1.14 熵是什么？是表示杂乱的量吗？

人的活动遵守U分布，受到身体活动这一有限资源（能量普遍化的产物）的限制。这意味着，我们是在自然法则无形之手的支配下开展活动的。

以能量带来的制约为研究对象的科学体系称为热力学。热力学在人类活动方面也可以成立，这不足为奇。

热力学中存在3个基本定律。

热力学第零定律，指系统中存在“温度”的概念。也就是说，东西有冷、热之分。前面说过，人类活动中也能导入温度的概念，也有冷、热之分。

热力学第一定律，是能量守恒定律。前面说过，宇宙中所有变化的资源——能量的总量是保持不变的。人的活动也受到能量普遍化的产物，即“身体活动”这个总资源的限制。

热力学第二定律，是熵增定律。该定律也适用于人的活动（热力学第三定律也为人所知，但这是很久之后才追加的一条，定律的普遍性也比其他定律低，因此这里不做解释），我们后面再做说明。

先解释一下“熵”这个词吧。

熵这个概念，最初由德国的物理学家鲁道夫·克劳修斯在19世纪后半叶提出，用以表述“热”这种奇妙的物质性质。后来，奥地利的物理学家路德维希·玻尔兹曼明确揭示了熵与原子运动的统计关系。

我们一般认为，熵表示的是对象体系的“杂乱”“无序”和“随机”（实际上这是不正确的，关于这一问题将在后面进行说明）。

我们还进一步明确，这种“杂乱”会一直增加，绝不会减少。打个比方，如果自己的桌子上乱七八糟，无法整理，有人就会找借口说，“熵会增加，无计可施”。

全宇宙的熵也会不断增加，于是有人就悲观地预测，宇宙早晚会越来越乱，最终变成一个完全杂乱、随机的“死亡世界”。

德国生理学家、物理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹最先提出了这个预测，并称之为“热死亡”。但是，这又和现实相矛盾——宇宙从起源至今的140亿年间，形成了地球、丰富多样的自然秩序和生态系统。因此，自古以来，关于熵的解释就争论不断。

实际上，将熵增的世界视作“随机无序的世界”“死亡世界”的观点，是对熵增的很大误解。熵是衡量“杂乱无序”的尺度，因此在很多人的印象中，熵增的世界中都是随机的噪音。在这个由随机数创造的杂乱的世界上，美丽地球的自然秩序和生物活力被毁灭殆尽，只剩“沉默和噪音”。打个比方，以前的电视把模拟信号转换为图像，播放结束后，屏幕上会出现雪花，也就是变成了只有白噪音的世界。所谓白噪音，指的是所有频率（频带）的噪音均匀重叠在一起所产生的噪音，可以说是一种非常不规则的噪音。这就是最杂乱无序的终极世界——“死亡世界”的样子。

但是，熵一旦增加就会变成白噪音世界的观点是错误的。

只要做一个统计分布图，真相就会一目了然。如果将白噪音世界中杂乱的物质分子做成频率分布图，结果就会呈现正态分布（参照图1-3），而不是U分布。在噪音均匀的状态下，熵比较低。

熵大的状态，指的是更加自由、大胆地分配资源（能量）的世界。而随机均匀的世界，指的是完全相反的低熵状态。也就是说，比起吊钟形的正态分布，U分布状态下的熵更大。实际上，熵最大的分布就是玻尔兹曼分布（U分布），这是要在统计力学课堂上最先学习的基础知识。

在本章的前半部分，我们对比了正态分布和U分布。实际上，图1-3中所示的U分布世界，才是熵很大的状态。比起正态分布，那是一个更加参差不齐的斑点状世界，是从限制中解放出来，自由反复地调配资源的世界。唯一受到限制的是总资源，即总能量。

因此，熵不应该像以往一样被视作衡量“杂乱”“无序”的尺度，而应该理解为衡量“自由”的尺度。至少这样理解不会产生误会。

随着时间的流逝，宇宙逐渐从大爆炸，即诞生时期的藩篱（均匀性）中解放出来，偏离正态，趋向自由。实际上，在思考人类活动的熵时，将熵视作衡量“自由”的尺度至关重要。