自然界的另一条“法规”

自然界的各种运动是那样的丰富多彩：波浪起伏，火山喷发，阳光四射，星转斗移，幼苗成长，老人死亡，汽车奔驰，卫星上天，原子碰撞，分子合成……不论哪一种运动，它们都得遵守一条基本的规律——能量守恒与转换定律。自然界的一切过程都“融化”在能量传递与转换之中，人们费尽心机制作各式各样的机器和装置，它们实际上是一些“换能器”罢了：发电机把机械能转换为电能；电动机则相反，把电能转换为机械能去推动机械作功；干电池是把化学能转换成电能的换能器；核反应堆是把核能转换成热能的换能器；如此等等。各种植物也是换能器，它通过光合作用把太阳能转换成化学能。人本身就是一个高级换能器，这个换能器可以把人吃下去的食物中的化学能，转换为人的活动所需的各种能量，于是人才能做工作，用脑子，搞一切活动。

能量守恒与转换定律虽然规定了一切自然过程必须遵循的“法规”，但是，并非一个过程只要遵守了能量守恒与转换定律就一定会发生。例如，热总是自发地由高温物体传到低温物体，从未见过相反的过程，虽然热从低温物体传到高温物体也符合能量守恒和转换定律。又如，把热水掺入凉水，最后变成了一盆温水，但你从未见过一盆温水自发地变成半盆热水和半盆凉水。这样的例子还能举出很多。它告诉我们，除了能量守恒和转换定律之外，自然界好像还遵循另外的什么“法规”。

1850年，年轻的德国物理学家克劳修斯洞察到了自然界的这个“法规”，它就是自然过程的方向性。克劳修斯提出了热力学第二定律，这个定律说明了哪些热运动过程可以自发地发生，哪些不能自发地发生。他还引进一个物理量——“熵”来表示这种方向性，即在一个孤立（或绝热）系统中发生的自发过程，总是朝着熵增大的方向进行。这样，我们就有了判断过程演化方向和限度的准则。任何自发过程，除了要遵守能量守恒和转换定律外，还必须遵守热力学第二定律，这样才能成为实际上会发生的自然过程。