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通过结合实验和数学 ， 伽利略开创了科学研究的先河 ， 从此物理学走上了快速发展的道路 。 此后 ， 牛顿发扬光大 ， 建立了牛顿力学 ， 成为经典物理学的开创者 ， 他也被冠以人类史上最伟大的物理学家 。
在牛顿之后 ， 又有麦克斯韦、普朗克、爱因斯坦、玻尔、狄拉克、费曼、薛定谔等一众物理学家 ， 发现了一系列新的物理学定律 ， 极大改变了人类对于世界的认识 。 不仅如此 ， 人类利用物理学定律发展出了现代科技文明 ， 彻底革新了人类的生活 。
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然而 ， 物理学定律在造福人类的同时 ， 有一条物理定律却给人类带了绝望 ， 以致于有的物理学家发出感叹 ， 宁愿不要发现它 。 这条定律预示着宇宙必然会走向不可逆转的毁灭 ， 它就是熵增定律 。 那么 ， 熵增定律是怎么来的呢？
这还要从热力学的发展说起 。 大量的实验表明 ， 能量是守恒的 ， 它们不会凭空出现和消失 ， 只会在不同形式之间转换 ， 这就是能量守恒定律 ， 也称热力学第一定律 。 这一定律的诞生 ， 让不消耗能量却能做功的永动机化为泡影 。
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【物理定律|一条令人感到绝望的物理定律，物理学家：宁愿不要发现它】此后 ， 又有人设想建造另一种永动机 ， 这种机器可以从自然界中吸收热量 ， 然后以此来驱动机器做功 ， 这并不违背能量守恒定律 。 然而 ， 无论怎么尝试 ， 这类永动机也是没有造出来 ， 原因在于还有未知的热力学定律在起作用 。
1824年 ， 物理学家卡诺在研究热机时发现 ， 热量并不能被百分百转换为能量 ， 其热效率正相关于高温和低温热源的温差 。 为了定量描述热机的能量耗散 ， 克劳修斯在1865年引入了一个常数——熵 。
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熵可以表征无用能量的多少 ， 无用能量越多 ， 熵越大；有用能量越多 ， 熵越小 。 热机在运行过程中 ， 会产生无用的热量 ， 例如 ， 机械结构之间相互摩擦所产生的热量 ， 这些热量不能用于做功 ， 系统的熵会变得越来越大 。
由此可见 ， 能量的转化和传递是有方向性的 ， 低温热源的热量不会自发地传递给高温热源 ， 热量不能自发并且全部转化为功 。 因此 ， 熵的值只会变得越来越大 ， 并且是不可逆转的 ， 这就是熵增定律 ， 亦称热力学第二定律 ， 它表明第二类永动机也是不可能实现的 。
1877年 ， 物理学家玻尔兹曼进一步扩展了熵的概念 。 他发现 ， 系统的熵与其微观状态数量有关 。 倘若系统的微观状态数量越多 ， 意味着系统越混乱 ， 表明熵值越大 。 一个系统的有序度只会自发地变得越来越低 ， 熵会逐渐增加 。
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那么 ， 为什么熵增定律十分特殊？为什么它可以预示宇宙的最终结局呢？
对于其他物理定律 ， 它们都是关于时间对称的 ， 无论是时间正向还是逆向流逝 ， 都没有任何区别 ， 例如 ， 一颗小球从空中自由落体到达地面 ， 如果从地面以小球的落地末速度 ， 把小球竖直向上扔出 ， 该小球又会到达原有的高度 。
然而 ， 熵增定律却非常特殊 ， 熵只能增大 ， 水和乙醇混合后不会自发分离 ， 玻璃打碎后也无法自动复原 。 熵增定律表明 ， 时间的流逝方向是单一的 ， 只能向前流逝 ， 这是牛顿和爱因斯坦的物理学所无法解释的 。 不仅如此 ， 这条定律还设定好了宇宙的结局 。
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宇宙诞生于138亿年前的低熵状态 ， 随着宇宙的演化 ， 无序度越来越高 ， 有用能量被逐渐消耗掉 ， 宇宙的熵在不断增大 。 虽然宇宙中形成了很多有序结构和低熵体 ， 例如 ， 恒星、星系和包括人类在内的地球生命 ， 但这些都需要消耗宇宙的有用能来维持低熵状态 ， 所以总体上还是会导致整个宇宙的熵变大 。
因此 ， 宇宙之形成以来 ， 就注定朝着熵最大的方向在演化 。 最终 ， 行星会脱离原有的轨道并解体 ， 原子四分五裂 ， 质子发生衰变 ， 黑洞蒸发殆尽 ， 只留下光子以及轻子 。
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宇宙迟早会迎来无序度最高、有用能耗尽的最大熵状态 ， 这就是热寂的结局 ， 预计时间是在10^1000年以后 。 当然 ， 这个时间对于渺小的人类而言非常漫长 ， 我们还有足够的时间来保持低熵的状态 。
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