(四)热寂说的起源

最早提出热寂说的物理学家是汤姆孙。他在 1852 年关于自然界中机械能耗散的一篇论文中，从他所提出的公理导出结论，在自然界中占统治地位的趋向是能量转变为热而使温度趋于相同，最终导致所有物体的工作能力减小到零，达到热死状态。他在 1862 年发表了《关于太阳热的可能寿命的物理考察》论文，明确提出“热寂说”。他写道：

“热力学第二个伟大定律孕含着自然的某种不可逆作用原理，这个原理表明虽然机械能不可灭，却会有一种普遍的耗散趋向，这种耗散在物质的宇宙中会造成热量逐渐增加和扩散，以及势的枯竭，如果宇宙有限并服从现有的定律，那么结果将不可避免地出现宇宙静止和死亡状态。但是，对宇宙中物质的广延设想出一个界限是不可能的。因此，科学宁可认为它通过一个无限空间的无限进程，这种进程包括势能转变成可感知的运动，然后又转变成热，而不认为它是单一的有限机构，象一台时钟那样停下来，并永远停下去。”

从汤姆孙的这段话可以看出，他从机械能转化为热而耗散和热力学第二定律，得出宇宙热寂的观点。克劳修斯在 1865 年指出：“这个定律在宇

宙中的应用，已得出一个结论，那是汤姆孙首先注意得出的，因此我才发表我所说的论文。”可见克劳修斯承认汤姆孙先于他提出的热寂说，并启发他做进一步的尝试。

克劳修斯在前述的 1865 年的论文中把宇宙看作一个孤立的绝热系统，在这系统中热的正向变化总是大于负向变化，因此宇宙热量的总和向一个方向变化而趋于最终状态。另外，他指出他的熵，只包含了“热含量” 和热离散度(disgregation) [5]，而未考虑当时已知的热辐射和由“以太” 传播的热量等。他写道：“由此熵尚未用尽，还必须考虑辐射热，或以以太振动方式通过宇宙空间弥散热的其他形式，以及不包括在热名义下的那些扩展更远的某种运动。”[5]正是在上述前提下他得出宇宙的基本定律： 1．宇宙的能是恒定的；2．宇宙的熵趋于极大。[4]克劳修斯在 1867 年《关于机械热理论的第二定律》的讲演中，又进一步提出：“宇宙越是接近于其熵为一最大值的极限状态，它继续发生变化的可能就越小；当它最后完全达到这个状态时，就不会再出现进一步的变化了，宇宙将永远处于一种惰性的死寂状态。”[4]克劳修斯提出上述结论，忽视或回避了他在 1865 年论文中提出的前提条件，因此引起百多年的激烈争论。一些物理学家认为把以地球上的实验为根据建立的原理推广到整个宇宙，这是很难置信的。

热寂说象物理学中许多其它观念一样，在社会上引起了巨大反响。美国历史学家亨利·亚当斯把它解释为 19 世纪所特有的低落情绪的原因；还把它与对社会进步的失望情绪相联系。正是这一观念给一些作家带来了一种宇宙热死亡的忧郁心态。具有资产阶级自由思想的英国诗人史文明这样描述了热寂：

不论是星星还是太阳将不再升起，到处是一片黑暗，

没有溪流的潺潺声，没有声音，没有景色，既没有冬天的落叶，也没有春天的嫩芽，

没有白天，也没有劳动的欢乐，在那永恒的黑夜里，

只有没有尽头的梦境。[8]

美国物理学史家霍尔顿把这种没落情绪正确地归之于社会原因。他在

《物理科学的概念和理论导论》一书中指出：“热寂说对于一些流行作家有一种不健康的吸引力，这些作家沉湎于席卷欧美社会某些部分关于世界末日的悲观情绪。由于熵的增加意味着更大的无秩序和混乱，这也许就是对社会崩溃和环境衰退的一种解释！”[9]

恩格斯于 1869 年 3 月 21 日给马克思的信中，曾严厉批判过宇宙热寂说。他说：“既然这种理论认为现在世界上转化为其它各种能的热能的数量日益超过可以转化为热能的其它各种能的数量，那末，作为冷却的起点的最初的炽热状态自然就绝对无法解释，甚至无法理解，因此，就必须设想有上帝存在了。牛顿的第一推动力变成了第一炽热。”[10]在涉及到宇宙的起源与终结的问题上，在英国物理学家中求助于神学是很普遍的，这是“自然神学”传统继续影响的表现。[1]

恩格斯在《自然辩证法》中用能量守恒与转化的观点对热寂说作了精辟地分析。他在《导言》中说：“散射到太空中去的热必须有可能以某种方法——阐明这种方法将是以后自然科学的课题——转变为另一种运动形态，在这种运动形态中它能够重新集结和活动起来。”[10]恩格斯依据天文观测资料“新星之突然地闪现以及熟知的旧星的突然增加光亮”指出散射到太空中的热能有重新集结的可能。他坚信辩证自然观的正确性，在《导言》的最后他写道：“我们确信，物质在它的一切变化中永远是同一的，它的任何一个属性都决不会丧失，因此它在某个时候以铁的必然性毁灭自己在地球上的最高的花朵——思维着的精神，而在另外的某个地方和某个时候又一定以同一种铁的必然性把它重新产生出来。”[11]

根据近代天文观察，发现了星球创生、能量重新聚积的现象。在万有引力作用下，当恒星物质向中心激烈坍缩时，释放出的引力势能可以达到使整个恒星爆炸开来，这种现象称为超新星爆炸。当超新星爆炸时，恒星的亮度可以瞬间增大千万倍。我国自殷代到公元 1700 年共记录了 90 颗新

星和超新星。其中最著名的是宋至和元年(公元 1054 年)出现在金牛座ξ星(天关星)附近的超新星。史书《宋会要》中这样写道：“初，至和元年五月，晨出东方，守天关，昼见如太白，芒角四出，色赤白，凡见二十三日。” 18 世纪末，有人通过望远镜观测，在天关星附近，发现一块外形象螃蟹的星云，取名叫蟹状星云。1921 年发现这星云在不断向外膨胀，根据膨胀速度可以反回推算出这星云物质大约是在 900 年前形成的，是超新星爆发的

产物。距今最近的一次是 1987 年在南天区大麦哲仑星云处观测到的一次超

新星爆炸。2 月 23—24 日的 24 小时内，超新星增亮了 2000 倍，一跃成为大麦哲仑星云中最亮的天体。由此看来，在宇宙中不仅有能量的分散过程，也有能量的重新集结过程。

热寂说是以宇宙整体正在从非平衡趋于平衡的结论为前提的。然而近代宇宙论的观测和研究表明，宇宙正在膨胀，它不是趋于平衡，而是越来越趋于不平衡。热力学第二定律在此条件下不成立，当然由此导出的热寂说也不成立。