11.特殊之处会出现什么（1/2）

为何高高的松树

与灰白的白杨

枝丫纠缠在一起

为我们提供如此甜美的阴凉？

为何流水

在湍流中

创造了生机勃勃的漩涡？

推动世界的不是能量，而是熵

在学校里，我被告知让世界运转的是能量。我们需要获得能量，比如从石油、太阳或核能那里。能量使机器运转，让植物生长，让我们每天早上起来充满活力。

但还有些东西没有被考虑进去。我在学校里还被告知，能量是守恒的，它既不会被创造，也不会被毁灭。如果它是守恒的，为什么还需要不断补充呢？为什么我们不能一直使用相同的能量？

真相是有很多能量，而且没有被消耗掉。世界运转需要的不是能量，而是低熵。

能量（无论是机械能、化学能、电能还是势能）都会把自己转化为热能，即热量，它会传到冷的物体。但要想把它取回来，重新用来让植物生长，或驱动发动机，这样的免费方式并不存在。在这个过程中，能量保持不变，但熵增加了，熵无法回转。这是热力学第二定律要求的。

让世界运转的不是能源，而是低熵源。没有低熵，能量会稀释成相同的热量，世界会在热平衡态中睡去——过去与未来不再有分别，一切都不会发生。

在地球附近，我们有着丰富的低熵源——太阳。太阳给我们送来炙热的光子，然后地球向黑暗的天空辐射热量，发射冷的光子。输入的能量与输出的能量大致相等，因此，在交换过程中，我们并没有得到能量（在交换过程中得到能量对我们而言是灾难性的，将会导致全球变暖）。但对于每个到来的热光子，地球会发射十个冷光子，因为来自太阳的一个热光子与地球发射的十个冷光子具有相同的能量。一个热光子比十个冷光子具有的熵更少，因为一个（热）光子状态的数量比十个（冷）光子状态的数量要少。因而，太阳对我们而言，是个丰富且持续不断的低熵源。我们拥有充足的低熵可以使用，能够让动植物成长，让我们建造汽车与城市，以及思考和写书。

太阳的低熵来自何处呢？原来，太阳诞生于一个熵更低的状态，形成太阳系的原始星云甚至有着更低的熵，如此，一直向过去追溯，直到宇宙最初极低的熵。

正是这个熵的增加驱动了宇宙的伟大故事。

但宇宙熵的增加并不迅速，不像盒子里的气体突然爆炸那样，它是渐进的，需要时间。即便有个巨大的汤勺，要搅拌宇宙这样大的东西，也需要时间。首先，宇宙熵增加的路上有很多阻碍和关闭的门，只有经历极大的困难才能出现通道。

比如，一堆木头如果放着不管，可以存在很久。它不处于熵最大的状态，因为构成它的元素——比如碳和氢——以一种非常特殊的方式（有序的）结合在一起，从而形成木头。如果这些特殊的结合破裂了，熵就会增加。这就是木头燃烧时会出现的情况：这些元素会从构成木头的特殊结构中脱离，熵大幅增加（事实上，燃烧是个显著的不可逆过程）。但木头不会自己燃烧起来，它会在低熵状态维持很久，直到有东西打开一扇门，让它进入更高熵的状态。一堆木头就像一副牌，处于不稳定状态，但除非有某样东西让它进入更高熵的状态，否则它不会瓦解。比如说，这种东西可以是一根火柴点燃的火焰，这个过程会开启一个通道，木头可以由此进入更高熵的状态。

有些阻碍的情况存在，进而减缓整个宇宙熵的增加。例如，在过去，宇宙基本上是一大片氢，氢会结合为氦，氦比氢的熵要高。但这一情况的出现需要开启一个通道：得有星星燃烧，让氢燃烧成为氦。什么会使星星燃烧呢？这就需要另一个熵增加的过程——环行星系的氢云引力造成的收缩。收缩的氢云比分散的氢云具有更高的熵1，但氢云太大了，需要数百万年才能收缩。只有集中起来以后，它们才能加热到某个点，引发核聚变过程。引燃核聚变为熵的进一步增加打开了大门：氢燃烧为氦。