Xét từ góc độ entropy, định luật thứ hai nhiệt động lực học có thể được mô tả như sau: Trong các quá trình nhiệt động không thuận nghịch, lượng entropy tăng thêm luôn lớn hơn 0.

Vậy thì, rốt cuộc entropy là gì?

Trong thống kê, entropy đo lường mức độ hỗn loạn của một hệ thống. Nói cách khác, hệ thống càng lộn xộn, giá trị entropy của nó càng lớn.

Nói một cách đơn giản, nhiệt lượng sẽ chảy từ nơi nóng sang nơi lạnh. Sau một khoảng thời gian đủ dài, tất cả nhiệt lượng sẽ phân bố đều. Đây là những đặc tính hiển nhiên, không hề có chút thần bí nào: nước sôi nguội dần, băng tan chảy. Để đảo ngược những quá trình này, cần phải tiêu hao năng lượng bổ sung. Nhưng chính cái định luật đơn giản ấy lại khiến người ta chán nản, khiến con người tràn đầy tuyệt vọng về thế giới.

Các nhà khoa học thà rằng chưa từng khám phá ra nó, thậm chí có người còn tự sát vì nó.

Theo nghĩa rộng nhất, định luật thứ hai nhiệt động lực học cho rằng, entropy của vũ trụ ngày càng tăng lên.

Ví dụ, dây cót của một chiếc đồng hồ luôn dần lỏng ra; bạn có thể vặn chặt nó lại, nhưng điều này cần tiêu hao một chút năng lượng. Năng lượng này đến từ việc bạn ăn một ổ bánh mì, và lúa mì làm ra bánh mì đó đã hấp thụ năng lượng mặt trời trong quá trình sinh trưởng.

Để cung cấp những năng lượng này, Mặt Trời cần tiêu hao hydro của nó để tiến hành phản ứng hạt nhân.

Tóm lại, mỗi sự giảm entropy cục bộ trong vũ trụ đều phải trả giá bằng sự gia tăng entropy ở những nơi khác.

"Trong một hệ thống kín, entropy luôn tăng lên, liên tục tăng cho đến mức không thể tăng thêm được nữa. Lúc này, bên trong hệ thống sẽ đạt tới trạng thái cân bằng nhiệt động hoàn toàn đồng đều, sẽ không còn xảy ra bất kỳ biến đổi nào, trừ khi bên ngoài cung cấp năng lượng mới cho hệ thống."

Nhưng đối với vũ trụ mà nói, không hề tồn tại "bên ngoài". Bởi vậy, một khi vũ trụ đạt đến trạng thái cân bằng nhiệt động, nó sẽ hoàn toàn "chết", kết cục cuối cùng này được gọi tắt là "nhiệt tịch".

Đến lúc đó, các ngôi sao tắt lịm, các lỗ đen "chết", tất cả nguyên tử gần như phân bố đều trong không gian vũ trụ, và nhiệt độ của toàn bộ không gian là như nhau.

Khi đến thời đại nhiệt tịch, các sự kiện lượng tử ở thang đo nhỏ bé sẽ trở thành yếu tố chủ đạo cuối cùng.

"Nhiệt tịch" là một trong những phỏng đoán lớn nhất của nhân loại về kết cục của vũ trụ.

Để toàn bộ vũ trụ đạt đến nhiệt tịch, ít nhất cần 10^1000 năm. Đối với nhân loại mà nói, kết cục này vẫn còn quá xa vời.

Vì vậy, hãy cùng quay trở lại một góc độ nhỏ hơn để diễn giải "lý thuyết entropy tăng".

Một căn phòng, nếu không có người quét dọn, theo thời gian trôi qua, tất nhiên sẽ bám đầy bụi bẩn. Lúc này, chúng ta có thể cho rằng, mức độ hỗn loạn của căn phòng tăng lên, cũng chính là entropy của căn phòng tự động gia tăng.

Nếu có người vào phòng quét dọn, căn phòng trở nên sạch sẽ, vậy có phải entropy của căn phòng giảm đi không?

Đúng vậy, entropy cục bộ giảm đi, nhưng entropy của hệ thống "người + căn phòng" thì không hề giảm.

Trong quá trình quét dọn, người đã tiêu hao thể lực. Dù điều này làm giảm entropy của hệ thống cô lập "căn phòng", nhưng quá trình chuyển hóa năng lượng lại tất yếu sản sinh nhiệt năng hao phí. Lượng entropy gia tăng từ hoạt động của người vì vậy lớn hơn mức độ giảm hỗn loạn mà việc "quét sạch căn phòng" mang lại.

Xét về tổng thể, giá trị entropy của hệ thống "người + căn phòng" vẫn tăng lên.

Đối với kết luận về sự gia tăng entropy này, các nhà khoa học vô cùng bất mãn, bởi lẽ điều này có nghĩa là mức độ hỗn loạn của thế giới không ngừng gia tăng, và tương lai sẽ không tốt đẹp.

Để tìm ra một ví dụ phản biện mạnh mẽ hơn, mọi người đã cố gắng tạo ra động cơ vĩnh cửu hoặc các phương thức khác để né tránh sự gia tăng entropy.

Năm 1871, nhà vật lý học người Anh Maxwell đã tưởng tượng ra một thí nghiệm như sau: có một cái rương bị chia làm hai bằng một tấm vách ngăn. Trên vách ngăn có một cái van, được canh giữ bởi một tiểu tinh linh bị bắt từ núi Hyjal để làm việc.

Tiểu tinh linh có thể đo được tốc độ của các hạt khí. Đối với các hạt từ bên phải đi tới, nếu tốc độ nhanh, nó sẽ mở cửa cho đi qua; nếu tốc độ chậm thì đóng cửa lại không cho qua.

Ngược lại, đối với các hạt từ bên trái đi tới, thì tốc độ chậm sẽ cho đi qua, còn tốc độ nhanh thì không cho qua.

Sau một khoảng thời gian, các hạt ở bên trái của rương sẽ có tốc độ rất nhanh, còn ở bên phải thì rất chậm.

Điều này có nghĩa là mức độ hỗn loạn của cái rương giảm xuống, entropy giảm đi.

Maxwell đã cẩn trọng giả định rằng chiếc van không có khối lượng và cũng không có ma sát. Như vậy, trong quá trình này, tiểu tinh linh cũng không hao phí năng lượng. Chẳng phải điều này mâu thuẫn với định luật thứ hai nhiệt động lực học sao?

Mãi đến 60 năm sau, vấn đề này mới được giải quyết một cách trọn vẹn.

Nhà vật lý học người Hungary Tây Rad đã đưa ra rằng sự hao phí chính là "trí năng" của tiểu tinh linh.

Ông cho rằng, quá trình thu thập thông tin quan sát (việc tiểu tinh linh phán đoán tốc độ nhanh hay chậm của các hạt) cần năng lượng. Điều này tất nhiên sẽ làm cho entropy gia tăng, và lượng entropy gia tăng này ít nhất bằng lượng entropy giảm đi do các hạt trở nên có trật tự.

Bằng cách này, toàn bộ hệ thống gồm cái rương, các hạt và tiểu tinh linh vẫn tuân thủ định luật thứ hai nhiệt động lực học.

Nhìn lại thì, việc thu thập thông tin cần có sự hao phí năng lượng bổ sung là điều hợp lý. Nhưng vào cuối thế kỷ 19, một thiên tài như Maxwell cũng không nhận ra được ảnh hưởng của "khả năng quan sát" của tiểu tinh linh đối với hệ thống "rương – hạt – tiểu tinh linh".

Mãi đến thế kỷ 20, sau khi các nhà vật lý nhận ra vai trò quan trọng của "người quan sát" trong cơ học lượng tử, mối quan hệ giữa thông tin và vật lý mới được lý giải.

Vậy thì, sẽ có người đặt câu hỏi: nếu tất cả các quá trình tự nhiên cuối cùng đều hướng tới sự hỗn loạn, vậy tại sao lại có sự tồn tại có trật tự cao độ như sinh mệnh?

Về vấn đề triết học này, Schrödinger, trong cuốn sách "Sự sống là gì?" được viết vào thập niên 40 của thế kỷ trước, đã đưa ra rằng sinh mệnh hút lấy "trật tự" từ môi trường để duy trì "trật tự" của chính mình.

Ăn uống là quá trình thu nhận "trật tự". Mức độ trật tự của thức ăn bị giảm xuống sau khi tiêu hóa, và cuối cùng, sinh vật thải ra "hỗn loạn" trở lại môi trường xung quanh.

Mặt khác, sinh vật sẽ thông qua việc phát ra nhiệt lượng, thải lượng entropy còn thừa sinh ra trong quá trình sinh lý ra môi trường. (Động vật máu nóng có nhiệt độ cơ thể tương đối cao, điều này có lợi cho việc thải entropy hiệu quả hơn, nên có thể tạo ra các quá trình sinh mệnh mạnh mẽ hơn.)

Xét về tổng thể, lượng entropy thải ra phải lớn hơn lượng "trật tự" thu nhận vào, nên thỏa mãn nguyên lý gia tăng entropy.

Theo ý nghĩa này, sự xuất hiện của sinh mệnh, đặc biệt là sinh mệnh có trí tuệ, đã làm tăng tốc độ phân bố năng lượng đồng đều, mạnh mẽ tác động vào quá trình hỗn loạn hóa của vũ trụ!

"Chúng ta suy đoán, phải chăng vũ trụ cho rằng quá trình nhiệt tịch toàn bộ vũ trụ diễn ra quá chậm, vì thế đã tạo ra sinh mệnh?"

Lấy một ví dụ, hành vi đốt cháy than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên đã giải phóng năng lượng vốn được lưu trữ bên trong các nhiên liệu hóa thạch, khiến cho năng lượng này phân bố nhanh hơn vào môi trường dưới các hình thức như phóng xạ, truyền nhiệt. Còn việc lợi dụng năng lượng hạt nhân thậm chí giúp sinh mệnh có khả năng giải phóng năng lượng bên trong nguyên tử.

Nếu ví von quá trình gia tăng entropy như một cuộc phá dỡ, vậy thì, sinh vật có trí khôn giống như những "nhân viên quản lý đô thị" được vũ trụ mời đến.

Văn minh có cấp độ càng cao, càng có thể trợ giúp vũ trụ nhanh chóng tiến đến nhiệt tịch.

Nhìn theo cách này, phải chăng mục đích của vũ trụ giống như một màn tự sát được sắp đặt tỉ mỉ, với tình tiết kịch tính?

Nhưng tại sao vũ trụ lại muốn tự sát? Tại sao lại muốn nhanh chóng tiến đến nhiệt tịch? Tại sao entropy sẽ tự đ���ng gia tăng mà không tự động giảm đi? Tại sao lại phải thiết lập những quy tắc như vậy?

Thật đáng tiếc, đây là một vấn đề triết học ở cấp độ vũ trụ, và chúng ta cũng không biết đáp án.

Phần trên là về lý thuyết gia tăng entropy trong lĩnh vực nhiệt động lực học.

Chúng ta có thể mở rộng khái niệm "entropy" này sang các khía cạnh khác và nhận thấy nó hiện diện ở khắp mọi nơi.

Ví dụ như một chén nước, sau khi nhỏ một giọt mực vào, do sự chuyển động nhiệt của các phân tử, nó sẽ từ từ khuếch tán cho đến khi mực nước phân bố đều. Mực nước từ trạng thái có trật tự trở nên hỗn loạn, và việc muốn khôi phục trạng thái ban đầu trở nên cực kỳ khó khăn.

Đây chính là một quá trình gia tăng entropy.

Một đống hạt cát, dù tốn rất nhiều công sức để xếp thành hình nón, nó sẽ từ từ sụp đổ... Đây cũng là một quá trình gia tăng entropy.

Vũ trụ đang mục nát, và vạn vật trong thế giới loài người cũng vậy.

Sinh mệnh, sự tồn tại có trật tự cao độ này, là một thể có entropy thấp. Nhưng sinh vật không phải là vĩnh hằng; một sinh mệnh cũng sẽ sinh bệnh, già yếu.

Một người từ khi sinh ra, entropy không ngừng thay đổi, cho đến khoảnh khắc cái chết, đại diện cho việc entropy của cá thể đã gia tăng đến mức lớn nhất.

Loại entropy này có thể định lượng một cách cụ thể; chúng ta có thể sử dụng các chỉ số sức khỏe thể chất, tuổi thọ, v.v. để thay thế một cách đơn giản.

Nếu nhờ lối sống hợp lý hoặc một số công nghệ, sinh vật có thể thu hút dòng "trật tự" (negentropy), thì sự gia tăng entropy sẽ trở nên chậm chạp hơn, thậm chí có khả năng giảm đi.

Nhưng xét về tổng thể, entropy của một cá thể vẫn là một quá trình tăng lên chậm chạp, cho đến khi cá thể đó chết đi.

Sau đó, chúng ta hãy cùng nói về văn minh.

Trong vũ trụ không có gì là vĩnh hằng. Chúng ta giả sử văn minh cũng có "giá trị entropy" của riêng mình, nhưng entropy của văn minh càng trừu tượng hơn.

Rất khó để tính toán trực quan xem entropy của văn minh rốt cuộc lớn đến mức nào. Nó luôn không ngừng biến đổi từng khoảnh khắc, chỉ có thể dựa vào một số biểu hiện để tính toán đơn giản.

Trong thời đại Trái Đất, các vương triều thay đổi, chính quyền thay đổi, có rất nhiều lý do khác nhau. Nhưng suy cho cùng, liệu có thể dùng entropy để đo lường mức độ trật tự của chúng hay không?

Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến entropy của văn minh, bao gồm nhưng không giới hạn ở môi trường bên ngoài, khoa học kỹ thuật, chế độ xã hội, số lượng dân số, chất lượng dân số, v.v.

Đặc biệt là yếu tố khoa học kỹ thuật, đây là một dòng "trật tự" (negentropy) tương đối rõ ràng. Chỉ cần khoa học có thể liên tục tiến bộ, văn minh có thể dễ dàng duy trì sự cường thịnh của mình...

Nếu "giả thuyết gia tăng entropy của văn minh" được thiết lập, chúng ta sẽ phải cẩn thận, bởi vì entropy cuối cùng sẽ tự động tăng lên. Chúng ta nhất định phải tìm mọi cách để kiểm soát sự gia tăng entropy, dù là yếu tố xã hội hay yếu tố khoa học kỹ thuật.

Nếu không, sự diệt vong của văn minh sẽ trở thành một sự kiện tất yếu.

Từ góc độ này mà nói, ngày mai sẽ không tốt đẹp... Dựa theo lý thuyết gia tăng entropy, ngày mai sẽ chỉ tự nhiên trở nên tồi tệ hơn, chứ không tự nhiên trở nên tốt hơn.

Đây cũng là một nhánh giả thuyết trong triết học vũ trụ.

Bản chuyển ngữ này là tài sản trí tuệ của truyen.free.