我们从大自然获得了什么

万物生长靠太阳！这是每个孩子都懂得的真理。那么我们到底从太阳那里得到了什么呢？能量吗？恐怕不是，地球从太阳处接受到的能量和地球辐射到宇宙中的能量是相同的，因为如果不同，地球的温度就会发生变化，但几十亿年以来，地球的温度并没有明显的变化。也许有人会说，不对啊！电视里不是天天在讲全球变暖么？这怎么解释？近百年来，现代文明产生了过量的温室气体，使得地球温度升高，但这个温度升高增加有限，对人类活动有影响，我们感觉天热了。但对地球整体能量状态的影响不大。

实际上，地球从太阳那里获得的是负熵。前面讲了熵增加原理，在大多数过程中，都会产生熵，对一个生态系统来讲，要保持活力，就必须为系统不断补充负熵，地球的负熵就来源于太阳。简单的计算表明，每秒钟地球大概能从太阳处获得4.5×10¹⁴焦耳/开的负熵。

上面的这个数看上去很大，那么到底怎么理解呢？我们的地球上有60亿人口，假设每个成年人每天需要1公斤的葡萄糖作为食物，考虑到有很多小孩和老人，那么地球上每天需要消耗的葡萄糖可估算为40亿公斤，制造这些葡萄糖所需要的负熵为每秒1.5×10⁸焦耳/开。和上面那个数相比，这个数小得可怜，但不要高兴，实际上光合作用所能利用到的太阳光只占地球能接收到的太阳光的0.02%，也就是说，我们实际能利用到的负熵只有每秒9×10¹⁰焦耳/开。和前面的数相比，太阳能给我们提供的负熵与人类食物消耗的负熵之比只有600。这个比值并不宽裕，因为地球上并不只我们需要食物，还有大量的动植物。另外我们不能直接进行光合作用，必须食用植物或者动物，在这些过程中都会不断的增加熵，使得我们所能够获得的负熵减小！更加精确的估算表明：地球所能养活的人类极限数目为100亿，最佳生存环境为将人口控制在50亿以下。现在地球人上已经有60亿人了，该控制人口啦！

热寂说

这是一个19世纪的命题，在熵增原理提出后，就有人提出这样一条假设：如果把宇宙看成一个封闭的系统，那么在宇宙内所有的过程都会导致宇宙总体的熵增加，最终会达到一个极大值，全宇宙达到热平衡，没有任何运动，也就是达到热寂的状态。尽管这一结论让人懊恼，但更为关键的是，通过观察，我们发现宇宙越来越多彩，并没有趋向平衡的任何迹象。

历史上有很多对热寂说的批判，其中恩格斯在《自然辩证法》中的一段话被我国各级各类的教科书所普遍引用，但那只是从哲学的角度，而非自然科学的角度来阐述这个问题。现代宇宙学的发展使得热寂说不再成立，其主要观点有两点：

（1）宇宙是不断膨胀的，在膨胀的过程中，宇宙的温度不断降低，导致物质和能量的脱耦。举个例子：当温度很高时，质子、中子和电子都是单独存在的，随着温度的降低，这些质子、中子和电子会组合成各种原子，比如氢、氦、氧……物质从只有3种形态变到了有几十种上百种形态；随着温度的继续降低，这些原子又会组合成分子，分子组合成我们熟悉的大千世界。这个过程就叫做脱耦，是一个从无序到有序的过程。只要宇宙不停止膨胀，类似的过程还将上演，宇宙会变得更加有序。

（2）宇宙中万有引力起重要作用，在万有引力的作用下，宇宙成为一个负热容系统：对大多数系统来讲，吸收热量则温度升高，放出热量则温度降低，在万有引力作用下的系统则刚好相反，放出热量的同时温度会升高，所以称其为负热容系统。负热容系统是不稳定的，是永远没有平衡态的。既然没有平衡态，熵就不会有极大值，当然也就没有热寂。