■ 李墨林

瓦特在1782年發(fā)明了蒸汽機(jī)以后，為了計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率，他認(rèn)識(shí)到必須了解這臺(tái)機(jī)器幕后的全部理論，這個(gè)理論就是熱力學(xué)。只不過當(dāng)時(shí)他無論如何也不可能想到的是，就這么一個(gè)普普通通的熱機(jī)理論，在它默默無聞地度過了百年歲月之后，竟給后來的一些科學(xué)家罩上了花環(huán)，推崇到了至高無上的地位。

勞修斯在1885年引入了熵的概念，并把熱力的前兩條定律寫成了宇宙學(xué)的形式。于是原來只適用于熱機(jī)的理論，竟一下子擴(kuò)充為普遍適用于一切的宇宙學(xué)原理。他的第一條定律說，宇宙的總能量是守衡的，第二條定律說，宇宙的總熵是在無情地朝著它的極大值增長(zhǎng)。這就是為后來一些天文物理學(xué)家所推崇，又為另一些科學(xué)家們所腹誹而又無奈的熵增原則的來源。

客觀地說，熱力學(xué)第二定律所反映的熵增原則，的確符合人們對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)，因此曾驗(yàn)證過愛因斯坦相對(duì)論的英國(guó)科學(xué)家愛丁頓，又把這個(gè)理論推向了認(rèn)識(shí)論的極致。他說：“我認(rèn)為熵增原則即熱力學(xué)第二定律，是自然界所有定律中至高無上的，如果有人指出你所鐘愛的宇宙理論與麥克斯韋方程不符，那么麥克斯韋方程就算倒霉；如果發(fā)現(xiàn)它與觀測(cè)相矛盾，那一定是觀測(cè)出了問題。但是如果發(fā)現(xiàn)你的理論違背了熱力學(xué)第二定律，我就敢說你沒有指望了，你的理論只有丟盡臉、垮臺(tái)。”

愛丁頓之所以敢把話說到這個(gè)份上，是因?yàn)樗J(rèn)識(shí)到在自然界中，的確不會(huì)發(fā)生與“熱二”定律相違背的現(xiàn)象：冷水不會(huì)自動(dòng)加熱，打碎了的瓷器不會(huì)自動(dòng)重組，臺(tái)球不會(huì)自己從球袋里跳出來，生命不可能死而復(fù)生等等。在現(xiàn)實(shí)生活中，這類單方向趨向混沌的例子俯拾皆是，因此極具權(quán)威的愛丁頓的話自然成了無可爭(zhēng)辯的絕對(duì)真理。但這還不算完，德國(guó)大科學(xué)家霍姆霍斯在深入研究了“熱二”之后，在此基礎(chǔ)上又前進(jìn)了一步，他不容置疑地說：“整個(gè)宇宙的演化就是逐漸地退化，最后終止于熱力學(xué)平衡?！?/p>

最后終止于熱力學(xué)平衡？老天！這不明明向世人頒布宇宙必將毀滅，人類必將滅亡的宣言嗎？熱力緣何如此冷酷，竟敢向它生存環(huán)境的本身發(fā)起挑戰(zhàn)，難道它就不怕一起毀滅嗎？

其實(shí)宇宙到底能否長(zhǎng)存 與“熱二”定律根本無關(guān)。“熱二”定律最大的“罪過”，不過是企圖充當(dāng)宇宙消亡的預(yù)言者，和不受歡迎的報(bào)喪人而已。

現(xiàn)在姑且不論大爆炸與守恒態(tài)宇宙哪個(gè)正確，就目前人類所能觀測(cè)到的空間來看，其半徑已基本達(dá)到了150億光年之遠(yuǎn)。在這已知的近300億光年空間的總宇宙中，已初步查明共有各種形式的星系500多億個(gè)，其中最小的也有幾千光年，大些的甚至能達(dá)到幾萬(wàn)、幾十萬(wàn)光年之巨！在以上所有這些龐大的星系家族成員中，絕大多數(shù)恒星的壽命都在幾百萬(wàn)、幾千萬(wàn)、幾億甚至幾十億年之間。這就是說我們周圍的星空和我們的眼里的恒星，絕大多數(shù)都經(jīng)歷了生生死死、死死生生不知多少個(gè)輪回了。在這種宇宙演化的過程中，盡管它們每次毀滅都毫無例外地遵循著“熱二”定律；在另一方面，所有恒星的誕生又全部都違反著熵增原則，如若不信，請(qǐng)您在夜里仰望星空時(shí)，看著那認(rèn)不清、數(shù)不盡的繁星，其中有幾個(gè)不是重復(fù)的生命，再造的“新人”？

然而事情并未結(jié)束，因?yàn)榘凑諢崃W(xué)第二定律、熵增原則在“毀滅”宇宙時(shí)還附加了一個(gè)前提條件，即必須是一個(gè)理想的獨(dú)立系統(tǒng)。

何為理想的獨(dú)立系統(tǒng)？在地球上，一個(gè)盛滿了開水的暖瓶應(yīng)該是既合格且又完善的獨(dú)立系統(tǒng)。宇宙中沒有那么大的暖瓶，但除了與外界有物質(zhì)交流的、處于碰撞狀態(tài)的星系之外，其他所有的獨(dú)立星系因?yàn)閷?duì)外沒有物質(zhì)交流，對(duì)內(nèi)所有天體都受制于同一個(gè)引力場(chǎng)，所以它們都應(yīng)該是理想的獨(dú)立系統(tǒng)。但就在宇宙這數(shù)百個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)中，不但每個(gè)龐大的星系中每時(shí)都有單個(gè)或成批的星球趨向于死寂沉沉的熱力學(xué)平衡，同時(shí)每刻也都有成批的星球在星云中誕生。就像涅槃之后再生的鳳凰一樣，重新在星系的各個(gè)角落放射耀眼的光芒。為了揭示恒星誕生的大環(huán)境，展示恒星誕生的全過程，我們不妨先解剖一個(gè)星系中的大星云，看星云內(nèi)的星球們是如何違反“熱二”定律，以絕對(duì)反熵的形式自行在煙霧迷茫的星云中產(chǎn)生的。

星云的種類較多，概括起來主要有彌漫星云，有行星狀星云，有超新星遺留下來的灰燼，也有黑洞蒸發(fā)后殘留下來的物質(zhì)團(tuán)，這些都屬星云范疇。就其發(fā)光的性質(zhì)來說，有發(fā)射星云、反射星云和依靠星空背景襯托的暗星云。

各類星云都屬星際物質(zhì)，即星際氣體和星際塵埃。星際氣體中含有氣態(tài)原子、分子、電子和離子等。星際氣體的元素中氫占多數(shù)，其次是氦。星際塵埃包括冰狀物質(zhì)、石墨和硅酸鹽等混雜物。下面就具體描述一下恒星在星云中誕生的詳細(xì)過程，看它們到底是怎樣在熱力學(xué)平衡的死亡灰燼中，一步步自發(fā)地創(chuàng)生、成長(zhǎng)并成功地發(fā)展起來的。

在浩瀚無垠的彌漫星云中，由于物質(zhì)不可能被分配得絕對(duì)均勻，有時(shí)在某些空間會(huì)出現(xiàn)一些密度稍大一些的質(zhì)點(diǎn)，這些具備物理特性的質(zhì)點(diǎn)由于引力也較周圍稍大那么一點(diǎn)兒，附近的物質(zhì)便慢慢往“點(diǎn)”的方向聚攏。隨著時(shí)間的推移，物質(zhì)愈集愈多，物質(zhì)團(tuán)越來越大，到了一定程度以后，由于物質(zhì)不均導(dǎo)致了引力不均，正是這兩個(gè)不均讓物質(zhì)團(tuán)在零空間中產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)扭曲了周圍的時(shí)空，使得距離較遠(yuǎn)的物質(zhì)以更快的速度和更大的數(shù)量向引力中心下落，于是產(chǎn)生了方向、誕生了時(shí)間、提高了溫度，如此周而復(fù)始，物質(zhì)團(tuán)加速旋轉(zhuǎn)，加速積累，加速膨脹，當(dāng)物質(zhì)團(tuán)中心的密度達(dá)到一定的值，體積達(dá)到了一定的規(guī)模以后，會(huì)產(chǎn)生引力塌縮，并在塌縮的過程中迅速升溫升壓，如此之后，物質(zhì)團(tuán)已經(jīng)是巨大的星球了——當(dāng)星球中心的溫度和壓力最終達(dá)到了臨界點(diǎn)，便會(huì)自發(fā)地產(chǎn)生熱核反應(yīng)：每四個(gè)氫原子核結(jié)合成一個(gè)氦原子核，并在這個(gè)過程中釋放出巨大的能量：氫彈爆炸。誰(shuí)能想到，一個(gè)沒有大腦和雙手的宇宙，竟能用最簡(jiǎn)單最原始的材料自我造出氫彈來，而且又絕非一顆兩顆，而是成千上萬(wàn)甚至相當(dāng)于成百上千萬(wàn)顆氫彈同時(shí)爆發(fā)的量，于是一顆甚至一群全新的恒星，就這樣在宇宙的“濃湯”中誕生了！

正因?yàn)槿绱耍藙谛匏?、愛丁頓和霍姆霍斯等人根據(jù)熱力學(xué)第二定律所升格的宇宙學(xué)在這里不能成立。

鑒于上述原因，我認(rèn)為“熱二”定律則既合理，又有限：它能夠毀滅生命，但不能毀滅人類；它能夠毀滅地球，但無法毀滅宇宙。熵增原則所代表和所制約的，基本屬于地球小范圍的真理。一旦放到宏觀的宇宙效應(yīng)上，它馬上便失了作用。

在說明宇宙的基本理論中，如果把牛頓力學(xué)比作可愛的蘋果，相對(duì)論就是照耀蘋果的陽(yáng)光；如果把量子力學(xué)比作構(gòu)成蘋果的分子，那么熱力學(xué)就是吞沒蘋果的黑洞。不過這個(gè)黑洞并不一定像人們想象的那樣猙獰可怕，因?yàn)檫@個(gè)黑洞無論多么強(qiáng)大，最終還是會(huì)被霍金輻射無情地蒸發(fā)，而蒸發(fā)后的物質(zhì)又將還原為到處彌漫的宇宙塵埃，這個(gè)過程又還原了克勞修斯的熵增，霍姆霍斯的“熱寂”，在地球上，物質(zhì)到此已基本走到了盡頭。但在宇宙中，同樣的塵埃卻面臨著完全不同的命運(yùn)：它們只要耐心等待，便有機(jī)會(huì)再生；一旦反熵的時(shí)機(jī)來臨就會(huì)成為下一代恒星的主人，重新走上光輝燦爛的明星之路。事情到了這里，一切又回到了原點(diǎn)，回到熱力學(xué)第一定律，即宇宙總能量守恒的軌道。于是燃燒的生命重新開始，熵退化變成熵進(jìn)化，牛頓的能量守恒和物質(zhì)不滅原理重新主宰了宇宙，再次成為宇宙永存的終極真理。