l去年夏天，热浪在巴黎达到了有记录以来的最高温度，我骑车穿过城市去见我的朋友罗曼·格拉齐亚尼(Romain Graziani)。在一个名为café的人行道上，我们啜饮着烧焦的意式浓缩咖啡，看着空气在鹅卵石上怪异地闪烁。罗曼是一位研究中国古代文献的学者，他分享了一个从他的研究中产生的观点:有些目标如果不直接追求，就能最有效地实现。例如，就像睡着一样。如果你努力去做，你不会成功的。同样的道理也适用于篮球中的上篮，网球中的反手击球，或者照片中的自然妆容。罗曼认为，还有一些更深刻、更重要的例子。
几天后，气温又上升了几度，我和菲尔·泰勒(Phil Taylor)通了电话。泰勒是一位生物地球化学家，他在很大程度上放弃了自己的学术生涯，转而致力于工业化农业的改革。他告诉我，当大面积种植的农民选择种植多年生植物而不是一年生植物时，可以避免大量的碳排放。多年生植物的根和微生物将有机碳和氮锁在里面，而一年生植物需要不断的耕作，这些珍贵的化合物就会流失。
如果我们有另一个关于宇宙能量和秩序的神话呢?
泰勒说:“这些辛勤的农民经常使劲地耕田，生态学的飞轮根本无法转动。他们开车太辛苦了。”
打完电话后，我试着回过头来写作。我当时正好在写一本关于经典热力学的书。你可能还记得高中物理课上的“热力学定律”。正如通常提出的那样，这些定律说物理系统自然地消散能量并流向一种寒冷无序的状态。然而，从我现在坐的地方——一个热得难以忍受的阁楼，凝视着在阳光下闪闪发光的锌屋顶的三维拼图——很难感觉到这种热力学立法背后的直觉。恰恰相反，这是我第一次感到震惊:对这个世界的看法多么奇怪啊!我发现自己在某种狂热的梦境中疑惑:我们从哪里得到这样的想法?也许这和我们为什么这么拼命开车有关，即使有其他办法?
植物能感觉到疼痛，甚至可能看得见
2018年，一家德国报纸问我是否有兴趣与哲学家埃马努埃勒·科西亚(Emanuele Coccia)交谈，他刚刚写了一本关于植物的书《世界报》(Die Wurzeln der Welt)，英文名为《植物的一生》(the Life of…阅读更多
B回到维多利亚时期热力学定律的起源，我们可以看到这些定律是如何被广泛地误解和误用的，也许还有为什么会被误用。19世纪，第一本热力学教科书诞生于柏林的鲁道夫·克劳修斯，以及格拉斯哥的威廉·汤姆森(通常被称为开尔文勋爵)和威廉·兰金的著作。在研究机器(如蒸汽机)如何将热与机械功交换，以及机械功如何交换，这些物理学家了解到效率的严格限制。机器所能做的最好的事情就是把少量的能量作为废热来释放。他们还观察到，如果某物的一边是热的，而另一边是冷的，那么温度总是相等的。他们的结果是由前两个定律合成的:
一个孤立的热力学系统的热力学能的变化等于系统提供给系统的热量和系统对周围环境做的功的差。
2热不能自发地从较冷的物体流向较热的物体。或者，根据克劳修斯关于熵的新概念，孤立系统的总熵会随着时间的推移而增加。
对于一个处于快速工业化和向资本主义自由市场转变阵痛中的社会来说，热力学是极其有用的科学。这些定律及其延伸可以应用于改进推动生产力进步的发动机。同样重要的是，他们可以用更宽泛的术语来表达，在意识形态上与正在进行的文化转型相一致，从一个由小农组成的农业社区到一个由工厂工人组成的城市社会。例如:你永远不会得到任何东西——能量或免费工作。(在一个气候宜人的小农场，你有时会这样做;作为一名工厂工人，你肯定不会。)或者:如果没有通过做功(也许还有燃烧煤炭)输入的能量，系统就会自然地趋于寒冷和无序。我并不是在暗示这些规律背后的研究在科学上存在一些可疑之处，只是它们在正在进行的更广泛的社会变革中发展起来——并以反映社会变革的方式被阐述出来——既不是偶然的，也不是无关紧要的。
我们再加上第四条定律，不存在孤立系统。
在达尔文的著作中，我们可以找到这种社会嵌入性的一个具有启发性的类比。许多历史学家已经注意到，自然选择理论与当时社会中占主导地位的政治和经济观点之间存在密切联系，达尔文就是其中的一员。维多利亚时代的精英们坚信，亚当•斯密(Adam Smith)和大卫•李嘉图(David Ricardo)的自由市场的不受限制的竞争将推动经济和社会的进步。在达尔文的理论中，他们发现了自然对他们所偏好的社会制度的反映。正如凯恩斯所说，“适者生存的原则可以被视为李嘉图经济学的广泛推广。”
然而，尽管这一观察常常与达尔文的工作有关，但热力学理论在很大程度上逃脱了类似的语境。也许物理学，在它所有的严格，被认为是不容易受社会参与。然而，事实上，达尔文和热力学理论共同为一个致力于自由竞争、企业家主义和扩张工业的社会提供了一个有利的世界观——一个关于宇宙的合适的神话。从本质上讲，在这种观点下，世界自然地滑向一种死亡寒冷的无序状态，但它可以被挽救——照亮和组织——通过生物为生存和领先而竞争的拼拼。
一个与达尔文的研究成果相比，将热力学理论扩展到它不能严格应用的领域往往会得出错误的结论。威廉·汤姆森自己在试图估算地球年龄时也陷入了这个陷阱。这是一个令人担忧而又重大的问题——地球的年龄有多大?——因为达尔文刚刚发表了一篇论文《物种起源》他所提出的进化过程需要很长一段时间才能产生动植物的多样而精致的结构。事实上，还没有人发展出进化理论的那些要素，以便对地球上生命的进化所花的时间进行充分的估计。然而，不知何故，达尔文意识到了这一点，他认为这至少需要10亿年的时间。
查尔斯·达尔文(Charles Darwin)和开尔文勋爵(Lord Kelvin)总是以白胡子、宽眉的圣人形象被人们铭记;好像他们永远都是老的。但在这场关于地球年龄的辩论开始时，达尔文50岁，汤姆森还不到40岁，距离开尔文勋爵还有几十年的时间。尽管如此，汤姆逊已经被公认为热力学的奠基人，这个理论是定量的，而达尔文的理论是叙述的，它是预测的，而达尔文的理论是描述性的。汤姆森虽然年轻，但他的数字会有一定的权威。
根据在矿井中所做的测量，汤姆森知道，你走得越深，温度就越高——这正是人们所期望的观测结果，如果地球曾经非常热，从那以后就一直在降温。热球的热通量是一个热力学可以精确描述的过程，因此汤姆森写下了一个模型，并问道:如果地球曾经熔化过，需要多长时间才能冷却到现在的温度?根据他的计算，在2000万年到4亿年之间。这一范围之广表明存在很大的不确定性，但即便如此，达尔文还是惊呆了。汤姆森的估计比达尔文认为的自然选择所需要的要小2到50倍。一定有什么地方出了问题，达尔文写信给他的朋友们，但他不知道哪里出了问题——而他反驳的正是汤姆森。
事实上，在地球内部的三种主要热源中，汤姆森低估了一种，而总共错过了两种。他低估的是最初由行星形成产生的热量——由聚集产生的生长过程，这是由嵌入在引力场中的能量驱动的。他完全忽略了两种热源，一种是地球内部熔融物质流动产生的摩擦，另一种是更著名的辐射。汤姆逊无法知道地球上的某些元素在不断地泄漏能量，因为放射性衰变的现象还没有被发现。直到今天，我们还不知道这个遗漏到底有多重要，因为我们不知道地球深处有多少放射性的钾、铀和钍。但我们确信，这足以显著增加地核温度。
B粗略地说，汤姆森忽视了大量的能源和热源。因此，他认为地球的冷却速度比实际要快得多，这导致他低估了地球的年龄。正是第一定律，定义了封闭系统中能量的完整计算，使得汤姆森自己过度扩展。但同样的基本误差——忽略能量——也导致了第二定律的许多错误应用。
热力学第二定律被频繁地、松散地用无序及其增加的趋势来描述，它被用来解释为什么有机体会衰老，为什么社会会崩溃，为什么进化需要神的介入。撇开把热力学熵看作无序的问题不谈，重要和基本的一点是，能量的输入可以减少熵(或无序)，而正如我们所看到的，能量是无处不在的。能量驱动的熵降低很容易在简单的实验室实验中证明，但更重要的是，恒星、生物种群、有机体和社会都是这样的系统，在这些系统中，能量通常被利用来产生有序的结构，而这些结构的熵比它们的组成部分要低。在这些系统中，熵的增加在物理上并没有什么不可避免的。
热力学理论服务于一个致力于自由竞争的社会。
几乎在对第一和第二定律的每一次错误的过度延伸中，都有一个词标志着错误的症结所在。这些法律指的是孤立的系统。它的思想是，任何东西进入或离开，来或走，都是经过解释的。我们可以在实验室里建立孤立系统的模型，但即使是这些模型也仅仅是近似值——不仅仅像我们最初设想的那样，因为一定会有一点能量溜走。它们不可避免地是近似的，因为我们的世界充满了能量:有余热永远无法完美地消除。恒星和大爆炸遗留下来的宇宙辐射将能量隔离在原子核中。量子对产生的能量无处不在，这可能是推动宇宙加速膨胀的原因。当然，在日常生活中，在封闭的实验室之外，我们从未接近过孤立系统的领域。
基于这些原因，我们可以考虑添加一条法律。第一个和第二个我们已经看到了，第三个位置是由温度和熵的关系决定的，所以我们把它叫做热力学第四定律
不存在孤立系统这种东西。
诚然，我们的新法律对第一种和第二种的严格适用性进行了严格的限制，但它们在计算理想化的或近似的变化时仍将一如既往地有用。我们只是要记住，它们从来都不是完全正确的。这一点很重要，因为尽管热力学的所有过度延伸都明确地指向第一或第二定律，但在其他定律中，我们对世界的潜在认识，是由维多利亚时代科学的普及版本塑造的，将我们引入危险的歧途。
T认为能源和秩序是自然减少的稀缺资源，我们必须通过我们的聪明才智和努力去争取——或者，也许更准确地说，感觉在这样一个历史时刻，我们很难理解和应对它们，因为在这个时刻，最大的威胁不是资源匮乏，而是资源过剩。不是说我们会缺少能量，而是我们会以各种方式把自己烧尽。
气候变化就是一个明显的例子。在我们的辛勤劳动中，我们利用了大量分子储存的能量，从而改变了大气的物理化学性质。但也有其他的例子。工业肥料的生产可以从能量的角度来考虑。大量的能量(主要以天然气的形式)被用于一种反应，这种反应破坏了大气中氮、氮的极其稳定的三键2这是为了制造一种分子，让氮处于较不稳定的高能量状态。问题是，这些新生成的活性氮分子在各地都大量过剩。它们流入海洋，使蓝藻过度肥沃，并大量繁殖，消耗所有可用的氧气，并造成大面积的死亡区域。从表面的有毒水，活性氮下沉到底部，当水循环恢复，几十年后，所有氮的分子产物将被释放到大气中。这些产物——大部分是一氧化二氮——捕获热量的效率大约是二氧化碳的300倍。简而言之，我们正在深海中装上一颗滴答作响的气候炸弹，我们的子孙后代将不得不设法拆除它。
如果我们有另一个关于宇宙能量和秩序的神话呢?例如，想象一下，我们的直觉仍然更多地受到农业小农世界的影响，而较少受到令其黯然失色的工业化文化的影响。让我们的世界观进一步转变，我们可以将这种对更深层次的过去的回忆与对高度现代的欣赏结合起来。也就是说，想象一下，从宇宙背景辐射到空间本身的量子气泡，不是由维多利亚时代的科学而是由更近代的物理学提供的能量感。再想象一下，对秩序的感觉，不是来自于熵下降的松散概念，而是来自于最近对物理自组织的研究，或生物体适应地利用熵的微小变化来驱动生产性化学反应的研究。
在这样一种世界观的影响下，就像维多利亚时代受热力学和达尔文主义的影响一样，我们可能不会像工业农业那样思考和行动，因为工业农业开采天然气和能源的单向溢出。我们可能更倾向于让生态学的飞轮转动起来，调查再生农业的潜在补贴。更普遍地说，也许我们会开始看到，解决我们这个星球危机的部分办法不在于匆忙，而在于休息。不是赶下一个跨大西洋的航班去参加一个重要的会议，而是心满意足地呆在家里。不是买一辆能效更高的新车，而是把旧的车停在那里。也许有许多解决方案我们甚至都没有想到，因为它们更像是被动而不是行动，而我们被训练得如此匆忙。
亚伦·赫什是一位作家和生物学家，对教育、进化和环境有着浓厚的兴趣。在天气变得更热之前，他搬回了博尔德，现在他和家人住在那里。值得一提的是，他对达尔文和热力学理论都评价很高。
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