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关于熵的十层理解_原文
2026年05月03日 07:49
每个人对商有着不同层次的见解。有人认为熵是一种混乱程度，解释了为什么我们的房间总会变乱。有人认为熵是一种概率游戏，是微观世界的统计结果。也有人认为商是来自宇宙的诅咒，终将把世界推向毁灭。甚至有人认为伤本身就是一种幻觉。熵是什么？熵的本质又是什么？

大家好，这里是小学科学。你第一次接触商这个概念是什么时候？或许是在某个科普视频里，看着他从房间为什么会变乱讲到宇宙的绝望热情，亦或者是你翻开教科书看到关于商的冰冷公式和晦涩的定义。遗憾的是，大多数人对商的认知是碎片化的，并没有建立起系统性的理解，而且存在着对商的巨大误区。所以本期视频将会把商这个概念分成十层理解，由浅入深，为大家深度解析商的本质。

第一层，混乱之伤伤是一种混乱程度，这是最常见也是最直观的理解。你的房间如果不去整理，只会越来越乱，耳机线会自己缠成一团，一杯热咖啡会慢慢变凉。而且大家肯定发现到了这些过程几乎是不可逆的。比如房间不会自发的变整洁，耳机线永远不会自己解开，已经凉透的咖啡不会自己变热。

为什么会这样呢？这背后似乎有一只看不见的手在推动着万物从有序走向无序。而物理学家把这种趋势叫做熵增，也就是熵会不断增加，房间越整洁熵越低，房间越乱熵就越高。这种从低熵到高商的趋势就是物理学中著名的热力学第二定律。一个孤立系统的总混乱度或者是商只会增加或保持不变，而这个定律支配着我们能观察到的几乎所有宏观物理过程。

如果家人问你房间为什么这么乱，你就可以理直气壮的说这是熵增，是宇宙的基本规律，这就是第一层理解，商是一种混乱程度，但这里有一个问题，混乱的定义又是什么呢？第二层，扩散至伤。刚才第一层提到商是一种混乱程度，但混乱这个词有很大的问题。首先，混乱本身是一个主观感受，你觉得乱的出轨，可能该橱柜的主人觉得乱中有序，因为他知道每个物品放在哪里。其次，我们很难客观定义混乱，冰河谁哪个更混乱？一滴墨水和稀释后的墨水哪个更混乱？热和冷哪个更混乱？这些问题都没有明确答案。

更重要的是从物理的角度来看，混乱和整洁根本无法区分。假设整洁的房间有十本书、五支笔、三个杯子，凌乱的房间也有十本书、五支笔、三个杯子。物质总量一样，总能量也一样。凭什么说一个商比较高，另一个商比较低呢？所以我们需要抛开混乱这个主观又模糊的词，用一个更精确的物理概念来理解商。因此第二层就是商代表扩散的程度，什么意思呢？

让我们回头看看一滴墨水滴进清水这个过程。刚开始所有墨水分子集中在一小滴里，几秒钟后墨水扩散开来，整杯水变成均匀的淡墨色。注意，这个过程中物质总量没变，总能量也没变。但有一样东西变了，那就是分布状态从集中变成了分散。

一杯热水变凉也是同样的道理。一开始热量从集中在水里，最后扩散到周围的空气中，达到热平衡，能量还在，但分散了。问题不在于乱，而在于散商。不是描述东西看起来乱不乱，而是描述能量分布的集中还是分散。你可以这样理解，商就像衡量财富集中程度低，商就像财富集中在少数人手里，高商就将财富平均分配给所有人。这就是第二层理解，商代表扩散的程度。但是听到这里你可能会立刻反驳，不对，墨水扩散的收不回，但我收拾房间让他从乱变整洁，这不就是在降低熵吗？

第三层，退化智商。刚才第二层讲到能量会从集中走向分散，这听起来还挺温和的，能量还在只是分散了而已，对吧？遗憾的是扩散不仅仅是散开这么简单，能量扩散之后会发生一件更可怕的事情，那就是他会失去做功的能力。小时候我们学过能量守恒定律，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式。这个定律给了我们一种错觉，既然能量总量不变，那就可以一直循环使用。但事实并非如此。

1824年，法国工程师卡诺在研究蒸汽机时发现了一个残酷的真相，它证明任何热机的效率都有上限，而且这个上限取决于一个关键因素，能量要做功，必须有差异。举个例子，水要流动需要高处和低处的落差，电要流动需要正极和负极的电位差，热要传递需要高温和低温的温差。没有差异就没有流动，没有流动就无法做工。现在让我们来看看扩散会发生什么。一杯80度的热水放在20度的空气中，温差60度，这个能量梯度可以驱动一个小热机，但随着热量扩散，水温降到50度，空气升到30度，温差缩小到20度，效率下降，继续扩散，最后水和空气都变成40度，温差为零，热机完全停止。

能量还在吗？答案是肯定的，一焦耳都没少，但他已经死了，失去了做工的能力，这就是能量的退化。能量守恒定律保证了能量的总量，却无法保证能量的品质。每一次扩散能量都在退化。高品质能量如蒸汽、电能、化学能，可以推动机器点亮灯泡，而低品质能量如沸热、环境温度的空气，他们什么也做不了。高品质能量就像训练有素的军队，原子朝着同一方向运动。而低品质能量就像溃散的军队，原子随机乱撞，有的往左，有的往右，力量互相抵消了。这就是为什么永动机不可能，不是因为能量会消失，而是因为能量的品质会不断下降，最终所有能量都会退化成无法利用的废热。

世界运转的动力不是来自于能量本身，而是来自于能量的不平衡。因此，当差异性、方向性和聚集性消失时，能量就会退化回到第二层的财富粒子。当一亿资金集中在一个人手上时，可以做很多事情，但当一亿人平分到1块时，什么事情也做不了。这就是第三层理解商不仅代表扩散，更代表能量的退化。熵越高可用的能量越少。可是既然能量只是退化了，并没有消失，那理论上只要我们不惜代价，总能把他们找回来吧。然而为什么我们从来没见过破镜重圆？为什么我们永远无法回到上一秒第四层时间之殇？

现在让我们看看前面三层提到的所有例子，房间会变乱，墨水会扩散，热水会变凉，能量会退化。你有没有发现到他们的共同点，他们都是单向的，一个鸡蛋从桌上掉下来，摔碎在地上。现在我们把这段录像倒放，碎片聚合，跳回桌面，变成完整的鸡蛋，你瞬间就能察觉到违和感。为什么呢？因为这违反了熵增定律，破镜不能重圆，覆水难以收回，逝去的时光不会倒流。我们正是通过这种不可逆性来区分过去和未来。物理学家把这叫做时间之剑，也就是商位。

时间标定了唯一的方向，但想一想，这有多么不寻常。两个小球相向滚动，碰撞后反弹分开，你把录像倒放。两个小球相向滚动，碰撞后反弹分开，正放和倒放看起来都很自然，但鸡蛋摔碎了，录像一倒放，你立刻觉得荒谬。同样是物理过程，为什么小球碰撞可以倒放，鸡蛋破碎却不行呢？遗憾的是，这一层还不能给出一个明确的答案，但我们至少能观察到一个有趣的现象，时间之鉴只在宏观世界显现。

举个例子，把一个原子密封在盒子里，100亿年后再打开，这个原子还是那个原子，质子、中子、电子数量都没变，但如果放进去的是一个篮球呢？100天后再打开，篮球已经布满灰尘。100年后它开始腐烂，100亿年后只剩下一堆分散的园子。

那么区别在哪里？原子结构简单，商无处可增。篮球的结构复杂，商有无限空间去增加。因为我们在宏观世界能看到前后的区别，所以我们感受到了时间。假设你活在微观世界，你肯定感受不到时间，因为我们看不出原子的前后区别，原子演化过程的正着放和倒着放没有任何违和感。因此，不是时间推动了熵增，而是熵增让我们感受到了时间。甚至我们的记忆也是如此，我们只能记住过去，不能记住未来，因为记忆本身就是熵增的产物，如果没有上增，那么过去和未来就没有区别。

宇宙就像一部可以随意倒放的电影，而我们将无法辨认哪个方向才是真实的。这就是第四层理解商的单向性创造了时间的方向，时间只是个宏观效应。但这太奇怪了，牛顿定律、麦克斯韦方程、薛定谔方程这些基本物理定律里，时间都是可以倒流的，凭什么到了宏观世界就突然冒出一个时间之剑把我们锁死？

第五层，概率之殇，前面四层我们看到了熵增的各种表现，但有一个最根本的问题还没有回答，为什么能量非得扩散？为什么商一定要增加？而且还记得第四层提到的悖论吗？如果微观可逆，凭什么宏观不可逆？1877年，奥地利物理学家玻尔兹曼站出来，给出了一个颠覆性的答案，哪有什么神秘的规则，熵增不过是一个概率事件。他用一个激进的想法重新定义了熵，而这个公式后来被刻在他的墓碑上。

这里S13W是一个宏观状态，对应的微观状态数量可以是玻尔兹曼常数。什么意思呢？让我用硬币来解释，假设你有6枚硬币随便一抛，你觉得最可能出现什么结果？这里有可能出现7种结果，每一种结果代表一种宏观状态，全部正面只有一种排列方式，这叫一个微观状态。三正三反有20种排列方式，20个微观状态，每个微观状态概率相同，所以三正三反出现的概率是全部正面的20倍，这就是W微观状态的数量，W越大，这个宏观状态越可能出现，熵就越高。6枚硬币概率差20倍，换成54张扑克牌概率差时的71次方倍，换成一杯水里的10的23次方个分子，概率差大到宇宙年龄都等不到低熵状态重现。系统不是渴望混乱，而是在随机游走中，几乎必然会落入微观状态，数量最多的宏观状态。

现在我们可以回答之前所有的问题了，一杯热水为什么会变凉？因为热水加冷空气对应的微观方式极少，而温水加温空气对应的微观方式多到天文数字。墨水为什么会扩散？因为分子聚集的排列方式极少，而分子均匀分布的排列方式多到不可思议。房间为什么会变乱？弄整洁房间只有一个方法，但弄乱房间有无数个方法。

时间为什么单向流动？因为低熵状态的微观方式少，而高商状态的微观方式多。但你可能会问，硬币抛一次从全部正面变成三正三反需要运气，为什么墨水扩散热水变量指需要几秒钟？关键在于，硬币抛一次只是一次尝试，而气体分子每秒钟都在进行无数次尝试或演化。一杯水里有十的23次方个分子，他们每秒碰撞时的10次方次，这相当于每秒进行时的33次方次抛硬币。在如此庞大的常识次数下，系统几乎瞬间就会落入高伤状态。粒子数量越多，统计行为越稳定，即使单个粒子随机游走，整体行为也是确定的这就是为什么宏观世界的熵增如此可靠，虽然它只是概率结果。这就是第五层理解商，不是神秘的宇宙规则，而是压倒性的概率必然。

玻尔兹曼用统计力学揭示了热力学第二定律的微观基础，将宏观的熵增定律还原为微观的概率游戏。但在他的时代，原子论尚未被普遍接受，他的理论遭到了激烈的批评和质疑。玻尔兹曼患有严重的躁郁症，多年的学术争论、视力衰退和病痛折磨，最终在1906年选择了结束自己的生命，年仅62岁。讽刺的是，就在他去世前后，爱因斯坦的布朗运动理论、佩兰的实验逐渐证实了原子的存在，也证实了玻尔兹曼理论的正确性。如今S等于KLNW刻在他维也纳的墓碑上，成为物理学史上最伟大的墓志铭之一。

既然只是概率游戏，那就意味着不是绝对的，如果我们足够聪明，能不能找到一种方法来作弊，能不能在这个概率赌场里出老千，强行把伤减下来呢？第六层，信息之商。既然熵增只是概率问题，那我们能不能利用一些漏洞来打败概率？

1867年，物理学家麦克斯韦提出了一个著名的思想实验。想象一个盒子中间有一道门，门旁守着一个聪明的小妖。盒子两边都装着气体，初始温度相同。小妖的工作很简单，那就是观察每个飞过来的分子，快速的分子从左边飞来就开门，让他通过到右边，慢速的分子飞来就关门，不让它通过。时间一长，右边聚集了快分子变成高温，左边聚集了慢分子变成低温。小妖不费吹灰之力创造了温差，也让热量从低温流向高温上减少了。更要命的是，小妖似乎没有消耗任何能量，因为观察不需要能量，开关一扇无摩擦的门也不需要能量。如果这个装置可行，永动机就成为可能，热力学第二定律就要崩塌了。

破绽究竟在哪？无数物理学家找了近100年，直到1961年IBM科学家罗尔夫兰道尔找到了答案，破绽不在观察，不在开门，而在于擦除记忆。小药的记忆容量是有限的，它必须不断擦除旧记忆，为新观察腾出空间。而蓝道尔证明了擦除伊比特信息必然产生KTLN2的热量，这就是蓝道尔原理，这些热量排放到环境导致的熵增刚好抵消了小妖创造的局部熵减，这个发现意义深远。

信息不是抽象的概念，而是有物理代价的实体。你的硬盘里零是磁畴指向北，一是磁畴指向南。当你删除一个文件，你在强迫这些磁畴改变方向，必然向环境排出热量。你手机发热不仅是电阻损耗，更是因为CPU每秒擦出几十亿次数据。你大脑的每一次思考，每一个念头的消失，都在产生热量，都在增加宇宙的总伤。

麦克斯韦奥的失败还引出了另一个深刻的问题，如果擦除信息有物理代价，那信息本身是不是也有某种伤？1948年，贝尔实验室的克劳德香农发现，信息也有商，它用来衡量通信不确定性的公式和玻尔兹曼的熵公式在数学上完全相同。这不是巧合，物理的商就是我们对系统缺失的信息量。什么意思呢？想象一杯水，宏观上你只知道它是一杯25度的水，这是你拥有的极少的信息。但微观上里面有10的23次方个水分子，每个分子都在疯狂运动，有各自的位置和速度。那些你无法掌握的，隐藏在微观世界里的每一个分子的具体信息，加起来就是商。

一块完美晶体的熵为零。因为我们完全知道每个原子的位置。从蒸汽机到计算机，从玻尔兹曼到香农，熵贯穿了这一切。它不仅是能量扩散的度量，不仅是微观状态数的对数，更是我们对世界不确定性的度量。

有些物理学家甚至认为，宇宙本质上是一台巨大的计算机，每一次物理过程都是宇宙在处理信息，而熵增就是宇宙中未知信息的不断增加，这就是第六层理解。信息处理有物理代价，擦除信息必然熵增。所谓的商就是缺失的信息，连接了物理世界和信息世界。好吧，信息和扩散都解释通了，但抬头看看夜空，你发现了一个巨大的矛盾，既然熵增意味着扩散和均匀，那为什么宇宙中会有恒星、星系这样高度聚集、高度有序的东西？引力是不是把熵增定律给打破了？第七层，引力之商前面我们一直在说墨水扩散，能量扩散，分子扩散，扩散就是熵增，那么问题来了，为什么宇宙中到处都是聚集的东西，恒星聚集成星系，气体聚集成恒星，尘埃聚集成行星，引力把物质强行拉在一起，让它们变得井然有序，这难道不是在对抗熵增吗？其实这是一个巨大的陷阱，在引力主导的世界里，规则完全反过来了，聚集才是高尚状态，为什么规则变了，墨水分子之间几乎没有吸引力，所以他们散的越开，微观状态越多，熵越高。

但引力不一样，它是长城力，而且永远是吸引的。想象一团巨大的气体云，如果分子均匀分布，它们相对静止，虽然看起来很散，但其实蕴含着巨大的引力势能。一旦开始向中心聚集，引力势能就会转化为动能，分子越跑越快，温度急剧升高，最终它点燃了核聚变，变成了一颗恒星。恒星虽然把自己整理的很紧凑，但为了维持这种状态，它必须向宇宙空间疯狂地辐射光和热。关键就在这里，这些辐射出去的光子和热量携带了巨大的伤。恒星每变有序一点点，他向宇宙排放的混乱就多出成千上万倍。所以引力并没有违反热力学定律，它是在加速熵增，是一个制造混乱的超级工厂。因此，商更接近于能量的分散程度，而不是物质分散的程度。

英国物理学家罗杰彭罗斯更是指出，大爆炸之初，物质均匀分布，那时的引力商几乎为零。随着物质在引力作用下结块，时空变得扭曲，引力熵不断增加，而这个过程的终点就是黑洞。当物质它缩成黑洞，看起来是变成了一个极度有序的点，但实际上黑洞拥有宇宙中最高的山。

2010年，物理学家埃里克弗尔林德甚至提出了一个更大胆的猜想，引力本身可能并不存在，它只是一种伤力。举个例子，当你拉伸一根橡皮筋时，并不是橡皮筋想要缩回去，真正发生的事情是橡皮筋内部的高分子链被你强行拉直，可摆放的微观构型数量减少，系统的上下降。当你松手橡皮筋回缩，并不是因为出现了一种新的回缩相互作用，而是系统自发地朝着山更高、微观状态更多的方向演化，这种由统计上更可能所表现出来的宏观趋势就被称为熵力。就像橡皮筋回弹是因为卷曲状态的熵更高一样，物质之间的相互吸引可能只是时空为了追求最大熵而涌现出的一种效应。但必须注意的是，商力不是一种新的基本力，而是在系统倾向于增加熵的过程中，宏观上表现出来的有效力。它不是真理，而是统计学的结果。这就是第七层理解。引力不对抗熵增，它就是熵增的引擎。

如果引力在制造混乱，宇宙在走向无序，那此时此刻正在思考这个问题的你算什么？生命如此精密、复杂、有序，难道我们是唯一的例外吗？第八层，生命之殇。看看你的手。现在想想你拿下一个碳原子，看着它这个原子很无聊，有六个质子、六个中子、六个电子，他只会做一件事，根据量子力学的规则和其他原子形成化学键，仅此而已。但是当几万亿个原子按照特定的方式组合在一起，就变成了一个细胞。细胞会呼吸、会分裂，会对环境做出反应。当几10万亿个细胞在组合起来，就变成了你，你会思考、会创造、会爱、会恨，会写下诗歌，会仰望星空，从无聊的原子到惊人的意识，这中间发生了什么？

1944年，奥地利物理学家薛定谔写了一本书生命是什么，他在书中提出了一个直击灵魂的问题，根据热力学第二定律，万物都应衰退腐朽，最终达到热平衡的死寂状态。然而，为什么你的身体能维持37度恒温？为什么细胞能精确运转？生命凭什么能对抗宇宙的大趋势？

要回答这个问题，我们首先要打破一个常见的误解。我们常以为熵越低越好，越有序就越高级，但这是错误的想象。你正往一杯热红茶里倒入牛奶，在一开始红茶是红茶，牛奶是牛奶，这时的伤很低，非常有秩序，但他很无聊，因为结构很简单。等到最后，牛奶完全融入茶里，变成了一杯均匀的奶茶，这也使他伤很高，混乱度最大。但他同样很无聊，因为到处都一样，没有任何结构。但是注意中间的过程，就在牛奶倒入红茶的那一瞬间，白色的奶流在深色的茶水中翻滚，形成了书卷的云纹。复杂的漩涡，精妙的几何分形，这一刻既不是死板的秩序，也不是均匀的混乱，那是一种处于将乱未乱边缘的极致。复杂性是这个过程最有趣的状态，同样的，生命就存在于这个过程之中。

薛定谔留下了那句名言，生命以负熵为食。这意味着我们对能量的渴求。不单是为了获得动力，更是为了维持形态。宇宙的自然倾向是把一切有序的东西打乱，而生命必须逆流而上。我们摄入能量的终极目的是为了在原子层面进行不断的修复与重组，确保DNA的双螺旋不被噪音冲散，保证细胞的精密齿轮不因磨损而停摆，从而在混沌的背景中顽强的维持自身结构的高度低伤。用简单的话来说，我们吃下有序的食物，通过代谢维持身体的秩序，然后排出无序的热量和废物，来维持自身低商高度有序的结构。因此，生命的本质就是为了对抗熵增。

不仅如此，生命还进化出了终极武器意识，在低级生命阶段，比如细菌只能被动等待，负伤撞到身上，到了动物阶段，进化出了神经系统，它能预测猎物的动向，主动出击。这是一种更高效获取负熵的方式。而到了人类，这种机制被推向了极致。我们不再满足于寻找下一顿饭，而是开始耕种渔建设。所谓的盖房子，实则是将散乱无序的泥石重组为高度有序的堡垒。我们用智慧强行建立秩序，只为在大自然的侵蚀到来之前，提前筑起一道抵御熵增的房间。宇宙的引力要把一切拉向平庸和死记，而生命则是那个顽强的反叛者。从单细胞的吞噬到人类文明的建立，我们所做的一切努力，每一次呼吸、每一座建筑，每一个念头，都是为了在混乱的洪流中竭尽全力的维持那一点点精致而脆弱的秩序。

在混乱的宇宙中，生命就像是在一堆散乱的乐高积木中，突然出现了一个拼装完美的乐高城堡，这就是第八层理解生命是以加速宇宙熵增为代价的耗散结构，而意识则是生命为了更高效的掠夺富商、对抗自身解体而进化出的顶级武器。文明越辉煌，能量退化的越快。然而这里有一个问题，在生命诞生之前，甚至在恒星诞生之前的宇宙处于一种极度低伤的状态。那时候宇宙是一锅均匀的氢气和氦气汤，那个倒牛奶的动作是谁做的？如果说生命是奶茶混合式的漩涡，那谁把牛奶倒进了红茶里？谁启动的这个过程是引力。正如我们在第七层提到的，宇宙早期的那些均匀的气体云在引力的作用下开始坍缩，引力就是那只看不见的手，它打破了原本死板的平静。生命确实在抵抗，但这场抵抗能持续多久？如果宇宙的总伤一直在增加，如果可用的负伤终将被耗尽，我们的宇宙会引来怎样的结局呢？

第九层，死寂之殇。刚才第八层提到的无聊碳原子只会死板地遵守量子力学，但因为熵增，无数的原子奇迹的组合出了有趣的世界。然而遗憾的是，热力学定律是无情的，生命在宇宙中就像烟花一样短暂，他们最终会回归到无聊的原则。

1850年，克劳修斯在创立热力学第二定律时就已经预见到了这个令人不安的结论。他说，如果宇宙的能量恒定，宇宙的熵趋向最大值，那么当熵达到最大值时时会发生什么？那就是热季，所有的结构都会瓦解，你的身体里每一秒都有几百万个原子在流失更新。你死后这些原子会回归泥土，泥土风化，原子被风吹散。地球毁灭后原子进入太空，恒星爆炸，原子被抛向星际，黑洞蒸发后连原子核都会裂解，最终宇宙中只剩下最基本的粒子，比如光子、中微子在虚空中永恒的飘荡，他们和你手上那个碳原子一样无聊，而宇宙回到了最极致的简单。

此刻，宇宙已经诞生了138亿年，太阳还能燃烧50亿年。再过1万亿年，最后一批大质量恒星燃尽，宇宙陷入黑暗。再过100万亿年，连最长寿的红矮星也熄灭了，恒星时代结束。再过时的65次方年，质子开始摔贬，物质本身开始瓦解。再过十的100次方年，连宇宙中最大的黑洞也蒸发殆尽。

那一刻之后，宇宙中只剩下什么？只剩下光子，无数孤独的光子以接近光速在无边的虚空中飞行，亦或者是中微子几乎不与任何东西发生作用的幽灵粒子。还有空间本身冰冷的、空荡荡的、一无所有的空间。温度接近绝对零度，能量均匀分布，没有温差，没有梯度，没有任何可以做工的地方。而这个状态会持续下去，直到永远。

熵增的终点不是毁灭，而是永恒的平庸。所有的差异被抹平，所有的结构被瓦解，所有的可能性被耗尽。宇宙不会在烈火中死去，他只会在冰冷的寂静中用难以想象的时间忘记自己曾经存在过。这听起来就是终极的结局，但是这一切推论都建立在宏观统计之上。如果我们把镜头推到极致，推到最基本的微观粒子层面，时间的方向真的还存在吗？那里会不会藏着不一样的答案？

第十层，微观之殇。现在我们要问最后的也是最深刻的问题。从第一层到第九层，我们见证了商的威力。房间会变乱，咖啡会变凉，墨水会扩散，能量会退化，时间有方向。硬币落向高山，麦克斯韦妖无法逆转，引力加速熵增，生命在商流中维持秩序，宇宙走向热寂，但这一切都是宏观现象。第五层告诉我们，熵增不是物理定律，而是概率必然。因为高商状态对应的微观排列方式多得多，系统自然会落入那里，这是统计效应，是大量粒子的集体行为结果。

那么在最基本的微观层面，在单个粒子的世界里，时间还有方向吗？答案曾经是否定的。无论是牛顿的运动方程，麦克斯韦的电磁方程，还是薛定谔的量子方程，如果你把时间反转方程依然成立，一个分子的碰撞过程正着放和倒着放都符合物理定律。微观物理定律是时间对称的这就是洛施密特悖论。

如果微观可逆，为什么宏观不可逆？玻尔兹曼的回答是概率。鸡蛋碎片理论上可以自发聚拢，但概率小到几乎不可能。这个回答够了吗？这就够了。前提是我们只停留在宏观。

但物理学家继续往下挖，在20世纪中叶，他们发现了一个惊人的事实，时间对称性在最微观的层面被打破了。1964年，物理学家发现了cp对称性破缺。Cp代表电荷共轭语称，它的破缺意味着某些粒子的弱相互作用过程确实有时间方向，可以解和B介子的衰变正向和反向的概率不完全相同，虽然这个破缺非常微弱，但它是真实存在的。在最基本的粒子层面，时间的箭头确实存在，基本粒子的演化也会迈向高伤状态。这个发现意义深远，他解释了为什么宇宙中物质多于反物质。如果时间完全对称，大爆炸应该产生等量的物质和反物质，它们会相互湮灭，宇宙中不会有恒星、行星生命。正是因为cp破缺物质的产生略微多于反物质，才有了我们今天看到的一切。

但CP破缺和热力学时间箭头的关系仍然是个谜，粒子层面的微弱不对称如何放大成宏观世界压倒性的单向性，还有更深的问题，为什么宇宙从低熵开始？如果一切都是概率，高商状态的微观方式更多，那宇宙诞生时为什么不是高商的？为什么大爆炸产生的是几乎均匀的低吟利商宇宙，而不是直接就是高商平衡态？彭博斯估算，宇宙当前状态出现的概率约为十的10的123次方分之一，这个初始条件从何而来没人知道。这就是第十层理解。我们原以为商只是宏观统计现象，但在最微观的粒子层面，微弱的时间箭头确实存在，cp破缺给出了基本物理的时间方向，但宇宙的低商初态依旧是未解之谜，从大爆炸到热寂，时间似乎是一条通往死亡的直线，但如果有无限的时间和有限的粒子，这条直线会不会其实是一个圆呢？

大气层轮回之上，在第十层，我们看到了时间箭头的物理起源，在第九层，我们目睹了宇宙在热机中死去。一切似乎都已尘埃落定，那是万物的终点，是永恒的虚无。但数学家亨利庞加莱站了出来，冷冷地说，不，这只是个开始。1890年，庞加莱证明了一个毛骨悚然的定理，在一个能量守恒且空间有限的封闭系统中，只要时间足够长，系统必然会回到它初始的状态，或者无现接近初始的状态，这也被称为庞加莱回归。

听起来很抽象，让我们回到那副扑克牌，你一直在洗牌，商一直在增加，排序越来越乱。但是扑克牌的排列方式终究是有限的，54张牌有八成以上的67次方种排法。如果你像不死神灵一样，一直洗下去一年，夕照年终，有一天你会洗尽所有可能的组合，在那一刻之后，你不得不重复之前出现过的某种排序，你会再次洗出一副出场时排列的整整齐齐的牌。

我们的宇宙本质上就是一副巨大的扑克牌，原子石牌能量失守，只要宇宙不被暗能量撕裂成无限碎片，只要它还是一个封闭的系统，那么粒子能排列出的组合就是有限的。而在热剂之后的漫长时间里，虽然宏观上看起来什么都没发生，但微观粒子仍在疯狂地进行随机热运动，它们在黑暗中碰撞。是错。这意味着什么？这意味着经过一段长的无法用语言描述的时间，那些在热气中散开的粒子，纯粹因为概率会再次偶然的汇聚在一起。他们会重新聚集成恒星，聚集成地球，聚集成你是的这不仅仅是物理，这是尼采笔下的永恒轮回。这不仅意味着宇宙会重启，它意味着此时此刻你正在看的这个视频，你脑海中闪过的这一个念头，在无穷久远的未来会一模一样的再次发生。你所经历的一切痛苦、一切快乐、每一个选择、每一次后悔，都将在时间的圆环中无限次的重演。

熵增定律曾告诉我们，时间是一支射向虚无的箭。但庞加莱回归告诉我们，如果把尺度拉大到极致，时间是一个首尾相接的圆，熵增只是圆环上的一段弧线，我们在局部看到了不可逆的衰败，但在永恒的尺度上，秩序会从混沌中再次涌现。如果你觉得热剂的死祭很可怕，那么这种永恒的重复是给你带来了希望，还是带来了更大的恐惧呢？这就是最后一层理解。伤不是终点，在无穷的时间面前，概率会战胜热力学混乱，终将在这个疯狂的宇宙赌场里。再次洗出秩序，一切都会回归。

让我们回到最开始的那个问题，商是什么？它是混乱，是扩散，是概率，是时间的灰烬。但或许它也是宇宙给我们留下的最后一道谜题，他用毁灭逼迫我们去创造，用遗忘提醒我们去铭记。我们在熵增的河流中顺流而下，却一直在回头张望那些我们亲手建立的秩序，生命或许就是熵增过程中最精彩的那一刻。这里是小学科学，我们下期见。