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一杯热水为什么会慢慢变凉？因为热水表面的水分子运动非常剧烈 ， 当它们与温度较低的空气分子遭遇时 ， 就会将一部分热量传递给空气分子 ， 从而使自己的温度降低 。 同样地 ， 当空气分子的温度上升之后 ， 它们的运动也会变得剧烈 。
这种热量可以自发地从温度高的物体传递到温度低的物体 ， 但不可能自发地从温度低的物体传递到温度高的物体的现象 ， 被称为热力学第二定律 ， 也被称为“熵增定理” 。
【神奇的玻尔兹曼大脑：宇宙中或至少漂浮着7万5千亿...亿个意识体】熵在希腊
在经典力学中 ， 熵增定律可以看作是高动能分子向低动能分子的能量传递 。 按理说 ， 当这种传递达到平衡之后 ， 熵值就保持恒定不变了 。 然而 ， 分子运动是一刻也不会停止的 ， 分子之间的碰撞也在随机进行着 。
从数学的角度来推论 ， 某种事物如果是随机的 ， 即便发生的概率无限趋近于零 ， 只要给它足够的时间 ， 那么它仍旧一定会发生 。 比如 ， 我们都知道空气分子运动是随机的、杂乱无章的 ， 那么有没有可能一个屋子里的空气分子全部聚集到某个角落里呢？在现实世界中 ， 这种情况发生的可能性基本为零 。 但数学是一门较真的学科 ， 从数学的角度来看 ， 只要时间尺度足够长 ， 那么这件事情在将来的某个时刻就一定会发生 。
我们不妨再脑洞大开一些 ， 如果给恐龙足够多的时间 ， 那么它们一定会发展出恐龙文明；如果给一条小狗足够多的时间 ， 让它在电脑键盘上随机乱敲 ， 那么它总有一天会敲出《莎士比亚全集》 。
让空气分子聚集到某个角落、让恐龙发展出文明、让小狗敲出《莎士比亚全集》 ， 这都是一个从无序走向有序的过程 ， 也就是熵减的过程 。 常识告诉我们 ， 让物质从无序走向有序 ， 必须借助一定的外力才能实现 。
然而 ， 常识有时候是不足为信的 。 微观状态下的粒子运动是随机的 ， 它从无序走向有序实际上也是一种随机事件 ， 因此是可能发生的 。
按照大爆炸理论 ， 宇宙诞生于138亿年前的一场奇点大爆炸 。 奇点是一个极端有序的状态 ， 它爆炸以后宇宙诞生 ， 宇宙中的分子不断向外扩散 ， 就是一个熵增的过程 。 按照熵增定律 ， 经过了138亿年的漫长时间 ， 宇宙中的分子早就应该变得无限混乱 ， 在空间中处于均匀分布的状态 。
但实际情况却是 ， 我们的宇宙物质分布并不均匀 。 在目前的宇宙当中 ， 存在着众多密集分布的星系 ， 存在着规律运动的太阳系 ， 存在着持续向前发展的人类文明 。 这一切都是不符合预期的 。
科学家甚至认为 ， 宇宙的现状正处于一个低熵状态 。 因为只有在熵减的过程当中 ， 宇宙中的万事万物才能从无序走向有序 ， 包括众多的天体形成、星系的形成以及生命和大脑的形成 ， 所有这些都是低熵的产物 。
那么 ， 目前宇宙的低熵状态是怎么形成的呢？
我们之前提到过 ， 微观粒子之间的碰撞是随机的 ， 只要时间足够 ， 这些微观粒子的碰撞总会形成低熵的有序状态 。 因此 ， 一种比较合理的猜测是 ， 我们的宇宙已经过了高熵状态 ， 并处于热力学平衡 ， 在此之后高熵状态的宇宙开始大规模熵的涨落 。
假如无数个涨落形成无数个低熵状态 ， 然后再以更低的熵形成时间连续体 ， 那么我们在某一区域看到的物质就会越来越有序 ， 主要表现为物质相互靠近 ， 也就是我们眼中的万有引力 。
人类的大脑是高度有序的低熵状态下的产物 。 奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼曾提出一个观点：如果已知的低熵态宇宙是来源于熵的涨落 ， 那么涨落中也应该会出现许多低熵的自我意识 ， 比如一个个孤单的大脑 。 这种孤单的大脑就被命名为玻尔兹曼大脑 。
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