熵增定律：混乱状态的必然趋势

墨菲的著名定律之一阐述了这样一个原理：“任何事物如果听其自然的话、总是向更坏的方向发展。”这一诙谐预言在某种程度上对应于热力学第二定律，该定律涉及熵。

1850年，热力学奠基人之一，德国物理学家克劳修斯（Rudolph Clausius）创造了“熵”的概念，用“熵”来表示任何一种能量在空间中分布的均匀程度。热力学定律描述“在宇宙与任何一个假设孤立的绝热系统里，熵总是在不断地增大。”能量分布得越均匀，熵就越大。系统中能量完全均匀地分布时，系统的熵就达到最大值。

【例1-1】让一个热物体同一个冷物体相接触，热物体将冷却，冷物体将变热，直到两个物体达到相同的温度为止。比如，开水+冰→温水。在一个系统中，如果听任它自然发展，那么，能量差总是倾向于消除的。

【例1-2】若把两个水库连接起来，并且其中一个水库的水平面高于另一个水库，那么，万有引力就会使高水面水库的水面降低，低水面的水库水面升高，直到两个水库的水面等高。

能量密度的差异倾向于变成均等是自然界中的一个普遍规律。换句话说，“熵将随着时间而增大”。能量从密度较高的地方向密度较低的地方流动。一般情况下，系统中的元素呈“混乱”或“无序”状态。而在外界的力量作用下，这些元素呈规则排列状态。用“熵”的概念可以描述某一种状态自发变化的方向，把混乱的状态对应于“高熵”，而有规则排列的状态称为“低熵”。

【例1-3】橡皮筋拉紧和放松时，分子结构的状态是不一样的。放松的时候它的分子结构像一团乱麻交织在一起，拉长的时候，那些如同链状的分子就会沿着拉伸的方向比较整齐地排列起来。

可以看到两种状态：一种是自然，或者自发的状态，在这种状态下结构呈“混乱”或“无序”状；而另一种是在外界的拉力下规则地排列起来的状态。

这种“无序”的状态还可以从分子的扩散中观察到。

【例1-4】用一个密封的箱子，中间放一个隔板。在隔板的左边空间注入烟。我们把隔板去掉，左边的烟就会自然（自发）地向右边扩散，最后均匀地占满整个箱体。这种状态称为“无序”。(www.xing528.com)

熵增定律：当外力去除之后，物质世界的状态总是自发地转变成无序，系统中排列整齐的元素就会自然地向紊乱的状态转变，从“低熵”变到“高熵”。

“熵”是衡量一个系统无序状态的定量尺度（量度）。物质世界的状态总是自发地转变成无序，从“低熵”变到“高熵”。从上述例子得知，当外力去除之后，整齐排列的分子就会自然地向紊乱的状态转变，箱子左边的烟一定会自发地向右边扩散。这就是著名的“熵增定律”的作用。实际应用表明：若要抵消熵的影响，必须向系统中施加能量；若不增加能量，系统只能变得越发无序。

尽管热力学定律已有很明确的科学描述，但要用哲学家的话来定义系统，则意味着车、房子、经济、文明或是任何一切变成混乱无序的东西。按照这个逻辑，这是一个具有普遍意义的概念。它解释了书桌或房间变得越来越乱，直到进行打扫（即施加能量）的原因。气体的扩散与混合是一个不可逆过程；无人维护的建筑物最终将倒塌；缺乏日常维护保养的机器（高度有序装置）亦将发生故障。

另一种描述则是：自然界的力量试图使人们创造的东西处于无序状态。锈蚀就是一个例子：金属总是试图回复到原来的矿物质状态。

由此，我们可断定：在管线维护方面，除非我们一直做些适当的工作，否则管线总要发生故障。通过密闭管道进行的高压输送要经过高度有序有组织的生产计划安排。倘若现况确实力图增加无序，外力将连续不断地打破这一有序有组织的过程。依照这一思路，发生泄漏造成管道输送物质释放到大气中及地面上，或是设备及其部件的老化等造成其恢复到加工前状态，则显示了事情的无序和更加自然的状态。

这理论无论是否能被科学方法证明，都是考察社会各个组成部分的一种行之有效的方法。假如我们偏激地认为，各种力量连续不断地作用于系统直至摧毁，人们将变得更加警醒，进而采取措施以抵消其作用：即向系统施加能量以削弱熵的影响。在管道生产运行中，这种能量就是维护、检查及巡线等——以保护管线免受损害。

管道产业经过多年生产经验积累后，专家们业已建起能迅速防范威胁管道安全的防护体系。诸如：巡线、阀门维护、阴极保护及其他活动。在判别危害方面，若认为这活动方式不是行之有效的话，最终将会改变或取消。