作者：老范
“大爆炸宇宙论”认为：在137亿年前，宇宙是由一个致密炽热的奇点一次大爆炸后膨胀形成的。奇点是体积无限小，密度无限大，温度无限高，时空曲率无限大的点。
爆炸之初，物质只能以中子、质子、电子、光子和中微子等基本粒子形态存在。宇宙爆炸之后的不断膨胀，导致温度和密度很快下降。随着温度降低、冷却、逐步形成原子、原子核、分子，并复合成为通常的气体。气体逐渐凝聚成星云，星云进一步形成各种各样的恒星和星系，最终形成我们如今所看到的宇宙。
1964年，美国贝尔电话公司的彭齐斯和威尔逊在装配卫星通讯天线时发现总有一种原因不明的“噪声”干扰。他们发现这是一种消除不掉的噪声辐射，相当于3.5Ｋ的温度。这种辐射不可能来自任何特定的辐射源，只能是一种宇宙辐射。后来，普林斯顿大学的迪克与他们共同确认这种宇宙背景辐射就是“原始火球”的残余辐射。这样，宇宙背景辐射就为大爆炸说提供了有力的依据。
那么，宇宙从温度无限高的状态，到最后会不会变成所有的地方温度都一样呢？宇宙的最终状态是什么呢？
德国物理学家克劳修斯根据热力学第二定律“熵增原理”提出“热寂说”，认为宇宙是一个孤立系统，随着时间的延续，最终整个宇宙将达到热平衡状态，也就是任何一个地方的温度是一样的。这一推论一经提出便引起了科学界和哲学界一百多年持续不断的争论。由于涉及到宇宙未来、人类命运等重大问题，因而它所波及和影响的范围已经远远超出了科学界和哲学界，成了人类关注的重大问题。这种悲观的“退化论”思想影响着很多人。至少到现在为止，也没有确切的证据证明“热寂说”的错误。那么克劳修斯的“熵增原理”是什么？为什么会提出“热寂说”呢？
一、认识熵
1、熵增原理
1864年，德国物理学家鲁道夫·克劳修斯首次提出熵的概念，用来表示任何一种能量在空间中分布的均匀程度，能量分布得越均匀，熵就越大。一个体系的能量完全均匀分布时，这个系统的熵就达到最大值。在克劳修斯看来，在一个系统中，如果听任它自然发展，那么，能量差总是倾向于消除的。让一个热物体同一个冷物体相接触，热物体将冷却，冷物体将变热，直到两个物体达到相同的温度为止。
熵增原理就是热力学第二定律。在热力学中，熵是用来说明热运动过程的不可逆性的物理量，反映了自然界出现的热的变化过程是有方向性的，是不可逆的。
1889年波尔兹曼在研究气体分子运动过程中，用统计的方法来研究气体的行为时，对熵首先提出了微观解释，后经普朗克·吉布斯进一步研究，解释更为明确，他们认为，在由大量粒子（原子、分子）构成的系统中，熵就表示粒子之间无规则的排列程度，或者说表示系统的混乱程度，越“乱”，熵就越大；越有序，熵就越小。
自然界是由物质和能量组成的。热力学第一定律是能量守恒定律，第二定律是熵增定律。
这两个定律告诉我们：宇宙的能量总和是个常数，总的熵是不断增加的。
宇宙中的能量总和一开始便是固定的，而且永远不会改变。这也就是说我们既不能创造能量，也不能消灭能量。我们能做的只是把能量从一种状态转化为另一种状态。世界上的一切都是由能量所生产的。世间万物的形态、结构和运动都不过是能量的不同聚集与转化形式的具体表现而已。一个人、一幢大楼、一辆汽车或一叶青草，都体现了从一种形式转化为另一种形式的能量。高楼拔地而起，青草的生产，都耗费了在其它地方聚集起来的能量。
比如我们烧掉一块煤，它的能量虽然并没有消失，但却经过转化随着二氧化硫和其它气体一起散发到空间中去了。虽然燃烧过程中能量并没有消失，但我们却再也不能把同一块煤重新烧一次来做同样的功了。热力学第二定律解释了这个现象。它告诉我们每当能量从一种状态转化到另一种状态时，我们会“得到一定的惩罚”。这个惩罚就是所谓的熵。
２、负熵
达尔文的进化论和熵理论是同一历史时期的两个重大科学发现，都对科学的发展起到了重大的推动作用，但是两者却事物演化规律上存在着矛盾。达尔文的进化论推翻了“神创论”和“物种不变论”和“跃变论”，《物种起源》是进化论的代表作，“物竞天择，适者生存”是大自然的演化密码，推动着物种从低级到高级，从简单到复杂，从无序到有序。这样的现象不是违背了“熵增定律”吗？
奥地利著名物理学家，量子力学创始人薛定谔于1944年在《生命是什么》一书中，从物理学家的眼光审视和研究了细胞，最后提出负熵的概念及其与生物生长进化的关系。在这本书中提出了他著名的论断：“生物赖以负熵为生”。他认为：一个生命有机体是在不断地熵增，当熵增到最大值的时候，那就是死亡。要摆脱死亡，就必须活着，唯一的办法就是从环境里不断汲取负熵去抵消体内正熵的增加，所谓负熵是指生命体通过吃、喝、呼吸等环节可使体内的熵减少，生物学上叫“新陈代谢”，只有通过输入“负熵”，输出“正熵”，才能保持身体的平衡，才能维持自己的有序状态，避免退化到无序的死亡状态。
薛定谔的对生命的解释，让科学家们终于也承认生命与世界上其它东西一样，也不能逃避熵定律的铁掌。哈罗德·布卢姆在一本叫《时光之箭与进化》的书中写道：“有机体的生长所体现的熵的微小的、局部的递减，都伴随着宇宙总熵的更大范围的熵增。”也就是，所有生物的存在都必须靠消耗食物来维持生命，而排泄物就是“正熵”，从短期来看，存在生态链的循环，如果把尺度拉到足够大，从长期来看，宇宙的总熵是增加的，最终趋于最大熵“热寂”状态（热平衡）。当然人类只是地球的过客，对于宇宙来说可有可无，只不过是宇宙缝隙中偶然盛开的一朵奇葩，短时间之内太阳和地球上的能量是可以满足人类需求的。
薛定谔的负熵理论连接了生物学与物理学对进化观点的鸿沟，并吸引了相当一部分物理学家在40年之后转而研究生命科学，开创了生物学研究的新局面。
