华为的活力之源“熵减”中的熵是什么？（下）

我在《华为的活力之源“熵减”中的熵是什么？（上）》（见《科普时报》2019年8月9日第3版）一文中，初步介绍了熵的概念。毛姆在《人生的枷锁》中有一句名言：“打翻了牛奶，哭也没用，因为宇宙间的一切力量都在处心积虑要把牛奶打翻”，恰好点出了熵的精髓：打翻的牛奶回不到杯子里，破了的杯子也无法复原，水往低处流，时间过去不会重来，人死不能复生……

本篇继续往下谈。

华为的活力之源“熵减”中的熵是什么？（下）

文 | 陈思进

让我们再以剪头发为例吧。理发师为你修剪头发，那是一个把混乱变为秩序的过程。虽然你头上和脸上的熵减少了，但根据热力学第二定律，整体系统的熵必定上升：理发师要消耗热量才能动剪刀，要烧石化燃料才能提供电动剃刀所需的电，剪下来的头发混乱地散落在地，把它们扫起来需要使用更多的能量。

为什么宇宙要不断地更失序？而秩序注定越来越稀少呢？

其实，这个结果并不是由基本的物理定律推导出来的，而只是统计概率的问题：高熵状态的可能数量远胜于低熵状态。

目前，强有力的证据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断地增加，我们没有理由相信它会开始减少。由于混乱状态的可能数量远胜于秩序状态，宇宙必将朝向混乱状态演化，纯粹只是概率的问题。熵从宇宙大爆炸开始就不停地增加，尽管我们努力地维持生命中的秩序，却仍然被热力学第二定律所束缚，逐渐增加的混乱和宇宙的衰老是无法避免的命运！

不过，你可以这样想：如果秩序状态是如此难得，我们还在地球上就是一个奇迹了，应该心存感激。如果情况有时候失去控制，那也不过是宇宙必然的法则而已。

通俗简单地说，你可以把“熵”理解为“混乱的程度”。比如说整洁的房间，一个星期没有收拾过，变得混乱不堪，那么你就可以说这个房间的“熵”增大了；如果你把房间重新收拾整齐，那么“熵”就相对地减小了。

写到这儿，我有点儿饿了，吃块饼干吧。就在我一口一口把饼干吃到肚子里，舌尖感到“热力学的美味”的同时，我手上这块饼干的熵正在不断地增加，而它们的能量维持着我身体的熵，正好对应了本文的题目。对于我来说，此时，我身体的“熵减”之活力之源就是饼干……

生命就是个逆熵增的梦想过程，需要额外的能量输入（额外能量即是生命的动力）以企图延缓熵增。即便如此，任何的生命个体乃至族群最终都敌不过自然法则，即敌不过熵增。生命仅仅是短暂的对抗熵增，为此还不得不裹挟系统以外的能源，例如食物。一旦能源断了，生命也就只能加快熵增，进而化为尘粒。因此，任何生命（包括人类和动植物）都在为逆熵增（求能源以求生）而竞争，不时地合作也只是为了更优化其竞争力。

回到上篇开头时提到的，霍金认为黑洞并不是完全“黑”的，而是向外辐射能量，所以，黑洞必须有熵。这源自1970年霍金和彭罗斯共同合作的一篇论文，他们认为宇宙大爆炸开始于一个奇点，并且在大爆炸初期还会形成一些质量很小的黑洞。

霍金还提及黑洞的表面积只能随着时间增大，不能随时间减少，这就是“面积定理”，是通过微分几何严格证明的。它阻止了一件事，就是两个黑洞可以合并成一个，但是一个黑洞不能分裂成两个，因为那将使表面积减少。这“面积定理”是不是很耳熟呢？这不正是我这两篇文章一直讨论的——熵只能增不能减吗？而熵增定律，孤立系统中熵也是只能增加不能减少。

1973年的某一天，以色列裔美国理论物理学家雅各布·贝肯斯坦看到了霍金的“面积定律”，脱口而出：“这不就是熵吗？”他提出假设，如果我们想到全宇宙的熵仍然是增加的，那就得在黑洞中体现出熵来，既然黑洞面积也是只增不减，那么黑洞的表面积会不会就是黑洞的熵呢？

最初，霍金认为贝肯斯坦歪曲了他的原意。面积怎么会是熵呢？如果黑洞具有熵，那再根据热力学第三定律，黑洞就应该有温度，有温度就应该有热辐射，但这和当时人们理解的黑洞完全不同了。

不过，霍金经过冷静地思考之后自问，如果黑洞真的有温度呢？

霍金研究了两年，最终提出了他最重要的贡献——霍金辐射。黑洞确实有温度，并且存在热辐射。但随之而来的问题是，如果黑洞存在热辐射，黑洞就很有可能完全蒸发掉，那曾经被黑洞吸进去的所有物质的信息是否消失了呢？从而引发了一系列的信息是否守恒的大战（将另文详谈）。

写到此，忽然联想到我混迹多年的华尔街，就金融市场整体而言，正如电影《华尔街》里戈登先生所描述的：“这是个总和为零的游戏。一些人赢，一些人输。钱本身不会变多或变少，只不过从这个人的手里，转到了另一人的手里。”更准确地说，投机炒股不仅只是向庄家倾斜的零和游戏而已，还不断地制造了一个又一个“虚拟经济”泡沫，虚耗了大量的社会资源，正是热力学上有损无益的“熵增”现象。

犹如任正非所发现的那样，自然科学与社会科学有着同样的规律。企业发展的自然法则，也是熵由低到高，逐步走向混乱并失去发展动力。因而，他在考虑企业管理时，会把熵增作为一个重要视角，时刻为华为敲响警钟！

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