一、化学键是麦克斯韦妖

前文《玻尔兹曼关系式和热力学第二定理带来的矛盾》（看懂世界网站taijievolutionism.cn/专题论文/2系统论/2.5批判热力学第二定理）提到，麦克斯韦妖即使不消耗能量，也必须消耗外来的信息，所以它不是解决热力学第二定理与客观事实矛盾的方法。那么，有没有不消耗能量和外来信息的麦克斯韦妖呢？有。设想在装有隔板的盒子的两侧各有一个氧原子，把盒子中间的隔板拿开以后，如果这两个氧原子服从玻耳兹曼关系式的推理2，那么它们不会稳定地同时停留在盒子的同一侧，而是会经常保持一边一个的状态。但事实上它们肯定不会一边一个，一定会很快结合成一个氧分子。也就是说容配数最大的状态不是稳定状态，对称性破缺自发地出现了。这种对称性破缺的出现既不消耗能量，也不消耗外来信息，即不需要外界输入负熵，这是一个自发的熵减过程。

是什么力量破坏了玻耳兹曼关系式的推论2？是化学键。化学键就是一个麦克斯韦妖，它可以区分不同的原子，氧原子的化学键“认识”其他的氧原子，也“认识”氢原子、铁原子等。这种“认识”意味着其中包含信息和负熵，但不是从系统外部输入的，也没有智能。

气体分子之间没有电磁力，所以它们会趋向平衡结构。但液体和固体就不同了，水分子的电荷有极性，其他液体和固体也都是靠电磁力把分子聚集在一起。当温度足够高的时候，分子才会挣脱束缚，变成气体。当你把若干个液态水的分子放在盒子里时，它们不会自发地在上下均匀分布。即平衡状态的微观状态数是零，系统会永远保持对称性破缺的状态。

有位著名学者认为，麦克斯韦的思想实验中所提到的小球都是指气体分子，不能指其他分子，它们之间没有电磁力。但我认为，如果只考虑气体分子，那么麦克斯韦的这个思想实验就没有普遍性，因而其结论就不能推广到整个宇宙，就不能作为讨论宇宙热寂说的依据。如果我们要讨论整个宇宙的问题，那么我们设想的思想实验中的对象就应该具有普遍性，能代表任何物质，具有物质的各种属性。

二、普里戈金混淆了平衡与稳定的概念

普里戈金在谈到温度梯度和浓度梯度作为引起流的“广义力”时，没有意识到这两个“力”是非常特殊的力，与其它引起流的力不同。其他力都可能带来非平衡，只有这两个力不能带来非平衡。普里戈金把这两个力作为力的代表，认为化学力为零时的平衡与热平衡是同一种平衡（[比]伊·普里戈金,[法]伊·斯唐热.从混沌到有序——人与自然的新对话[M].曾庆宏,沈小峰译.世纪出版集团,上海译文出版社,2005:136.），这是完全错误的。普里戈金没有区分平衡与稳定的概念，要区分这两个概念首先需要有确切的定义，在《玻尔兹曼关系式及其推论》（看懂世界网站taijievolutionism.cn/专题论文/2系统论/2.5批判热力学第二定理）中已给平衡下过定义，简单说平衡是指熵增。所谓稳定可以作如下定义。

定义：稳定是指某个变量关于时间的一阶导数为零的状态。

化学力为零时的状态是一种稳定状态，不是平衡状态，因为这时可能已经完成了熵减和结构复杂化的过程。稳定与系统适应环境相联系（详见：看懂世界网站taijievolutionism.cn/专题论文/3揭开生命之谜/3.5幸存主义/生物和社会组织的幸存）。为了便于记忆，可以简单地写作：

平衡=熵增

稳定=适应环境

在刚才的例子中，氧原子结合成氧分子以后，处于化学力为零的稳定状态，而这个结合的过程是熵减和结构复杂化的过程，所以这种稳定状态是一种非平衡状态。我们的体温维持在36.5摄氏度左右，一生都很稳定，但我们的体温多数时候都高于或低于环境温度，这是一种非平衡状态。世界非平衡的动力就是各种力，而普里戈金认为，所有的力都会造就平衡，就像温度梯度和浓度梯度一样，这样他就否定了世界进化的动力，于是只能从系统的外部寻找进化的动力了。

三、四种力都是麦克斯韦妖

化学键是一种电磁力，除了电磁力之外，万有引力、强核力和弱核力也都会破坏玻耳兹曼关系式的推论2，它们都是麦克斯韦妖。我们可以把地球周围的空间划分为若干网格，地球占据其中一个格。地球由很多物质组成，这些物质没有在这些网格中均匀分布，而是集中在一起，从容配数的角度看，这种状态的存在概率几乎为零。是什么力量把它的存在概率从零提高到100%的呢？是万有引力。

图1.2 地球的组成物质不会在空间均匀分布

方励之指出，宇宙的膨胀会导致温差的出现，且宇宙膨胀是引力理论的结果，所以引力理论与热力学结合就可以解释世界的进化。另一个原因是自引力系统的热容为负值，负热容物质与正热容物质共存，会导致温差的不断扩大（方励之.宇宙为何不热死[J].自然辩证法研究,1988(1):15-21.）。但方励之只看到引力的作用，没有考虑电磁力、强核力和弱核力。由于进化就是复杂化，所以得到以下定理。

定理：万有引力、电磁力、强核力和弱核力是世界向复杂的、非平衡方向进化的动力。

热力学第二定理指出了世界退化的必然性，玻耳兹曼原理指出了世界退化的根源，而现在提出的这个定理指出了世界进化的必然性和进化的根源。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。

七、百炼成钢

  在研究能量的各种运动转换时，往往可以忽略各种力和物质属性的影响，在这个条件下热力学第二定理和玻耳兹曼关系式是正确的。在这个前提下，认为每一个微观状态的存在概率相同，并以此说明能量平衡的本质是可以的。

但把热力学第二定理无条件地推广到所有物质领域是错误的。玻耳兹曼关系式把能量与物质的本质联系起来了，这个联系很正确，而且意义重大。但很不幸，这种联系也把人们引入歧途，人们把它和热力学第二定理联系起来，并把热力学第二定理在物质领域进行无条件推广，认为非生物、生物和社会领域的退化都是必然的趋势，这真可称为是一个划时代的历史误区。

  历史总是在曲折中前进，曲折的经历往往能给人带来更多的见识，所谓“见过不如干过，干过不如错过”，物极必反，百炼成钢。人们在误区中走得越远，教训就越深刻，给人的启发也就会越深刻。