根據熱力學第二定律，宇宙的總熵在持續增加。但是為什麼又存在生命之類負熵的系統呢？

01-28

我知道負熵系統是靠外部輸入來降低自身的熵，我想問的問題關鍵是為什麼要存在這麼個反方向的機制，增來減去多麻煩，逐步變高不好么？

生命體本身是低熵的。你的問題應該是宇宙為什麼能自然演化出低熵體。這可以看成是玻爾茲曼的漲落。演化出低熵體本質是概率問題，但發生這種概率事件的本身會使整個系統的熵更高。

怎麼講？就是演化出低熵體，系統所付出的熵增代價遠高於低熵體本身熵的降低。所以總體上依然是熵增，而且演化本身就是一種熵增，這種熵增甚至比不出現低熵體而自然熵增更快。

這就好比一個系統每天要自然流失1個單位，然後有一天這個系統無緣無故創造了2個單位，但為了創造這2個單位它卻消耗了4個單位，那麼這一天實際上系統流失了2個單位，比自然流失代價還高。

另一個論點是生命不僅創生需要付出更多熵增的代價，而且生命在周期內本身就是一個創造熵增的機器，甚至你走路擾動了空氣都讓系統熵增了，你一天天老去本身也是熵增的表現，你死去化作一抔黃土也是熵增，時間的方向就是熵增。

如果說生命是熵增波形的波谷，那就一定有波峰。這個波峰是高熵體，熵高於平均線，是熵增趨勢上的「未來」。所以低熵可以看作過去，高熵可以看作未來。而宇宙的過去如果一直往前推的話就是奇點，那是極度的低熵狀態。所以奇點沒有過去，只有未來，它是時間之箭的起點。所以如果說宇宙誕生生命這種低熵體很奇怪的話，那奇點這種極度低熵的狀態就更加奇怪了，它幾乎不可能用量子理論的概率去描述（生命可以），所以這就說明一個問題：量子理論和相對論都不是完善的理論，甚至有可能像牛頓理論那樣本質上是錯誤的，只是恰恰誤差極小而已（當運動速度接近光速，牛頓理論會誤差越來越大，直到錯上天。所以牛頓理論只適用於低速低引力效應和絕對時間坐標系裡，比如地球表面）

那麼解釋宇宙行為就一定存在更完善的理論有待人類去發現。但我並不認為存在終極理論，因為這就陷入一個悖論了，如果存在終極理論，那這個終極理論又是在怎樣的機制下產生的呢？而產生它的系統就一定存在比它更「終極」的理論，那它還是終極理論嗎？

有點跑題了。回到原題目。在熱力學基礎上討論生命我們只能把它看作是低熵體，所以另一個論點是產生低熵一定要消耗能量，這就更容易解釋生命的出現了，因為宇宙無時無刻不在消耗和創生能量（總量守恆），那在這種消耗中就必然創造出低熵體，而生命僅僅是低熵體的一種表現形式罷了。

天地不仁，以萬物為芻狗。

世界才不管你機制不機制，麻煩不麻煩，世界永遠都只做他自己。

不抖機靈的答案：

首先，你的第一句話就是錯的。熱二律在封閉系統中成立——然而沒有人知道宇宙是不是一個封閉系統。考慮到宇宙的膨脹速度（宇宙的邊界在觀測者的視界之外），這很可能是一個短期內不可知的問題。

其次，熵是一個統計數值，熵增是統計學意義上的。地球只不過是宇宙的一個角落而已，如同一杯水中的一個分子，它本身的行為自然是和封閉系統全體的統計結果沒什麼直接關係的。你中了彩票，難道就能和別人說，彩票是理性的發財之道嗎？

不知道你有沒有想過，你每天用的電，吃的飯，玩的手機等等等等，都是低熵的，換句話說，他們演變到被你使用的這個狀態，一定產生了非常大的外部的熵增。系統熵增是自發的，由於人類的活動，使得系統中局部熵減，然後就會產生外部的熵增補償。

回到你問的問題，逐步變高不好么？好啊，整個系統（可以說是整個宇宙系統）一直都是在逐步變高的。但是，為了生存發展的需要，人類的活動一定會導致局部熵減小。

產生生命的地球不是封閉系統，地球吸收來自高溫熱源太陽的能量，並向宇宙中輻射等量的能量，這個過程中地球的熵是減少的。當然宇宙總熵仍是增加的，因為太陽核聚變產生能量的過程熵增更多。

同理，封閉系統內，局部的熵是可能減少的，只要其他地方增加的熵比之多即可。

綜上，這些系統是不違背熱力學第二定律的。

至於像生命體這樣複雜的負熵系統最初是如何起源的，也許可以歸因於偶然的熱力學漲落？推薦題主看看薛定諤《生命是什麼》，裡面好像有相關的討論。

其實生命的存在也可能加劇了熵增。

例如機智的人類學會了燒石油。

退一步說，熵要怎麼算呢。是光禿禿的石頭熵大一點？還是一個有成千上萬種生物的星球熵大一點？其中一種生物還發明了成千上萬種物件，包括一些人造元素之類的。微觀狀態數該不會……其實增加了吧？

如果你認為生命的存在會降低宇宙的總熵，那就錯了。生命的存在只會增加宇宙的總熵。就拿人類來說吧，人體內的熵也在不斷地增加的，因此為了生存，人類會搞一些負熵的東西，但這個過程則又給環境增加了更多熵。任何人類的行動，對宇宙總熵來說，都是只增不減的。沒有什麼東西能夠阻止宇宙總熵的增加。

至於為什麼會這樣？這就像一支隊伍在前進，一開始是很整齊的，但只要前進的時間足夠長，這支隊伍一定是會走亂掉的。因為這支隊伍中的每個人的前進方向不會都完全一致的，是會有偏差的。只要有一點點偏差，時間長了之後必定會全亂。宇宙發展的道理也是一樣的。

▲你贏了，但是這個世界已經在劫難逃！

負熵的存在往往與熵增的加速同時出現，所以我認為可能負熵和熵增加速是結果和原因的關係。

比如溫度不均勻的水，有生物的時候會更快地達到熱平衡。人類為了生存也要加快熵增，比如燃燒化石燃料，利用各種能量。

總之，我認為負熵(生命)是一種能夠加速能量分布概率密度趨向於均勻速度的能量分布。這種結構要依賴能量分布的不均勻才能穩定存在，而且還可以自發地聚集在一起，從而不斷加速熵增。

至於為什麼熵增會自發地加速，建議你去找幾篇有關morphogenesis或者是自組織的論文看看，我也不是很了解。我猜可能是由於能量分布過於不均勻從而使能量變均勻(熵增)的過程加速了。

如果題主一直追問，可能最後會問到比如「為什麼熵會自發地增加？」這樣的問題，我認為這種問題和「時間為什麼只向前走？」和「為什麼擦除信息要消耗能量？」其實是等價的，而且也是物理學和人類的終極問題。

指出題主問題中的一些錯誤。

我們這個宇宙，並不是一個熵恆增的系統。

我們可以簡單地論證下。如果宇宙的熵恆增，那總有一天會達到熱平衡的狀態（或者趨近於熱平衡的狀態），這個狀態即使所有物質均勻地分布於宇宙各處。這個時候如果出現了一個擾動，導致某一點物質的量高於平均值，那在萬有引力的影響下，這個點會吸引周圍的物質，並且加劇這種密度的不平衡狀態。

換而言之，熱平衡狀態是一種不穩定平衡。其原因是萬有引力的存在。因此可以認為，萬有引力本身是一種負熵的產生機制。

好像另一個負熵的產生機制是宇宙的膨脹……具體記不清了。高三搞競賽的時候看到的。如果上文有什麼錯誤歡迎各位巨佬指正_(:з」∠)_

不過之於生命這種低熵體的出現……還是像高票的答案一樣，玻爾茲曼漲落的原因佔了主導地位。

沒有負熵就沒有這個問題了。