先做一个小测试。 给你看一段没有声音的视频：一只杯子从桌边滑下去，在地上摔得粉碎，杯子里的水溅得到处都是。 然后把视频倒放一遍，满地的碎瓷片自己往中间爬，水从地板上跳起来，杯子重新合拢，稳稳落回桌面。 不用思考，你一眼就能认出哪个是倒放。 但这里有个越想越不对劲的地方：你去问物理学家，一个分子怎么运动、两个小球怎么碰撞，得到的规律正着放成立，倒放也成立。在这些方程里，时间根本没有方向，往前和往后是完全对称的。 那问题来了，为什么一到现实世界，时间就变成一支射出去的箭，只会朝一个方向飞？ 答案藏在一条定律里。 很多物理学家认为，在所有物理定律中，它是最不可能被推翻的一条。 英国天文学家爱丁顿说过一句狠话：如果你的理论跟麦克斯韦方程矛盾，那麦克斯韦方程活该倒霉；如果跟观测矛盾，搞实验的人有时候确实手残；但如果你的理论跟热力学第二定律矛盾，那你什么指望都不用有了，只能等着在最深的屈辱里崩溃。 热力学第二定律，还有个更直白的名字：熵增定律。 要说清楚这件事，得先认识一个人：玻尔兹曼，奥地利物理学家。 在他之前，已经有人从蒸汽机的角度摸到了这条定律，我们先把那段按下不表，因为玻尔兹曼给出的解释更"不讲道理"：世界之所以只会往一个方向走，根本不是有什么力量在推它，纯粹是因为"乱"的可能性，比"整齐"大太多了。 先别急，举个例子。 一副刚拆封的扑克牌，54张牌按花色、按序号排得明明白白，这样的排列有几种？就一种。 现在你洗十次，牌乱了，而54张牌乱序的排列方式有多少种？54的阶乘，大概是10的71次方。 什么概念？可观测宇宙里的原子总数，也才10的80次方上下。 所以你可以放心洗，洗到太阳熄灭，也洗不回出厂顺序。不是绝对不可能，是这个可能性小到可以当作没有。 玻尔兹曼说，"乱"和"整齐"的全部区别，就在这。 砖头要码成墙，每一块的位置、角度都得对，错一点墙就歪；把墙推倒，砖头爱怎么躺怎么躺，每一种躺法都是一种"乱"。整齐的摆法就那么几种，乱的摆法无穷无尽。 再看看你的房间。 床上、桌上、椅子上，东西乱放的方案数是个天文数字；而所有东西各归其位、一尘不染的方案，就那么一种。 房间没人收拾，它只会在那无数种"乱"的状态里瞎晃，凭什么恰好晃进唯一的整齐里？ 类似的事你天天在经历。 拧开香水瓶，香味会跑满整个房间；一滴墨水滴进清水，会慢慢晕开，最后整杯水颜色均匀。你能等满屋子香味自己缩回瓶子里吗？能等散开的墨水重新聚成一滴吗？等不到的。 玻尔兹曼盯着的就是这些破事。他给这种"乱"找了一个可以计算的量：熵。一个系统越乱，对应的微观排列方式越多，熵就越大。 他还给出一个短得离谱的公式：S = k log W。 W代表微观排列的数量，k是个常数。后来这个公式被刻在了他的墓碑上。 这是后话，也是个悲伤的后话。 因为这套理论，在当时听起来像疯话。 今天连初中生都知道，物质由分子、原子构成。 可在玻尔兹曼的年代，原子论只是古希腊人留下的一种哲学猜想，没人见过原子，也没人能证明它存在。 科学讲究拿证据，于是大批物理学家把玻尔兹曼的东西当成臆想。 反对者里有两个大人物。 一个是马赫，当时的科学泰斗，影响力极大；另一个是奥斯特瓦尔德，化学家，后来在1909年拿了诺贝尔化学奖。这两位都认为能量才是最根本的东西，原子和分子纯属虚构。 玻尔兹曼当着大学教授，却在一场又一场会议、一篇又一篇论文里被围攻。他脾气急，辩着辩着就激动，越激动越孤立。 他不是没有支持者，只是太少了。 1906年，长期被抑郁和病痛折磨、视力也越来越差的玻尔兹曼，在和家人度假时自杀，62岁。 命运最残忍的地方在于，他几乎是倒在黎明前。 他去世的前一年，瑞士专利局一个26岁的小职员发表了关于布朗运动的论文，用分子的无规则碰撞，完美解释了水里的花粉为什么会乱抖，这个人叫爱因斯坦。 几年后，法国物理学家佩兰用实验把这件事钉死，原子真实存在。再后来，电子显微镜直接让分子现了形。 今天，人们把那个公式刻在他维也纳的墓碑上，把他当成统计力学的奠基人。他没能等到自己被证明是对的那一天。 玻尔兹曼的故事先放这儿。 我们倒回去，看看在他之前，另一个人是怎么撞上同一堵墙的。 这个人叫克劳修斯，德国人，1822年出生。他不关心分子，他关心的是当时整个欧洲最赚钱的机器，蒸汽机。 19世纪中叶，工厂、火车、轮船全靠蒸汽机。 可工程师们憋了一肚子火：不管怎么改，蒸汽机的效率都低得可怜，煤烧了一大堆，只有一小部分热量变成动力，剩下的全浪费了。 是机器还不够好吗？有没有可能造出一台完美机器，把热量百分之百变成动力？ 克劳修斯想这个问题，是从一个没人多看一眼的小场景入手的。 一杯热水、一杯凉水挨在一起放，最后会变成两杯温水。 热水把热量传给冷水，一直传到两边温度一样。这事天经地义。 但克劳修斯多看了一眼：为什么从来没人见过两杯温水自己变