1850年，克劳修斯在《论热的动力和能由此推出的关于热学本身的定律》论文中提出了能量守恒原理也就是热力学第一定律，经过不断发展。能量守恒原理表述为一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少。总能量为系统的机械能、热能及除热能以外的任何内能形式的总和。

在热力学第一定律问世后，人们认识到能量是不能被凭空制造出来的，所以第一类永动机被宣告破产，于是有人提出，设计一类装置，从海洋、大气乃至宇宙中吸取热能，并将这些热能作为驱动永动机转动和功输出的源头，这就是第二类永动机。

此时，牛顿经典力学的一些局限性也暴露了出来，比如牛顿经典力学认为力学过程是可逆的，可逆性是指时间反演，即过程按相反的顺序进行。在经典力学的运动方程中，把时间参量 t换成-t，就意味着过程按相反的顺序历经原来的一切状态，最后回到初始状态。

恰逢此时，1850年，克劳修斯和开尔文在热力学第一定律建立以后重新审查了卡诺定理，意识到卡诺定理必须依据一个新的定理。

在1824年的时候，法国青年工程师卡诺就利用“永动机不可能实现的”观念研究了一种理想热机的效率,这种热机的循环过程叫做“卡诺循环”。由此提出了卡诺原理：不可逆热机的效率总是低于在同样两个热源间工作的可逆热机的效率，在两个热源间工作的一切可逆热机都具有相同的效率。

由此卡诺成为了带一个提出热功转换的人，卡诺定理也促成了热力学第一定律的诞生。

英国物理学家开尔文在研究卡诺和焦耳的工作时，发现了某种不和谐：按照能量守恒定律，热和功应该是等价的，可是按照卡诺的理论，热和功并不是完全相同的，因为功可以完全变成热而不需要任何条件，而热产生功却必须伴随有热向冷的耗散。

开尔文

所以他在1849年的一篇论文中说：“热的理论需要进行认真改革，必须寻找新的实验事实。”同时代的克劳修斯也认真研究了这些问题，他敏锐地看到不和谐存在于卡诺理论的内部。他指出卡诺理论中关于热产生功必须伴随着热向冷的传递的结论是正确的，而热的量（即热质）不发生变化则是不对的。

克劳修斯在1850年发表的论文中提出，在热的理论中，除了能量守恒定律以外，还必须补充另外一条基本定律：“没有某种动力的消耗或其他变化，不可能使热从低温转移到高温。“这个定律被称为热力学第二定律。而热力学第二定律则与力学过程的可逆性相矛盾。

克劳修斯在 1854 年的随笔《关于热的力学理论的第二基础定理的一个修正形式》提出了新的物理量来解释这种现象，,1865 年正式命名为熵,以符号S表示。

克劳修斯从热机的效率出发，认识到正转变（功转变成热量）可以自发进行，而负转变（热量转变成功）作为正转变的逆过程却不能自发进行。负转变的发生需要同时有一个正转变伴随发生，并且正转变的能量要大于负转变，这实际是意味着自然界中的正转变是无法复原的。

由此克劳修斯提出了热力学第二定律的又一个表述方式，也被称为熵增原理，那就是：不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。在自然过程中，一个孤立系统的总混乱度（即“熵”）不会减小。

简而言之就是孤立系统的熵永不自动减少，熵在可逆过程中不变，在不可逆过程中增加，可以说非常鲜明地指出了不可逆过程的进行方向。说明经典力学的可逆性并不适用于所有情况，它只在有普遍的力学原理做保证的情况下才准确，热运动就是一个不可逆的过程。

熵增定律被认为是让全宇宙都绝望的定律，不仅黑洞都逃脱不了熵增定律，就连宇宙也是。

熵增定律为什么是让全宇宙都绝望的定律

著名物理学家爱丁顿爵士曾经说过：“我认为，熵增原则是自然界所有定律中至高无上的。如果有人指出你的宇宙理论与麦克斯韦方程不符，那么麦克斯韦方程可能有不对；如果你的宇宙理论与观测相矛盾，嗯，观测的人有时也会把事情搞错；但是如果你的理论违背了热力学第二定律，我就敢说你没有指望了，你的理论只有丢尽脸、垮台。”

薛定谔就则指出，熵增过程也必然体现在生命体系当中。也就是说，生命体系中的熵也应该是不断增大的，也只能是从有序向无序发展。不过生命却具有抵抗自身熵增的能力，直观来说，生命就是靠汲取环境中的负熵来生存的。最显著的汲取负熵的例子就是吃饭，即“新陈代谢的实质就是及时全部消除有机体无时无刻不产生的全部负熵”。

然而这种从环境中汲取负熵的行为本质上其实还是增熵。因为人在生存制作食物的过程中增加的熵与弥散的热量要远大于吃饭的减熵，熵增的必然性和不可逆性，注定了生命只能从有序发展为无序，并最终走向老化、死亡。

薛定谔生动地用“生命赖负熵为生”这一句名言概括。地球上的生物也是通过从环境摄取低熵物质（有序高分子）向环境释放高熵物质（无序小分子）来维持自身处于低熵有序状态。而地球整体的负熵流来自于植物吸收太阳的光流（负熵流）产生低熵物质。使得地球上会出现生物这种有序化的结构。不至于使熵一直处于增大的状态，然而依据熵增原理，地球生物都会从从有序走向无序，也就是走向死亡，就连地球本身也是如此。

而根据热力学第二定律，作为一个“孤立”的系统，宇宙的熵会随着时间的流异而增加，由有序向无序，当宇宙的熵达到最大值时，宇宙中的其他有效能量已经全数转化为热能，所有物质温度达到热平衡。这种状态称为热寂。这样的宇宙中再也没有任何可以维持运动或是生命的能量存在，那么宇宙的最终结局就是走向彻底的无序，也就是死亡。。

也就是宇宙不是永恒的，灭亡是最终归宿。但是目前宇宙究竟是不是一个孤立系统，目前还是科学界在争论的焦点，由于涉及到宇宙未来、人类命运等重大问题，因而它所波及和影响的范围已经远远超出了科学界和哲学界，成了近代史上一桩最令人懊恼的疑案。

对熵增定律的对抗—耗散结构

为了对抗“熵增”。伊里亚·普里戈金提出了耗散结构。热力学第二定律告诉我们，一个孤立系统的熵一定会随时间增大，熵达到极大值，系统达到最无序的平衡态，所以孤立系统绝不会出现耗散结构。那么开放系统为什么会出现本质上不同于孤立系统的行为呢？其实，在开放的条件下，系统的熵增量dS是由系统与外界的熵交换deS和系统内的熵产生diS两部分组成的，即：dS=deS diS

热力学第二定律只要求系统内的熵产生非负，即diS>=0，然而外界给系统注入的熵deS可为正、零或负，这要根据系统与其外界的相互作用而定，在deS

所以耗散结构是指：一个远离平衡态的非线性的开放系统(不管是物理的、化学的、生物的乃至社会的、经济的系统)通过不断地与外界交换物质和能量，在系统内部某个参量的变化达到一定的阈值时，通过涨落，系统可能发生突变即非平衡相变，由原来的混沌无序状态转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态。这种在远离平衡的非线性区形成的新的稳定的宏观有序结构，由于需要不断与外界交换物质或能量才能维持，因此称之为“耗散结构”。

简单来说，如果将耗散结构理论系统运用于人身上，就是说耗散结构理论试图认识自组织的机制和规律，即有序和无序相互转化的机制和条件问题。

人本来可以活到60岁，但是通过运动、锻炼、营养的补给使得生命体可以延长持低熵的状态，避免趋向平衡状态，这就属于耗散结构理论。

然而，耗散结构只能对抗“熵增”，却不能消灭”熵增“，人的最终归宿还是要走向无序状态，走向平衡。这是一个令人非常绝望的事情，人无论如何努力，也无法摆脱熵增定律，所以人是不可能实现长生不老的的。生命最终还是要走向彻底的无序，也就是死亡。

为什么说“熵增定律”是让全宇宙都绝望的定律？

2019年混沌大课上，李善友教授分享了“熵增定律”，同时以华为为例，讲述了企业管理是如何通过“耗散结构”进行“反熵增”，从而活下去。

出于好奇，我查阅了一些资料，然后整理出了这篇文章，以汇总自己搜罗到的有效信息，也希望它能解答你的一些疑问。（内容如有不妥，欢迎指正，参考资料会附在文章最后。）

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熵增定律，也叫“热力学第二定律”。这是德国人克劳修斯提出的理论，最初用于揭示事物总是向无序的方向的发展、以及“孤立系统下热量从高温物体流向低温不可逆”的热力学定律。

“熵”，就是事物的混乱/无序程度，在孤立系统下，熵是不断增加的，当熵达到最大值时，系统会出现严重混乱，最后走向死亡。

它很好地解释了：为什么一杯开水放着放着就凉了，为什么沙漠的沙丘全都惊人的相似，为什么水只能从高处往低处流，为什么落地的树叶不会再变成树。

熵增定律，一直被认为是令全宇宙都绝望的定律，它被解读为事物结构的必然衰退。在查阅资料的过程中，我发现了这条定律让人沮丧的几个主要原因：

1、宇宙不是永恒的，灭亡是最终归宿
大家都知道，喜马拉雅是地球第三极，是亚洲地区最重要的淡水资源地，是8亿人的淡水来源。

近来关于“本世纪末喜马拉雅山脉大部分冰川可能消失”的新闻让人心生惶恐：8亿人的生存即将面临危机。有相关数据显示：从1975年到2000年，喜马拉雅地区冰川厚度每年平均减少大约0.25米；而从2000年开始，冰川厚度每年平均减少大约半米，冰川融化速度明显加快。若趋势持续下去，到本世纪末，喜马拉雅山脉的大部分冰川将会消失。

气温升高是冰川加速融化的最重要原因，而我们人类还没有办法在不产生其它影响的情况下，为喜马拉雅造一个大型冰库，让其降温、冷冻冰川、锁住水源。熵增定律断绝了人类对于宇宙永恒的幻想，让人们认清了人类无法避免走向灭亡的命运。我们能做的，只能是呼吁低碳环保、减少尾气排放，以此抵抗熵增定律。

在熵增定律面前，人类能做的，微乎其微。

2、反熵增，只能让灭亡来得晚一点
薛定谔说：生命以负熵为食。也就是说，生命的维持和发展，是以造成环境的熵增加（亦即摄走负熵）为代价的。

我们的宇宙在经历这样一个过程：从低熵低复杂度，到高熵高复杂度。高熵就意味着高度无序、高度混乱，为了改变这种状态，我们也并非坐以待毙：“耗散结构”就能够打破熵增定律的封闭系统，与外界产生物质交换。

关于这一点，任正非有一段非常生动地比喻：“你每天去锻炼身体跑步，就是耗散结构。为什么呢？你身体的能量多了，把它耗散了，就变成肌肉了，就变成了坚强的血液循环了。能量消耗掉了，糖尿病也不会有了，肥胖病也不会有了，身体也苗条了，漂亮了。”

这就是“耗散结构”：想要拥有更好的身材、活得更为长久，我们就用“锻炼”反抗熵增；想要升职加薪、更高的社会地位，我们就用“深度学习”反抗熵增；想要更亲密的关系，我们就用“情话”“礼物”“金钱”来反抗熵增…...

企业也是如此，为了活下去，需要招聘优秀人才、需要实行竞争机制、需要投入技术研究、需要对外企业宣传、需要内部文化建设，等等。

反熵增，即“熵减”，就是让事物从“无序”到“有序”，需要大量的投入。其结果未必是好的，只是减慢了灭亡的速度而已。

3、熵增定律，本质是时间定律
熵增，也就是“无序”的增加，是事物发展的必然规律。任何自然规律，都离不开时间定律，“反熵增”显然是需要和时间赛跑。

从无序到有序，这并不容易。一株小树苗，想要长成参天大树，必然需要不断从外界获取更多能量（阳光、水分、养料等“，在生长过程中逐步分形、长出枝丫和嫩叶，然后强化根系、扩大物理边界：这不仅是小树苗和自身细胞新陈代谢的较量，更是和时间的赛跑。

企业也是如此，像是字节跳动为什么这几年发展地如日中天，其实就是因为在反熵增过程中，它跑赢了时间，在行业格局落定之前，就抢占了一席之位：抖音、头条等产品甚至成为了让巨头忌惮的流量高地。

我对于熵增定律的了解，仍然非常浅薄。但通过半天的资料搜集，确实发现它能解答大部分生活中的疑惑：为什么人都是有惰性的？为什么由奢入俭难？为什么需要法律？为什么要发展科技？

希望以上内容，对你了解事物的发展和社会的演变，有所帮助。

参考资料：(部分内容或非第一出处)

熵增是最绝望的定律

最令人绝望物理定律“熵增原理”：生命以负熵为食，最终走向消亡，13世纪，一位叫亨内考的人提出了这样的一个疑问：轮子中央有一个转动轴，轮子边缘安装着12个可活动的短杆，每个短杆的一端装有一个铁球。

右边的球比左边的球离轴远些，因此，右边的球产生的转动力矩要比左边的球产生的转动力矩大。这样轮子就会永无休止地沿着箭头所指的方向转动下去，并且带动机器转动。这个轮子名叫“亨内考魔轮”，它让科学家做起了“永动机”的梦，科学家们幻想。

一旦永动机诞生，人类将产生源源不断的能源，所以，有很多的科学家一直试图复刻“亨内考魔轮”，却都惨遭失败，然而无数的失败却没有打消科学家们的热情，反而对永动机的探索愈加狂热。后来，文艺复兴时期意大利的达·芬奇也造了一个类似的装置。

他设计时认为，右边的重球比左边的重球离轮心更远些，在两边不均衡的作用下会使轮子沿箭头方向转动不息，但实验结果却是否定的。达·芬奇敏锐地由此得出结论：永动机是不可能实现的。事实上，由杠杆平衡原理可知，上面两个设计中。

右边每个重物施加于轮子的旋转作用虽然较大，但是重物的个数却较少。精确的计算可以证明，总会有一个适当的位置，使左右两侧重物施加于轮子的相反方向的旋转作用（力矩）恰好相等，互相抵消，使轮子达到平衡而静止下来。

尽管如此，科学家们一直没有放弃这个梦想，人们还提出过利用轮子的惯性，细管子的毛细作用，电磁力等获得有效动力的种种永动机设计方案，但都无一例外地失败了。1847年，德国科学家亥姆霍兹发表了著作《论力的守恒》。

他提出一切自然现象都应该用中心力相互作用的质点的运动来解释，这个时候热力学第一定律也就是能量守恒定律已经有了一个模糊的雏形。1850年，克劳修斯发表了《论热的动力和能由此推出的关于热学本身的定律》的论文。

他认为单一的原理即“在一切由热产生功的情况，有一个和产生功成正比的热量被消耗掉，反之，通过消耗同样数量的功也能产生这样数量的热。”加上一个原理即“没有任何力的消耗或其它变化的情况下，就把任意多的热量从一个冷体移到热体，这与热素的行为相矛盾”来论证。把热看成是一种状态量。

由此克劳修斯最后得出热力学第一定律的解析式：dQ=dU-dW，从1854年起，克劳修斯作了大量工作，努力寻找一种为人们容易接受的证明方法来解释这条原理。经过重重努力，1860年，能量守恒原理也就是热力学第一定律开始被人们普遍承认。

能量守恒原理表述为一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少。总能量为系统的机械能、热能及除热能以外的任何内能形式的总和。热力学第一定律宣告了永动机的破产，因为永动机违反了能量和质量的守恒定律，在任何的永动机设计中。

我们总可以找出一个平衡位置来，在这个位置上，各个力恰好相互抵消掉，不再有任何推动力使它运动。所有永动机必然会在这个平衡位置上静止下来，变成不动机。热力学第一定律也促成了蒸汽机的诞生，直接导致了第一次工业革命的诞生。

人类由此迈入了蒸汽时代，机械化生产时代开始到来。而能量守恒定律的提出还是没有打消科学家们的梦，他们梦想着制造另一种永动机，希望它不违反热力学第一定律，而且既经济又方便。比如，这种热机可直接从海洋或大气中吸取热量使之完全变为机械功。

由于海洋和大气的能量是取之不尽的，因而这种热机可永不停息地运转做功，也是一种永动机。简单来说，人们认识到能量是不能被凭空制造出来的，所以他们试图从海洋、大气乃至宇宙中吸取热能，并将这些热能作为驱动永动机转动和功输出的源头。

从单一热源吸热使之完全变为有用功而不产生其它影响的热机这也被称为第二类永动机。科学家认为只要做到了只有单一的热源，它从这个单一热源吸收的热量，可以全部用来做功，而不引起其他变化，第二类永动机就能够成功。

在这个时候，随着科学的发展，牛顿经典力学的一些局限性也暴露了出来，比如牛顿经典力学认为力学过程是可逆的，可逆性是指时间反演，即过程按相反的顺序进行。在经典力学的运动方程中，把时间参量 t换成-t，就意味着过程按相反的顺序历经原来的一切状态，最后回到初始状态。

而1850年克劳修斯在论文中提出了一条基本定律：“没有某种动力的消耗或其他变化，不可能使热从低温转移到高温。“这个定律被称为热力学第二定律。而热力学第二定律则与力学过程的可逆性相矛盾。

所以克劳修斯在1854年的随笔《关于热的力学理论的第二基础定理的一个修正形式》提出了新的物理量来解释这种现象，,1865年正式命名为熵,以符号S表示。克劳修斯从热机的效率出发，认识到正转变（功转变成热量）可以自发进行。

而负转变（热量转变成功）作为正转变的逆过程却不能自发进行。负转变的发生需要同时有一个正转变伴随发生，并且正转变的能量要大于负转变，这实际是意味着自然界中的正转变是无法复原的。由此克劳修斯提出了热力学第二定律的又一个表述方式，也被称为熵增原理。

那就是：不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。在自然过程中，一个孤立系统的总混乱度（即“熵”）不会减小。简而言之就是孤立系统的熵永不自动减少，熵在可逆过程中不变，在不可逆过程中增加，可以说非常鲜明地指出了不可逆过程的进行方向。

熵增原理是热力学第二定律的另外一种表述形式，却又拥有更加深刻的含义，它创造了“熵”这个概念。这个概念在后来被广泛应用，香农把熵的概念，引申到信道通信的过程中，从而开创了”信息论“这门学科，从而宣告了信息时代的到来。

熵增原理表明，在绝热条件下，只可能发生dS≥0 的过程，其中dS = 0 表示可逆过程；dS>0表示不可逆过程,dS<0 过程是不可能发生的。但可逆过程毕竟是一个理想过程。因此，在绝热条件下，一切可能发生的实际过程都使系统的熵增大，直到达到平衡态。

绝热过程是一个绝热体系的变化过程，即体系与环境之间无热量交换的过程。在绝热过程中，Q = 0 ，有ΔS（绝热）≥ 0（大于时候不可逆，等于时候可逆） 或 dS（绝热）≥0 (>0不可逆；=0可逆)熵增原理最大的意义就是从能量品质的角度规定了能量转换过程中的方向、条件和限度问题。

熵增原理的出现表示经典力学的可逆性并不适用于所有情况，它只在有普遍的力学原理做保证的情况下才准确，热运动就是一个不可逆的过程。同时也彻底宣告了永动力的灭亡。因为从海水吸收热量做功，就是从单一热源吸取热量使之完全变成有用功并且不产生其他影响是无法实现的。

而薛定谔就则指出，熵增过程也必然体现在生命体系当中。也就是说，生命体系中的熵也应该是不断增大的，也只能是从有序向无序发展。但是从某种角度上而言，生命的意义就在于具有抵抗自身熵增的能力，即具有熵减的能力，最典型的表现就是进食行为。

我们从食物中汲取了“负熵”来维持生命的有序，即“新陈代谢的实质就是及时全部消除有机体无时无刻不产生的全部负熵”。这里的有序和无序是描述宏观态的。因此，机体是在新陈代谢过程中成功地从周围环境中不断地吸收负熵。

向周围环境释放其生命活动不得不产生的全部正的熵维持生存和进化的。总之，生命体是开放的不可逆的非热力学平衡体系。平衡态是无序的，而非平衡态则是有序的根源，这是与热力学第二定律一致的，也是符合熵增原理的。薛定谔生动地用“生命赖负熵为生”这一句名言概括。

虽然如此，生命的减熵行为却起不到任何效果，毕竟在浩瀚无垠的宇宙当中，人类等生命简直是渺小到可以忽略不计。熵增的必然性和不可逆性，注定了生命只能从有序发展为无序，并最终走向老化、死亡。所以熵增原理也被很多人称为：最令人绝望的物理定律。

熵增原理适用于很多领域，包括与达尔文的进化论是否矛盾等。而科学家对于熵增原理最大的争论是宇宙是否是一个封闭系统，因为熵增作用发挥作用的条件必须是在孤立系统系统中，然后达到平衡熵最大。孤立系统是在热力学之中。

与其他物体既没有物质交换也没有能量交换的系统称为孤立系统。任何能量或质量都不能进入或者离开一个孤立系统，只能在系统内移动。而地球就是一个开放系统，熵增原理可以适用于生命，自然也能适用于地球。

所以地球上的生物通过从环境摄取低熵物质（有序高分子）向环境释放高熵物质（无序小分子）来维持自身处于低熵有序状态。而地球整体的负熵流来自于植物吸收太阳的光流（负熵流）产生低熵物质。使得地球上会出现生物这种有序化的结构。

不至于使熵一直处于增大的状态，所以科学家就思考，宇宙是否是一个孤立系统，因为宇宙是不存在“外界”的，我们不断在消耗着能量，且不可逆，熵不断在增加正在走向它的最大值，因此宇宙一旦到达热动平衡状态，就完全死亡。

这种情景称为“热寂”，这样的宇宙中再也没有任何可以维持运动或是生命的能量存在。而这引来部分科学家的反对，他们宣称熵增原理只能适用于由很大数目分子所构成的系统及有限范围内的宏观过程。而不适用于少量的微观体系，也不能把它推广到无限的宇宙。

由于涉及到宇宙未来、人类命运等重大问题，因而它所波及和影响的范围已经远远超出了科学界和哲学界，成了近代史上一桩最令人懊恼的疑案。但不管怎么样，熵增原理作为热力学四大定律之一，指导着热力学的研究，在物理学中发挥着重大的作用。