熱力學(xué)定律分為三類，一個(gè)孤立系統(tǒng)與外界既無能量交換也無物質(zhì)交換。這適合于宇宙，因?yàn)橛钪姘_萬象不存在什么“外界”。當(dāng)能量——而不是物質(zhì)——在系統(tǒng)與系統(tǒng)之間進(jìn)行交換就是第二種形式，即“封閉的熱力系統(tǒng)”。當(dāng)系統(tǒng)熵與外界環(huán)境熵的增加接近最大值時(shí)系統(tǒng)處于平衡，熵停止產(chǎn)生。實(shí)際上，地球和太陽都是封閉的熱力系統(tǒng)。還有一種系統(tǒng)形式——與外界既能交換能量也能交換物質(zhì)的開放系統(tǒng)。熵定律概念也能擴(kuò)大到這種開放系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中整個(gè)熵的交換必須區(qū)別兩個(gè)概念：1，出現(xiàn)在系統(tǒng)與環(huán)境之間交換的熵；2，系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的熵。這個(gè)熵必須是正數(shù)。

人總是要活動(dòng)的。從科學(xué)概念看，人類是一個(gè)符合熱力學(xué)定律的熱力學(xué)系統(tǒng)。我們從環(huán)境中吸收化學(xué)能形式（食物和氧）的能量（Q）,并通過散步、跑步，或做其他體力活動(dòng)做功（W）。按照第一定律，如果所有能量平衡（Q-W）后是正數(shù)，我們會(huì)增加一些體重。如果超重，我們應(yīng)該減少熱卡，或做更多的工作。盡管人類被經(jīng)常比作熱機(jī)，但我們?cè)谠S多方面更類似于燃料電池，是一個(gè)恒溫?zé)崃ρb置，除了做功我們還力爭(zhēng)保持恒溫。因此，通過化學(xué)反應(yīng)——食物與氧結(jié)合所釋放的能量，不僅被用于做功而且也可將熱傳遞到外界環(huán)境。

第一定律肯定適應(yīng)于人體的。一天中，如果通過食物氧化產(chǎn)生的熱卡超過身體支出的熱卡，這部分熱卡將主要以脂肪形式儲(chǔ)存在人體內(nèi)，一個(gè)健康的人體內(nèi)儲(chǔ)存能量平均大約是75000熱卡。如果我們不動(dòng)躺在床上，仍會(huì)有大約每天1000卡的速度釋放出熱量（每小時(shí)43卡）。不呈現(xiàn)熱力平衡狀態(tài)的宏觀系統(tǒng)也將依照第二定律自然地增加它的熵。緩慢地趨向更無序狀態(tài)并衰退且趨向一種惰性的平衡。因此，需要消耗一個(gè)恒定的功（熵產(chǎn)生）來避免宏觀系統(tǒng)迅速衰退進(jìn)入一個(gè)惰性平衡，并將其恢復(fù)到適當(dāng)狀態(tài)。動(dòng)物體通過吃、喝、呼吸，對(duì)植物而言，是通過吸收、合成與分解，來避免衰退。這個(gè)過程叫新陳代謝，即變化或交換。

與摩擦機(jī)械系統(tǒng)不同，開放熱力學(xué)系統(tǒng)在沒有熵增加的情況下是不能運(yùn)轉(zhuǎn)的。因此，生物體內(nèi)發(fā)生的循環(huán)過程，就像自然界其他生態(tài)循環(huán)一樣，之前將伴隨著一些熵的產(chǎn)生，在每個(gè)循環(huán)結(jié)束時(shí)，不論是這個(gè)系統(tǒng)還是系統(tǒng)周圍環(huán)境都不可能再完全準(zhǔn)確地回到它的初始狀態(tài)。當(dāng)一個(gè)生物體感到不安時(shí)，它的熵生產(chǎn)量會(huì)增加。但是，這個(gè)生物體系統(tǒng)會(huì)通過回復(fù)到某種狀態(tài)使其熵降低到最小值的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果體溫升高，身體衰退和壞死的速度會(huì)隨著身體內(nèi)大分子變性的增加而增加。在一定生理運(yùn)行范圍內(nèi)，體內(nèi)可作出反應(yīng)使體溫下降，熵降到最小。這個(gè)過程稱為負(fù)反饋。如果體溫超過生理運(yùn)行范圍，系統(tǒng)失去控制——便走向正反饋。

薛定諤提出了一個(gè)基本問題：一個(gè)生命有機(jī)體怎樣才能避開死亡？它是通過不斷從周圍環(huán)境吸取“井然有序”，并以其體內(nèi)的熵增值做為回報(bào)的方式來避開死亡的。這就是負(fù)熵。薛定諤認(rèn)為，按照波爾茨曼的公式如果Ω“是量度無序的量”，它的倒數(shù)1/Ω,可以看成是“量度有序的量”。因?yàn)?/Ω的對(duì)數(shù)是負(fù)Ω的對(duì)數(shù)，薛定諤就把波爾茨曼的公式改寫成-（熵）=KIn(1/Ω),薛定諤的公式告訴我們，負(fù)熵總是一個(gè)負(fù)數(shù)。重要的是人類不能吸收比他生命期生產(chǎn)出來的還要多的食物的方式，來使熵向相反的方向變化。維持我們生命的新陳代謝過程本身會(huì)產(chǎn)生熵，這個(gè)涉及不斷增加熵的生命過程應(yīng)是受熱力學(xué)第二定律支配的。生物體為免于自身死亡的抗?fàn)帲蛊浔仨殢乃耐饨绛h(huán)境中吸收高度有序的——低熵——物質(zhì)，用這些物質(zhì)去維持有序。反過來生物體因此要向外界環(huán)境釋放大量退化形式——高熵的物質(zhì)，這便是生命有機(jī)體為維持生存和進(jìn)化而進(jìn)行的高熵與低熵之間的交換。

第七，熵定律在知識(shí)領(lǐng)域中的作用

在日常生活中，現(xiàn)代人類確確實(shí)實(shí)耗費(fèi)了一定數(shù)量的能量用來獲得和傳播知識(shí)?？茖W(xué)數(shù)據(jù)的觀測(cè)、獲取、保存和一些查詢結(jié)果的傳播，需要做功，通過這些運(yùn)作過程，功被轉(zhuǎn)換成知識(shí)，因此，我們必須為獲得、積累和組織我們所儲(chǔ)備的知識(shí)而消耗能量，由此引起增熵。

隨著能量不斷地被吸收進(jìn)我們的信息收集運(yùn)作過程，知識(shí)體系的容量將不斷擴(kuò)張，變得越來越復(fù)雜，這時(shí)它又反過來從我們這里吸收更多的能量。隨著時(shí)間的推移，我們需要付出更多的努力，需要?jiǎng)佑酶嗟目茖W(xué)家和知識(shí)分子來推進(jìn)知識(shí)進(jìn)入更高的復(fù)雜層次。我們投入到某個(gè)系統(tǒng)的能量越來越多，而我們得到的產(chǎn)出越來越少，因?yàn)殡S著系統(tǒng)的熵的增加，這個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)日益膨脹，我們對(duì)它的不了解程度也在增加，經(jīng)濟(jì)學(xué)家稱這種現(xiàn)象為收益遞減率。對(duì)此，我們通過專業(yè)化的方式來抗?fàn)幹R(shí)的復(fù)雜化和高熵化，即把知識(shí)分成多個(gè)領(lǐng)域，使我們的投入關(guān)注力的領(lǐng)域越來越窄，以減少知識(shí)的復(fù)雜化、高熵化程度，但反過來又導(dǎo)致增加了各專業(yè)之間人們進(jìn)行信息交流的難度。

知識(shí)的早期形成過程像宇宙一樣：由最初集中、簡(jiǎn)單的低熵狀態(tài)向漫射、復(fù)雜的高熵狀態(tài)進(jìn)化。例如，早期的物理學(xué)定律都集中在牛頓的力學(xué)定律之中，后來引入電磁現(xiàn)象、熱和熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)、原子核物理學(xué)、量子力學(xué)和相對(duì)論、基本粒子物理學(xué)，直到最新出現(xiàn)的——愛因斯坦夢(mèng)想的一種可能將自然界所有4種力統(tǒng)一稱為“大統(tǒng)一理論”——弦理論。

不可逆過程概念也被應(yīng)用到我們知識(shí)的積累過程。隨著知識(shí)的擴(kuò)張，它的熵也不可逆的增加。因?yàn)槲覀儾豢赡苁刮覀兊闹R(shí)基礎(chǔ)——整個(gè)的基礎(chǔ)退回到過去，使我們的知識(shí)獨(dú)自到一個(gè)世紀(jì)前：不知道E=mc2,也不知道物質(zhì)轉(zhuǎn)化能量的技術(shù)。結(jié)果，我們所獲得的每一條只是，特別是有關(guān)自然界內(nèi)部運(yùn)作方式的知識(shí)，再加上該知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中所需要的知識(shí)都是一個(gè)從低熵到一個(gè)高熵的熱力學(xué)發(fā)展過程。應(yīng)用知識(shí)也將不可逆地改變我們的熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)。隨著時(shí)間的推移，應(yīng)用知識(shí)向我們索取的才智將越來越多。

知識(shí)的傳播就是教育。在現(xiàn)代社會(huì)里，教育系統(tǒng)在把我們的社會(huì)從一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)體向復(fù)雜實(shí)體的轉(zhuǎn)化中扮演了一個(gè)重要的角色。教育系統(tǒng)向一個(gè)簡(jiǎn)單、低熵的人類社會(huì)灌輸日益復(fù)雜的思想、程式和理論，使其轉(zhuǎn)變?yōu)楦哽?、?fù)雜的人類社會(huì)。我們投放到教育系統(tǒng)的能量越多，它就會(huì)擴(kuò)展得越大，變得越復(fù)雜。隨著教育系統(tǒng)產(chǎn)出的擴(kuò)大，社會(huì)的熵相應(yīng)遞增加。受過教育的人發(fā)明工具、機(jī)器和技術(shù)不僅能增加我們所生存的世界的復(fù)雜程度，而且甚至能增加我們生產(chǎn)更復(fù)雜工具、機(jī)器和技術(shù)的生產(chǎn)能力。例如過去用計(jì)算尺，現(xiàn)在用電子計(jì)算機(jī)。首先是科學(xué)家和工程師們變得依賴計(jì)算機(jī)。然后其他專業(yè)逐漸加入這個(gè)群體，經(jīng)濟(jì)學(xué)家、社會(huì)學(xué)家、政治學(xué)家和分析學(xué)家開始運(yùn)用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生越來越多的數(shù)字，或“有關(guān)統(tǒng)計(jì)表”。用通過民意測(cè)驗(yàn)、人員流動(dòng)、財(cái)政記錄、測(cè)量等得來的數(shù)據(jù)，開始建立復(fù)雜的社會(huì)模型：在經(jīng)濟(jì)學(xué)中建立“經(jīng)濟(jì)計(jì)量學(xué)”，在歷史學(xué)中建立“力量歷史學(xué)”和在行為學(xué)中建立“心理測(cè)量學(xué)”。

隨著知識(shí)的積累越多，知識(shí)的無序狀態(tài)就越明顯。我們的知識(shí)——已經(jīng)記錄在我們的大腦、書本、雜志、報(bào)紙、出版物和計(jì)算機(jī)里的——我們對(duì)自然、對(duì)我們自己，對(duì)我們的發(fā)明了解的所有知識(shí)，像其他自然過程一樣，也遵循無序漸增規(guī)律。隨著時(shí)間的推移，我們積累了越來越多的錯(cuò)誤信息。錯(cuò)誤信息并不總是能夠得到更正，自然而然，隨著報(bào)紙、雜志、書籍、計(jì)算機(jī)、收音機(jī)、電視以及所有記錄和傳播信息的媒體，這種偶爾出現(xiàn)的差錯(cuò)，知識(shí)領(lǐng)域的無序因此而被放大和傳播。我們的教科書也不例外。一些教科書出現(xiàn)實(shí)質(zhì)性錯(cuò)誤、誤傳科學(xué)基本概念，非?；靵y。錯(cuò)誤的范圍從單純的過于簡(jiǎn)單到嚴(yán)重程度升值連牛頓本人對(duì)他的定律的誤解都來自從書本上學(xué)來的“事實(shí)”。而且，這種無序狀態(tài)像“蛆”一樣繁殖，因?yàn)樵谖ɡ菆D上，越新的教科書與它的前輩——由掉進(jìn)錢眼的書商制作出來的產(chǎn)品——跟得越緊。造假丑聞包括一些最有聲望的高校、實(shí)驗(yàn)室和醫(yī)院，他們偽造實(shí)驗(yàn)結(jié)果，特別是在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

知識(shí)的無序從何而來？馬丁說知識(shí)的無序起源于高等教育。夏爾丹說“人的最基本的品質(zhì)，所有完美在于他的第二層次的悟性天賦。他不僅知道，而且知道他本人所知道的?！彪m然是否意識(shí)到“知道我們所知道”這一點(diǎn)固然意義深長，但是否意識(shí)到我們的基礎(chǔ)知識(shí)所處狀態(tài)，這比前者的意義重要得多，我們的知識(shí)不僅處在一個(gè)高熵狀態(tài)——無序——而且它的熵正在迅速增加，這正是我們現(xiàn)在應(yīng)該意識(shí)到的。

勞動(dòng)者2017年3月1日