浅析《最后的问题》

时间倏忽而过，近来混乱人事颇多，故而写些纯净之事。

前几天阅读了阿西莫夫的经典短片科幻小说——《最后的问题》(1956)，不得不为之精妙的构思赞叹。建议读者在阅读本文之前先阅读小说原文。

基本概念

小说是基于“热寂说”创作的。那么什么是“热寂”呢？首先来回顾一下“熵”的知识。

熵，用于表示在热力学中不能做功的能量总数。当总体的熵增加，其做功能力也下降，熵的量度正是能量退化的指标。熵亦被用于计算一个系统中的失序现象，也就是计算该系统混乱的程度。

从能量角度来看，熵增加，系统的总能量不变，但其中可用部分减少。从统计学角度来看，系统总是自发的趋于从有序变为无序，维持有序需要消耗能量。薛定谔将之推广到生命体系中，认为生命（生物是开放系统）是高度有序的，生命的活力体现在能从环境中吸收“负熵”，用以抵抗自身的熵增，抵抗能力逐渐减弱最终导致平衡的无序状态，即死亡。

“热寂说”则是把“孤立系统中熵恒增”的理论向全宇宙做终极推广得出的，是19世纪中叶提出的对宇宙最终命运的一种猜想。

根据热力学第二定律，作为一个“孤立”的系统，宇宙的熵会随着时间的流逝而增加，由有序向无序，当宇宙的熵达到最大值时，宇宙中的其他有效能量已经全数转化为热能，所有物质温度达到热平衡。这种状态称为热寂。这样的宇宙中再也没有任何可以维持运动或是生命的能量存在。

所以我们看到小说尾声，千亿年后宇宙熵达到极大，陷入平衡的黑暗，人类走向终结。而由于文学加工，结局发生了大逆转，这正是该小说精华之处。

文章评析

小说分成6段小故事，从较近的2061年一直到千亿年后生命消亡，每段故事较之前间隔更长的发展时间，故事发生的环境、人类的生存状态随之变化。每段都是为再次提出“最后的问题”，即“熵增的趋势能否发生逆转”，“宇宙是否可以避免归于死寂”，然后不断进化的超级计算机始终回答：不知道。

每段故事环境的变化虽只是表象，却使读者更好的融入情节，随着每一段中不同历史时期的角色一次又一次的叩问，不断被勾起好奇，等待着终将到来的结局，期待着宇宙“最后的问题”将被如何解答。所以整篇文章的力量注定聚焦在结局上。

可贵的是，人类最后一个独立的灵魂消亡前，局势并没有得到逆转，没有英雄跳出来拯救人类。旧宇宙还是终结了，此后我们才迎来了最后的回答——只有这两句话：

然后AC说道：“要有光！”

于是就有了光——

新宇宙诞生的这一瞬间，作者实现了神学与科学的统一。用神学给出无法给出的“最后的回答”，是文学演绎的胜利，也是参照古典科学家（如牛顿）在无法解释问题时求助神学的旧例。

最终，人类制造的超级计算机在最后的人类灵魂融入之后才“收集完全部信息，进化为神，开创了新的宇宙（推测其由于存于更高维空间中故可继续工作，英语原文“hyperspace”）。这里有意思的是，此时神是人造的，又超越人造，接下来神可能还会造人，那么究竟是先有神还是先有人呢？或许这是人类在完成自我救赎的一种表现？这些我们都可以联想。

小说用短短万字就带我们一览人类未来史，并对如此宏大的主题——宇宙的最终命运——进行了一次诠释，使人深受启发。

在拓展“课外知识”之前，我们以斯蒂芬·威廉·霍金的话做结再好不过：

如果我们确实发现了一个完整的宇宙理论，它应及时成为被每个人而非少数科学家广泛认同的原则。然后我们所有人，无论哲学家、科学家还是普通人，都能参与讨论我们和这宇宙为何存在。如果我们找到了答案，这将是人类理性的最终胜利，因为届时我们知道了上帝的想法。

宇宙命运的争议

好了，到了最复杂的基础理论科普与探讨部分了，时间紧的读者可以先走了，其实我也不是很懂╮(╯_╰)╭。我们先增进一下对热力学第二定律和熵的认识。

热力学第二定律

1850年克劳修斯表述：“不可能把热量从低温物体传递到高温物体而不产生其他影响”。

1851年开尔文勋爵表述：“不可能从单一热源吸收能量，使之完全变为有用功而不产生其他影响”，或称第二类永动机不可能实现。

熵增原理

一个绝热系统的全部熵不会自动减少，熵在可逆过程中不变，在不可逆过程中增加。

可知对于一个孤立系统，其内部自发进行的与热相关的过程必然向熵增的方向进行。而孤立系统不受外界任何影响，当系统最终处于平衡态时，系统的熵取最大值。由此，熵增原理可作为不可逆过程的判据。可以证明熵增原理与克劳修斯表述及开尔文表述等价。

由于热力学自身局限性（它仅适用于粒子很多的宏观系统，它把物质视作“连续体”，不考虑物质的微观结构）。因而在热力学自身范畴内，定律只能作为经验定律而不能得到解释。如果要对定律进行解释，需要借助统计力学的方法。引用熵的统计力学解释（玻尔兹曼关系）结合热力学定律，可以对较为典型的不可逆热力学过程进行分析，从而得出对热力学第二定律的解释：“ 孤立系统的自发过程总是从热力学概率小的宏观状态向热力学概率大的宏观状态转变 ”。

我们现在更了解了一些“热寂说”的基础。注意上文中“热寂说”解释及熵增原理，可知其建立在宇宙是一个孤立系统的基本假设上，该假设虽不能证伪，但也不能证实。百年来，随着人类对宇宙认识的加深，对“热寂说”的质疑和反驳始终没有停止，毕竟谁都想获得解答“最后的问题”的荣耀。然而似乎至今仍没有证据绝对击败该猜想。

有观点认为将地球上的热力学第二定律推广到全宇宙不妥，因为宇宙中的自引力系统具有负热容，没有稳定平衡态，即不适用热力学，熵可不断增加而没有最大值。

现代黑洞理论认为，黑洞可以向永动机一样先吸收后辐射能量，扰动宇宙能量的均衡。不过相关理论却也可以结合“热寂说”，比如认为孤立系统熵最大的情形是坍缩成黑洞的情形（因为黑洞所包含的不可分别的微观态数量）。黑洞又会通过霍金蒸发全部消失，然后就没有然后了。