六、负熵和宇宙论

麦克斯韦妖的疑难解决了，还有宇宙热寂论疑难的问题。耗散结构以及其他一切含义经过修正的麦克斯韦妖，都依赖于从环境输入负熵而产生有序，因此，这种有序化是以环境中更大的熵增为代价的。如果把耗散结构与其环境整个看成一个系统，那么这个系统是仍然要产生熵增加的。事实上，普里高津本人也没有给耗散结构的研究提出解决宇宙热寂论的任务。钱学森同志说：“普里高津的理论是很有启发性的，它使我们从经典热力学的窒息气氛中解放出来，再也不必去召唤麦克斯韦妖来减小某处的熵了。”如果我们把这句话理解成普里高津的理论已经解决了热寂论问题， 那就错了。

恩格斯早就说过：“只有指出了辐射到宇宙间的热怎样变得可以重新利用，才能最终解决这个问题。”同时，恩格斯还明确地预言：“放射到太空中去的热一定有可能通过某种途径（指明这一途径，将是以后自然科学的课题）转变为另一种形式，在这种运动形式中，它能够重新集合和活动起来。因此，阻碍已死的太阳重新转化为炽热星云的主要困难便消失了。”宇宙中散逸的辐射怎样才可以重新集中起来呢？有能够吸引辐射的机制吗？哦，那是黑洞！黑洞具有极其强大的引力，引力场强到使其周围的空间高度弯曲，以致光线也无法辐射出去。在黑洞的引力范围内，一切物质，包括辐射及其所携带的能量，都将被它吸积（accretion）进去。即

使是恒星所散逸出去的辐射以及 2．7K 宇宙微波本底辐射或其他任何废热，都能够被黑洞所吸积。这就会造成宇宙中某些区域高度的质能集中。近年来的研究表明，这样集结起来的能量有可能重新活动起来而释放出去。例如英国理论物理学家霍金（S．W．Hawking）把广义相对论、热力学和量子力学结合起来探讨黑洞理论，提出黑洞可以通过量子力学的“隧道效应”发射粒子，从而进行“蒸发”。到最后阶段黑洞蒸发极快，因而最终将是一场猛烈的爆炸。也有人设想，由黑洞的爆炸可能产生新的恒星和星系。

也许，黑洞还可能有其他的释能方式。总之，在黑洞中集结起来的能量不一定是束缚能，而是可能转化和重新活动起来并释放出去的自由能。从外部供给黑洞的可以是高熵的质能（例如宇宙中的弥散性辐射或“废热”），而黑洞的吸积和质能转化却可以把它们变成低熵的质能。从某种意义上来看，黑洞本身是可能产生负熵的，它并不需要从外部获得负熵流。名闻遐迩的科普作家阿西莫夫（I．Asimov）说：“在黑洞里，热力学第二定律被颠倒过来了，因而尽管宇宙的大多数区域是在衰亡，但黑洞里却在逐渐复兴。”

黑洞能导致宇宙的局部收缩，但还不足以与整个宇宙的膨胀相抗衡。宇宙膨胀是由宇宙大爆炸开始的，宇宙大爆炸通常被看作是宇宙时间箭头

——熵增的本原。因此，要最终解决热寂论的问题，还必须找到宇宙收缩的机制。根据爱因斯坦的引力理论，宇宙将来是会发生收缩的。爱因斯坦引力理论对宇宙发展图景的预言是，宇宙从大爆炸开始，膨胀至它的最大限度，然后收缩以至坍缩。这一预示后来被许多学者推广了（R．C．Tolman， A．Avez， R．P．Geroch， S．W．Hawking， R．Penrose）。

有迹象表明中微子具有静止质量。宇宙大爆炸产生的中微子比其他物质粒子的总数还要多十亿倍，即使中微子只有一丁点儿质量，整个宇宙中的中微子质量总和就要大大超出所有其他物质的质量总和。据称根据测定的中微子静止质量计算，中微子的总质量要占宇宙总质量的百分之九十以上。因此，中微子有可能是控制我们宇宙膨胀和收缩的关键性因素。有人认为，中微子对宇宙密度的贡献有可能在将来导致宇宙收缩。这样，宇宙热寂论的最后阵地就被攻破了！