99 为什么房间不打扫会越来越乱：熵增原理

我们知道，一个房间如果不打扫，一定会变得越来越乱。抽象到一个物理系统，如果没有能量输入，就会变得越来越混乱。这其实可以总结为一条物理学原理：熵增原理。

熵增原理说的是，任何一个封闭的物理系统，它的熵永远不会自发减小。所谓熵，是描述一个物理系统混乱程度的物理量。

我们要如何定义一个系统的混乱程度呢？答案是微观态数。想象我们有两个玻璃杯A和B，以及一颗黄豆。现在我们要把黄豆放到玻璃杯里，很显然有两种选择，A或B。如果是两颗黄豆，还要把它们放到杯子里，我们有三种选择，全都在A或全都在B，或者一边一个。如果再多一个杯子C呢？简单算一算应该有6种选择。这个例子，其实就是微观态数。微观态数指的是一个系统可能存在的状态的数量。

现在把微观态数的概念运用在物理学系统上。譬如，我们来研究一些气体。气体其实是大量的气体分子以相对自由的状态分布在空间中。气体分子都在做着相对随机的、杂乱无章的运动。分子的运动有快有慢，运动速度快的能量就高，运动速度慢的能量就低。我们可以把气体分子的数量类比为前述案例中黄豆的数量，把气体分子可能存在的能量的状态数类比于玻璃杯的个数。那熵的概念就比较清楚了。很显然，气体中的分子数量越多，气体系统就显得越混乱。并且气体温度越高，分子运动的速度越快，就代表气体可能存在的能量状态越多，气体也就越混乱。

熵增原理说的是，一个封闭系统里，它的熵永远无法自发减小，就跟一间不打扫的房间是绝无可能自发变得干净一样。这告诉我们，如果要让一个系统的混乱程度减小，就必须输入能量，要对这个系统做功，譬如你要花力气去打扫房间，房间才能变得整洁。

熵增原理也叫热力学第二定律。热力学第二定律有好几种表述，熵增原理的描述属于微观描述。热力学第二定律的宏观描述说的是，热量无法自发地从低温物体传导至高温物体。这个生活经验我们是很清楚的，冰棍放在冰箱外，一定会融化。融化的冰棍放在冰箱外，不会自发地凝固。

根据熵增原理的推理，有一个学说，叫热寂说。说的是宇宙最终的命运是混乱程度达到极大，不会有任何秩序。宇宙里现在有的天体星辰都将不复存在，变成一片混沌。这个理论说得对吗？未必，因为宇宙是在膨胀的，并且根据前文所述，宇宙的膨胀是因为有暗能量的输入，既然有能量的输入，宇宙就不能被认为是个封闭系统，便不满足熵增原理所描述的情况。因此，宇宙的未来具体会怎样，未必如热寂说描述的那么悲观。