几个系列下来，相信很多朋友已经尝到了循序渐进的甜蜜，任何学习，只要不急不躁，从微小处开始，一步一台阶，最终必然能够见微知著。
——坤鹏论
距今约2300多年前，庄子在其著作《庄子》提出“上下四方曰宇，往古来今曰宙”之说。
“宇”指上下东南西北四方，即一切的空间；
“宙”指古往今来，即所有的时间。
这是原始的三维空间和一维时间的概念。
这也是迄今在中国典籍中找到的与现代"时空"概念最好的对应。
如今，宇宙为所有空间、时间、物质的总称。
而人类大部分学科，其实就是在研究事物的时间和空间。
因此，时间和空间（简称时空），就是力学、物理学、天文学和哲学的基本概念。
其实细想之下，包括经济学在内的社会科学，不也都是围绕时空展开的吗？
一、缩地成寸芝诺龟
关于时间，最好的故事莫过于著名的芝诺龟了。
这是距今约2500年前的事了。
古希腊哲学有一派叫埃利亚学派，以永恒不变存在物的思想著称。
其中，巴门尼德是该学派的翘楚、代表。
他认为，世间既不存在变化也不存在运动，只有一种恒久不变的东西存在。
因为这种存在物充满了一切空间，所以也不会存在独立于存在物之外的思想。
因此，思想和存在物是同一的。
我们觉得世界总是在不断地变化和运动，这实际只是一种错觉，并且还是一切错误的根源。
显然，这个否定变化的学说太违背人们的常识，很容易遭人攻击。
而且确实针对这一学说的攻击从一开始就没停过。
巴门尼德的学生芝诺认为，自己的主要任务就是维护他的老师的学说免遭非议。
为此，他发展出一种机敏但又有些过火的论证艺术。
也由于这个原因，他被认为是辩证法的创始人。
之后，辩证法在希腊达到了相当繁荣的程度。
芝诺认为，世间难以解决的矛盾，全是人们认为事物存在多样性和运动的观点造成的。
不过，他留下的著作只有很少的残篇。
关于他的知识，人们大都是从柏拉图和亚里士多德那里获得的。
让我们看看他拿出了什么样的证据（史称芝诺悖论）来否定事物是运动的。
证据一：缩地成寸芝诺龟
假设古希腊奥林匹克赛跑冠军阿基里斯和乌龟赛跑。
阿基里斯非常大度地让乌龟在他前面100米处起跑，他的速度是乌龟的10倍。
芝诺说，阿基里斯永远不可能追上乌龟。
因为，阿基里斯到达乌龟的第1个起跑点时，乌龟已经向前爬了10米，一个新的起点产生了。
阿基里斯继续追，当他追到乌龟爬出的这10米后，乌龟又向前爬了1米，他只能继续追向这1米……
就这样，乌龟制造出了无穷个起点，它总能在起点与自己之间制造出一个距离，不管这个距离有多小，只要乌龟不停地奋力向前爬，阿基里斯就永远也追不上乌龟！
《庄子·天下篇》中也提到：“一尺之棰，日取其半，万世不竭。”
这句话指的是，一尺的东西今天取其一半，明天取其一半的一半，后天再取其一半的一半的一半，总会有一半留下，所以永远也取不尽。
在数学中，一个数可以连续不断地除以2，永远也不会被除尽（这个数非循环小数）。
芝诺与庄子的区别是：
芝诺讲的是一定时间内行走的距离不变（即速度不变）；
庄子讲的是时间不变，这段时间里的工作却越来越少（速度越来越慢）。
可见芝诺限制了时间，庄子则可以使时间为无穷大。
尽管阿基里斯可以提速跑过芝诺龟，甚至一脚踩死他。
可是，在追求证据和准确实践的物理学中却无法超越。
于是，这个芝诺龟的问题整整流传了2000多年。
一直到物理学家牛顿和数学家莱布茨尼创造出微积分，人们才用微积分中的“极限”法门令阿基里斯超越了这只千年神龟。
证据二：飞矢不动
飞行在空中的箭矢在空间中的某个点上是静止不动的。
因为它飞行的这段时间可以被划分为无数的时刻，在每一个时刻，它都占据着一个位置，并在这个位置上静止不动。
如果它在各个单独的时刻是静止不动的，那么，整个来说，它也是静止不动的。
这就说明，飞行的箭矢其实是静止的，那么运动是不存在的。
其实不管是芝诺龟，还是飞矢不动，有个更简单的破解方法。
那就是我们自己改变对时间的看法，或者说正确认知时间。
当我们说“一头大象比一只老鼠大”时，我们在说什么？
首先，大象没有一个性质叫“大”；
其次，老鼠也没有一个性质叫“小”；
再次，一头大象或一只老鼠，也没有一个性质叫做“一”。
总的来说，“比XXX大”、“比XXX小”、“一”这些概念，都不是物体的性质（如形状、材质）。
上面所讲到的芝诺悖论的论据，其实是利用了人们对时间、空间的错误认知，巧妙地将时间当做了运动（变化）的一个内在性质。
正如亚里士多德所认为的，时间和“比XXX大”一样，都不是事物固有的性质，它们都是人类发明出来为了方便理解变化的东西。
“时间是对于变化前后的量词。”
因此，变化不是由时间组成的，变化是被时间来量化的。
时间，就是一个被人类发明出来的“概念”，并不是物体本身的性质。
这样的话，芝诺悖论就不攻自破了。
阿基里斯追不上乌龟、飞行的箭不动，都是因为我们在不停地将时间无限细分，但是，变化并不由时间组成。
这两个所谓的证据在于我们在对这一条数轴上的“1”人为地不停二分。
但是，它这并不代表数轴所衡量的东西就不会超过“1”。
有人可能会认为芝诺悖论是荒唐的，是耍小聪明，搞脑筋急转弯。
错！
他对后世哲学起着开路先锋的作用。
就像俗话所说，灯不拨不亮，理不辨不明，事不鉴不清，人们在对这样的悖论不停论证、辩论过程中，增加了认知能力。
同时，也使我们认识到，如果能够用批判的眼光看问题，可能就会发现，一些显而易见和理所当然的观点和见解是值得怀疑的、陈腐的和自相矛盾的。
比如：当我们考察一个诸如“无限”之类的概念时便会如此。
二、熵是时间之矢
热力学第二定律真正的内涵中，并不只是热量传导的过程和方向性。
里面还包含着一个颇有哲学意味的结论——事物会自发地向混乱、无序的方向发展。
现实中，几乎所有涉及热的现象的本质都是不可逆的。
其根源就在于热力学第二定律的制约。
该定律不仅第一次描述了实际过程的不可逆性。
而且，它还以熵恒增定律的形式把演化的概念引进入了物理学。
英国天体物理学家埃丁顿在《物理世界的本质》一书中将熵比喻为时间之矢。
如今，这个词已经成为专业名词。
它专指自然过程的不可逆性和时间的方向性。
科学界有以下几种时间之矢：
热力学、统计力学的时间之矢——即熵增加、无序、退化的时间方向；
生物学的时间之矢——即生物进化的时间方向；
电磁学的时间之矢——即振荡电磁所产生的电磁波的传播方向；
量子力学的时间之矢——即原子自发辐射的时间方向；
宇宙学的时间之矢——即宇宙自大爆炸起不断膨胀的方向。
注意到这五种时间之矢的共同特点了吗？
对的！
都是方向！
什么方向呢？
让我们来思考一下时间这个绝对的熟悉的陌生人。
时间的最大特征是什么？
是从过去指向未来，过去和未来判然两别。
因此，时间的内涵是无尽永前，不可逆。
无尽，是相对来说，只有宇宙永恒不灭，时间才会无尽不息。
永前——永远前进。
这里面包含两个关键，一是，时刻不停地流动；二是，向着一个方向流动，这个方向就是未来。
同时，时间，是一切事件过程长短和发生顺序的度量。
日常生活，我们对于时间的理解就是——秒、分、小时、天、周、月、年……
但是，时间并不是由一系列的时刻组成的，它是永前的。
就像前面芝诺龟的故事后面的解释一样。
把时间分割为单个的时间点并不是时间本身所为，而是我们人的主观意志。
因为，我们更多需要将其用作度量。
由于不可逆，时间的增量总是正数。
时间，归根结底，是个极其抽象的绝对概念。
它，并非自然产生，完全是人类创造。
它，无形、无声、无色、无味。
而且，它无法单独存在，它全因不可逆的事物而存在，也是不可逆的事物存在的基本属性。
所以，想要说明时间，必须要从不可逆的事物那里取证。
从日月来去，从草木荣枯，从生命存亡中找证据。
正因为事物都可为时间作注解，时间本身反而被人疏忽或是一直错误理解了。
坤鹏论认为，时间之矢有六个含义：
一是，人类总是用箭头指示方向，因此，它有指示时间方向的意思；
二是，开弓没有回头箭，用时间之矢很好地说明了时间和事物发展的不可逆性，是增量，且总是正数；
三是，箭总会以一定的轨迹（规律）运行，上面五种不同科学都力图找出运行的规律；
四是，箭必须要施以力才能射出去，上面五种不同科学描述了不同的五种力；
五是，箭射出去，必然会射中什么，它便是目标，五种不同科学全力研究的就是，各自领域那只时间之矢要射中的目标是什么。
六是，箭的作用就是杀伤敌人，代表着死亡与毁灭。
熵，就是热力学、统计力学指明的：
时间方向；
与热相关的事物的不可逆；
其中的规律是什么；
推动的力是什么；
最终会射到什么目标。
让我们一起重温熵这只时间之矢在熵恒增定律之下，说明了什么：
——一切事物都是从有序趋向无序，这个过程无尽永前，无法自发逆转；
——在没有外界影响的情况下（孤立系统）无法利用的能量只会越来越多，是增量，且总是正数；
——熵恒增定律就是热力学发现的一个关于热力运行的重要规律；
——热力是时间之矢的推动力；
——熵恒增最终就是达到无序的极限值，达到平衡态。
在某种意义，热力学的诞生恰恰是对以下两种过程的区别：
第一，与时间的方向无关的可逆过程；
第二，与时间的方向有关的不可逆过程。
而熵，就是区别这两个过程的概念，而熵的增加只是由于不可逆的过程而产生。
再继续思考！
熵，是自发增加的。
所以熵的增加相当于系统在自发地演化。
最后，补充一个最最重要的前提，只有当一个系统的行为具有足够的随机性时，这个系统的描述中，才可能有过去和未来间的区别。
也因为如此，才可能有不可逆性，时间之矢的熵才能够存在。
这个前提是个普适的前提，生物学、量子力学、宇宙学都符合。
三、伤心定律——热寂说
如果，所有形式的能量都不可避免地注定变成不断积聚的熵。
那么，在被认为是孤立系统的宇宙中，必然最终要会是一个结果：
除了秩序，还有无序，且会越来越无序。
那么，人类、地球乃至宇宙的最终命运，就是走向一种完全无序的、没有生命与意识存在的状态，宇宙的死亡。
所以，许多人说，这是一个伤心定律。
坤鹏论再次提醒一下，以上的前提是宇宙是孤立系统。
就像霍金所说，熵减（逆转）来自系统外部，不可能来内部，因此，不会有外力做功。
1862年，开尔文宣称：“虽然机械能不灭，但一个普遍趋势是机械能会耗散，导致在整个物质宇宙内，运动会停止，势能会耗竭，而热能则会逐渐增加和扩散，这样最终整个宇宙会归于一个静止和死寂的状态。”
坤鹏论认为，这里的“耗散”一词用得特别精妙。
能量没有损失，只是耗散了，耗散掉的能量仍在，但已无法被人利用。
克劳修斯在1865年提出熵的那篇文章中，对将热力学两个定律做出了宇宙论的论断：
第一，宇宙的能量是常量，保持不变——孤立系统，无外力做功，能量守恒；
第二，宇宙的熵趋于最大——总是向着熵增发展，熵恒增，越来越混乱。
同开尔文所说的一样，他也指出，宇宙越是接近于这种熵达到极大的极限状态，那就任何进一步的变化都不会发生了。
这时宇宙就会进入死寂的永恒状态。
也就是，极大值的熵带来了极大的混乱，系统进入极大稳定的平衡态，宇宙恒温，不再发生变化，也就是所谓的不温不火，了无生气。
注意，这里的关键词是平衡态。
前面讲过它，坤鹏论再大致说说，一起温故一下：
当气体分子越来越混乱无序，结构却越来越稳定，达到极大值后，宇宙内各部分宏观性质会处于长期不发生变化的状态，这种状态就是平衡态。
1867年9月23日，克劳修斯正式提出了著名的热寂说。
刚才所说的极限状态，就是宇宙热寂状态，是熵恒增定律对宇宙最终结局的推论。
四、关于热寂说的争论
100多年来，科学界和哲学界持续不断地争论着克劳修斯热寂说的推论。
因为，它属于科学上无法通过观测和验证来做出最后判决的学术问题。
这里面先要排除一类反驳。
热寂说存在的前提基于“宇宙是个孤立、封闭系统”这样的宇宙观。
于是，有人会说，世界是无限的，不是封闭的，所以，不能把热力学第二定律推广到全宇宙。
但是，宇宙到底是不是孤立、封闭系统，这不仅是个自然科学的问题，还是个哲学问题。
下面所说的都以“宇宙是一个有限且无界的孤立、封闭系统”为前提。
在反驳中比较著名的有三个。
1.玻尔兹曼的涨落说
1872年，玻尔兹曼提出了“涨落说”。
一生笃信原子论的他，在对粒子运动的研究中，最先对熵增进行了统计解释。
他也从统计角度对于克劳修斯的热寂说进行了反驳：总会有宇宙的某些局部，因为随机的涨落出现熵减小的情况。
尽管在整个宇宙来看，熵是增加的。
但是，随机的涨落永远会存在，于是一直都不会迎来完全的热寂。
所以，宇宙也就不可能产生“热寂”。
玻尔兹曼以地球为例这样解释道，整个宇宙虽然处于平衡状态，但是，地球正好处在“因为随机涨落而出现的熵减小”的区域，因此是偏离平衡的。
2.朗道的引力场作用
前苏联理论物理学家朗道主张，在天体物理领域，引力对热力学的影响相当于使系统受外界的干扰，而且是不稳定的干扰。
也正是由于引力的干预，使得实际的广大宇宙的区域始终处于远离平衡的状态。
3.耗散结构
比利时物理化学家伊利亚·普里高津提出的耗散结构，是第三个著名的反驳。
耗散结构是指一种远离平衡态的有序结构。
根据热力学第二定律，系统处在热平衡态就是有最大的混乱度，此时熵值达到最高，系统即出现所谓热寂。
而有序结构的出现则意味着熵的降低，系统便可“起死回生”。
这显然与热力学第二定律相悖。
比如：生命的发生和物种的进化等，都是从低级到高级、从无序到有序的变化，是一个熵不断降低的过程。
正是耗散结构理论很好地解释了上面这种现象。
它认为，熵不断减少的关键在于——系统必须是开放的。
而且，系统内有序结构的产生要靠外界不断供给能量和物质以及负熵流。
关于这一点观点，坤鹏论明天专门讲。
五、宇宙还在膨胀，但热寂说无法否定
后来，这个争论渐渐平息。
因为，20世纪20年代中期，美国天文学家哈勃，利用威尔逊山天文台当时世界最大的光学望远镜，发现银行系以外遥远星系都纷纷作远离地球的运动，其速度和到地球的距离成正比。
根据这个观测结果可以推论，宇宙是在膨胀的，因为星系间的距离在增长。
1964年，贝尔实验室的彭齐亚斯和威尔逊，将当时世界上灵敏度最高的微波天线，指向空间各个方向，在偶然之中发现了宇宙空间存在有各向同性3K黑体辐射背景。
什么是各向同性3K黑体辐射背景？
长期以来，人们都在探寻宇宙的诞生问题。
其中最有说服力的就是大爆炸理论。
它认为宇宙最初是一个质量极大、体积极小、温度极高的点。
然后，这个点发生了爆炸，随着体积的膨胀，温度不断降低。
至今，宇宙中还有大爆炸初期残留的，被称为宇宙微波背景辐射的宇宙射线。
微波背景辐射，是来自于宇宙空间背景上的各向同性的微波辐射，所以称宇宙微波背景辐射，它又称3K背景辐射，是一种充满整个宇宙的电磁辐射。
由于这种辐射来源于宇宙的各个方向，又有着近乎同样的频率和强度，所以叫各向同性。
宇宙学家相信宇宙微波背景辐射是由宇宙大爆炸遗留下来的，是创世遗迹。
微波背景辐射最重要的特性是它具有黑体辐射谱。
所谓黑体，就是能全部吸收外来电磁辐射而毫无反射和透射的理想物体。
彭齐亚斯和威尔逊的观测结果，让他们获得了1978年的诺贝尔物理学奖。
同时，这个观测结果还证明了，宇宙空间，即使是开放系统内，热确实遵循热力学第二定律。
因此，热寂说是无法被断然否定的。
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注：坤鹏论由三位互联网和媒体老兵封立鹏、滕大鹏、江礼坤组合而成。坤鹏论又多了位新成员：廖炜。即日起，坤鹏论所有自媒体渠道对外开放，接受网友投稿！如果你的文章是写科技、互联网、社会化营销等，欢迎投稿给坤鹏论。优秀文章坤鹏论将在今日头条、微信公众号、搜狐自媒体、官网等多个渠道发布，注明作者，提高你的知名度。更多好处请关注微信公众号：“坤鹏论”微信公众号：kunpenglun，回复“投稿”查看，自媒体人可加QQ群交流，群号：6946827
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