餅干吧。就在我一口一口把餅干吃到肚子里，舌尖感到“熱力學(xué)的美味”的同時(shí)，我手上這塊餅干的熵正在不斷地增加，而它們的能量維持著(zhù)我身體的熵，正好對應了本文的題目。對于我來(lái)說(shuō)，此時(shí)，我身體的“熵減”之活力之源就是餅干……
生命就是個(gè)逆熵增的夢(mèng)想過(guò)程，需要額外的能量輸入（額外能量即是生命的動(dòng)力）以企圖延緩熵增。即便如此，任何的生命個(gè)體乃至族群最終都敵不過(guò)自然法則，即敵不過(guò)熵增。生命僅僅是短暫的對抗熵增，為此還不得不裹挾系統以外的能源，例如食物。一旦能源斷了，生命也就只能加快熵增，進(jìn)而化為塵粒。因此，任何生命（包括人類(lèi)和動(dòng)植物）都在為逆熵增（求能源以求生）而競爭，不時(shí)地合作也只是為了更優(yōu)化其競爭力。
回到上篇開(kāi)頭時(shí)提到的，霍金認為黑洞并不是完全“黑”的，而是向外輻射能量，所以，黑洞必須有熵。這源自1970年霍金和彭羅斯共同合作的一篇論文，他們認為宇宙大爆炸開(kāi)始于一個(gè)奇點(diǎn)，并且在大爆炸初期還會(huì )形成一些質(zhì)量很小的黑洞。
霍金還提及黑洞的表面積只能隨著(zhù)時(shí)間增大，不能隨時(shí)間減少，這就是“面積定理”，是通過(guò)微分幾何嚴格證明的。它阻止了一件事，就是兩個(gè)黑洞可以合并成一個(gè)，但是一個(gè)黑洞不能分裂成兩個(gè)，因為那將使表面積減少。這“面積定理”是不是很耳熟呢？這不正是我這兩篇文章一直討論的——熵只能增不能減嗎？而熵增定律，孤立系統中熵也是只能增加不能減少。
1973年的某一天，以色列裔美國理論物理學(xué)家雅各布·貝肯斯坦看到了霍金的“面積定律”，脫口而出：“這不就是熵嗎？”他提出假設，如果我們想到全宇宙的熵仍然是增加的，那就得在黑洞中體現出熵來(lái)，既然黑洞面積也是只增不減，那么黑洞的表面積會(huì )不會(huì )就是黑洞的熵呢？
最初，霍金認為貝肯斯坦歪曲了他的原意。面積怎么會(huì )是熵呢？如果黑洞具有熵，那再根據熱力學(xué)第三定律，黑洞就應該有溫度，有溫度就應該有熱輻射，但這和當時(shí)人們理解的黑洞完全不同了。
不過(guò)，霍金經(jīng)過(guò)冷靜地思考之后自問(wèn)，如果黑洞真的有溫度呢？
霍金研究了兩年，最終提出了他最重要的貢獻——霍金輻射。黑洞確實(shí)有溫度，并且存在熱輻射。但隨之而來(lái)的問(wèn)題是，如果黑洞存在熱輻射，黑洞就很有可能完全蒸發(fā)掉，那曾經(jīng)被黑洞吸進(jìn)去的所有物質(zhì)的信息是否消失了呢？從而引發(fā)了一系列的信息是否守恒的大戰（將另文詳談）。
寫(xiě)到此，忽然聯(lián)想到我混跡多年的華爾街，就金融市場(chǎng)整體而言，正如電影《華爾街》里戈登先生所描述的：“這是個(gè)總和為零的游戲。一些人贏(yíng)，一些人輸。錢(qián)本身不會(huì )變多或變少，只不過(guò)從這個(gè)人的手里，轉到了另一人的手里?！备鼫蚀_地說(shuō)，投機炒股不僅只是向莊家傾斜的零和游戲而已，還不斷地制造了一個(gè)又一個(gè)“虛擬經(jīng)濟”泡沫，虛耗了大量的社會(huì )資源，正是熱力學(xué)上有損無(wú)益的“熵增”現象。
猶如任正非所發(fā)現的那樣，自然科學(xué)與社會(huì )科學(xué)有著(zhù)同樣的規律。企業(yè)發(fā)展的自然法則，也是熵由低到高，逐步走向混亂并失去發(fā)展動(dòng)力。因而，他在考慮企業(yè)管理時(shí)，會(huì )把熵增作為一個(gè)重要視角，時(shí)刻為華為敲響警鐘！
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