热力学第二定律的第一个提出者是热力学第二定律《论热力学的第二定律》( 二 )

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热力学第二定律说，涉及热能转移或转换的过程是不可逆转的。图片来源：Hayati Kayhan
在宇宙中我们观察到了时间明确的方向。虽然没有人知道为什么时间的流向是这样子的，但是如果时间逆向，那么根据第二定律，所有我们已知的高级生命都将不复存在。
【热力学第二定律的第一个提出者是热力学第二定律《论热力学的第二定律》】一个公认的观点是，宇宙最初的状态必然是比现在更加紧凑有序的。如果大爆炸的假设成立，那么宇宙的初始熵为零。即使是现在，我们都可以观察到宇宙中物质不断扩张和冷却的过程（即宇宙微波背景）。如果我们应用热力学第二定律来解释此过程，那么宇宙必然会继续扩张，也会变得更为无序，并且当宇宙生存时间足够长，其中的物质将会均匀分布、熵值最高，最终导致“热死亡” 。在上述过程中，可能存在一些几乎可视作无限小的波动，但是除了那些波动，宇宙终将走向灭亡。

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最后需要注意的是，黑洞似乎是违反热力学第二定律的，因为奇点是物质最有序的形式，所以应该熵值为零。但是，史蒂芬霍金证实了黑洞所吸收的物质熵存储在其事件视界的表面区域，因此当黑洞由于霍金辐射衰变时，这些物质熵也将被释放回宇宙中。
有一些相当有见地的第二定律等价命题：
1）一个过程中，如果系统的初态和末态相同，那么热不可能全部被用来做功。
2）热将自发性从一个高温物体流向低温物体。
3）熵的变化等效于沿可逆路径的热量变化除以温度。
4）孤立系统的熵总是在自发过程中增加。
最后一种定义本质上就是我们正在讨论的那个。
“熵是无序的” ，这一说法严格来说并不正确，但是不幸的是，这个概念已经广为流传了。

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黑洞（中）在大麦哲伦星云前面的模拟图。请注意引力透镜的影响，产生了放大的，但高度扭曲的星云的两个影像。在顶部的银河系盘面扭曲成一个弧形。
考虑这样的情况：液体凝固成一个分子有序排列的晶体；根据熵的上述定义方法，这一过程应该永远不会发生，但是我们知道这个过程是存在的。为什么？
对于熵的更好的一个定义方法是由波兹曼提出的，基于统计力学规律的：
熵可以被认为是与系统内部自排序方式的数量直接相关，每一种排序方式都构成了系统的一个“微观状态” 。
因此，一个系统力求其不同微观状态的总数最大化。
为了更清晰地说明这个原理，试想一个充满气体的容器。其中的气体所占体积恒定、所处温度恒定。在这个容器中，气体分子将不断运动，如果在某一时间点暂停这个系统中的所有分子活动，我们将发现这些分子都停留在一个固定位置上。将这些分子的位置信息汇总即可得到一个系统的微观状态。那么现在我们将系统重启备份，稍后终止运行，在此过程中我们（或许）将发现这个系统处于一个与之前备份不同的状态。系统运行足够长时间后，这个系统将遍历所有可能的微观状态，并最终处于同一微分状态。而这个系统所有可能的微观状态越多，这个系统的熵就会越高。

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这样子理解这一定律后，不难发现熵与系统无序与否无关，而与系统微观状态有关。
熵值总是不断增加的，因为当一个系统可能的微观状态最多时，这个系统达到最稳定的状态，而系统的无序性不是其影响因素。
物质不一定守恒，而能量一定守恒。
下面考虑这样一个案例：两个原子经历核反应并不断释放能量，这一过程与原子弹或是核反应容器中的核反应相似。这个产品的质量（物质量）必然将小于初始状态的数值—质量消失了！这是因为失去的物质质量转换为能量了。

热力学第二定律的第一个提出者是 热力学第二定律 《论热力学的第二定律》( 二 )

热力学第二定律的第一个提出者是热力学第二定律《论热力学的第二定律》( 二 )