有了这个定理之后,我们就可以看出熵减不仅可以来自于系统外部,还可以来自于内部,热力学第二定理不会使世界热寂。当年的麦克斯韦妖被降住了,因为它只是麦克斯韦凭空想象出来的来自主观世界的小妖精,法力太浅。这四种力是来自真实的客观世界的大魔头,将永远主宰宇宙。
所谓能源就是宇宙当中的对称性破缺,我们平常所说的能源是指容易被人利用的对称性破缺。消耗能源的过程产生熵减,人需要不断地从外界寻找能源,那么能源的最终来源是什么呢?是万有引力、电磁力、强核力和弱核力。
四、各种属性都是麦克斯韦妖
理想的热力学状态在现实世界中是不存在的,任何物质都有很多属性,包括这四种力,还包括很多其他属性,这些属性都会或多或少地影响系统运动和相互作用的结果,促使复杂的、非平衡的系统出现。物质的各种化学性质,非生物的辐射、发光、动能守恒、量子力学特性、范德瓦尔斯力等所有物理性质,生物的生长、新陈代谢、再生、趋光、繁殖、变异等生物属性,人类的智慧以及好奇、追求荣誉、意志力、嫉妒、懒惰等社会属性也都可以是世界向复杂的、非平衡方向进化的动力,因为它们都可能带来稳定的对称性破缺。总之,我们在认识世界的过程中发现的所有的物质系统的各种属性都可能是世界向复杂的、非平衡方向进化的动力。
定理:物质的各种属性都可能是世界向复杂的、非平衡方向进化的动力。
这样看来世界上到处是妖怪,但如果它们所起的作用是推动世界的进化,就不应该把它们称为妖怪,而应该看作正神。既然世界上有这么多进化的动力,那么简单物质系统相互作用,一定能产生复杂系统,平衡系统相互作用一定会产生非平衡系统。同时,物质系统越复杂,系统的属性就越多,复杂化的动力就越多,这样世界进化的速度就越来越快。
上面两个定理指出了世界进化的动力来源,但这些动力并不是在任何时候都能起作用,起作用时作用的大小也会变化。例如,引力会使物质聚集,但宇宙一直在膨胀;化学键会促进化合物的形成,但也会使化合物分解;人的智慧有可能促进社会发展,也可能制造灾难。那么这些动力到底能不能推动世界的进化呢?一定能,因为世界的进化是一个可见的事实。虽然退化一直存在,但世界总的趋势是进化。这些动力在什么时候,在什么条件下会推动进化,在什么条件下不能推动世界进化呢?这就很复杂了,其实每一门科学都在研究这个问题。每一个系统都处于不断的进化和退化过程中,有时进化占优势,有时退化占优势。不过有一点是确定的,当我们看到某个系统处于稳定状态时,就说明这时进化和退化的速度相等了。
五、进化的最重要的动力
世界经常处于稳定状态,也经常发生进化和退化的跃迁。这些跃迁的原因很多,其中最主要的原因是正反馈和负反馈的作用。
正反馈和负反馈都很难形成,尤其是正反馈很难形成,需要很多特定的条件,这些特定的条件都是各种物质系统的属性。由于复杂的物质系统与简单物质系统相比,属性更加丰富多样,所以在复杂物质系统内部和复杂物质系统之间更容易形成正反馈和负反馈。新的负反馈可以使系统产生新的稳定的功能,新的正反馈可以使系统出现新的突变,包括创造生命、人类和社会系统。所以复杂系统与简单系统相比,进化的速度更快。
在进化过程中,生物不断产生出各种新的器官和功能。大脑是各种器官当中的一种,智能是各种生物功能中的一种。所有的生物功能都可以是进化的动力,智能也可以是进化的动力,而且智能已经成为创造复杂和有序的最重要的动力。
六、对进化的信仰
前面这两个定理指出世界有进化的动力,但并不否认世界有退化的趋势,那么这些进化的动力能否彻底避免宇宙的死亡呢?如果宇宙永远膨胀下去,未来所有恒星上的热核反应都将逐渐停止,留下的将是各种各样的宇宙“熔渣”——黑矮星、中子星和黑洞,而宇宙的背景辐射温度将不断下降,以至于无限地趋近于绝对零度(S.温伯格.宇宙最初三分钟[M].张承泉等译.北京:中国对外翻译出版公司,2000,119.),最终达到一种“冷寂”。宇宙另一种可能的状态是,当膨胀达到最高点,背景辐射的温度降到最低,此时宇宙开始收缩,温度又重新上升。当宇宙不断收缩至愈来愈接近它的最后阶段时,环境条件同大爆炸后不久起支配作用的那些条件越来越相似,宇宙又重新回到处于“热寂”状态的基本粒子“羹汤”状态。这实际上是一个反演过程。在宇宙暴缩的最后时刻,引力成为占绝对优势的作用,所有的物质都将因挤压而不复存在,包括时空本身在内的一切有形的东西统统将被消灭,只剩下一个时空奇点。(P.戴维斯.宇宙的最后三分钟[M].傅承启译.上海:上海科学技术出版社,1995,93.)无论宇宙最后出现哪一种状态,其结果对人类来说都将是灭顶之灾。
其实,大家都知道,即使世界真的会走向死亡,那也是几十亿,甚至几万亿年以后的事情,没有几个人真正关心这种事。问题的关键在于,世界退化的趋势如果是普遍规律,那么也将主宰我们日常生活中的很多事物。我们的社会是否会越来越混乱,人性是否会越来越堕落,科学技术能否持续发展,人类现代文明是否会把我们引入深渊?有了前面这两个定理,我们就可以相信世界既有自发的退化趋势,也有自发的进化趋势,退化不是世界的宿命。