封面

无论在物理学界、化学界，还是在信息界，熵理论都是具有根本意义的理论，由此产生熵定律、熵法则。爱因斯坦曾说：“熵理论对于整个科学来说是第一法则。”

熵理论的诞生应该追溯到1850年前后。当时，被称为热力学之父的英国数学物理学家威廉·汤姆森，首次提出宇宙终极命运猜想——热寂。根据汤姆森的观点，当熵值达到无限，人类便陷入到热平衡状态，即热寂。在这种状态中，生命将不复存在。换句话说，熵值达到热寂状态，是人类和地球的终极命运。

上个世纪后期，霍金也对此做了深入研究。他提出的黑洞面积定律，核心思想是黑洞面积扩大与熵值增加呈正比例关系，熵值越大，黑洞面积和规模越大，而黑洞最终会改变宇宙存在，改变宇宙的生命状态。

总体来说，对熵理论有深刻认知的科学家，像威廉·汤姆森、爱因斯坦、霍金，主要是从宇宙尺度来认知熵理论。如果将熵理论用于研究地球，相关问题也非常清楚。

1906年，一代科学大师玻尔兹曼突然自杀。他生前提出了物理学熵理论与数学概率之间的关系，他认识到，因为熵的存在，世界将不可避免地从有序走向无序。由于这个理论没有被世人认知，玻尔兹曼患了严重抑郁症。

玻尔兹曼去世很多年后，人们重新认识他的理论，重新理解熵与有序无序的关系。玻尔兹曼提出的著名公式“S=lnW”，被证明是熵理论的奠基性公式。在他之前，德国物理学家鲁道夫·克劳修斯也提出了熵理论的三个重要规律，比如热传导不可逆，也是为了证明熵的存在和熵的特征。

由此可见，至少从19世纪50年代到 20 世纪初，熵理论一直是科学界的核心问题之一。

人类认知世界是基于三个基本变量——物质、能量和信息。我前面所讲的，都是基于物质和能量所产生的熵。那么，熵理论是如何与信息社会联系在一起的？

1929年，德国物理学家利奥·西拉德写了一篇非常重要的论文——《精灵的干预使热力学系统的熵减少》，讨论了熵、负熵和信息的关系。后来，控制学家维纳、信息学家香农、计算机学家冯·诺伊曼分别从各自的角度，研究熵与信息的关系。

最终，香农提出了信息熵的定义，非常天才地找到了概率、信息量和信息熵的关系，由此产生了完整的信息熵理论。所以，这个世界存在两种熵理论：一种是基于物质和能量，一种是基于信息技术和信息社会。

现在，世界正处在物理熵和信息熵叠加的时代，一方面承受物理熵快速增长的压力，一方面承受着向信息化社会转型过程中信息熵增加的压力。两种压力叠加，构成了“双碳”目标的完整挑战。

当前社会，传统经济与信息经济并存，低熵、负熵经济和正熵、增熵经济共同构成二元社会。所谓实现“双碳”目标，就是将二元社会变成一元社会、一元经济。只有建立负熵经济、负熵社会，才能阻止和避免宇宙终极热寂命运猜想。

在经济领域，如何避免陷入热寂状态？我们要承认，以自然资源支撑人类发展，不是没有极限的。我本人在1980年代参与《走向未来》丛书工作时，直接负责了《增长的极限》的编译工作，它是1970年代罗马俱乐部和麻省理工学院合作撰写的世界经济发展报告。这本书影响很大，批评和反对意见很多，于是我们又编译出版了另外一本书《没有极限的增长》，原作者是美国科学家西蒙，这本书强调的两个关于增长的最重要变量，即人口与资本，背后也是自然资源。

我们之所以同时推出这两本书，就是想请大家注意资源和增长不可分割的相关性。今天来看，“增长的极限”和“没有极限的增长”依然是双碳目标最有挑战性的课题。

1981年，罗马尼亚经济学家勒根出版了一本非常有影响力的书——《熵定率和经济过程》，我个人认为，它是迄今为止讨论熵定律和经济关系最深刻、最完整的一本著作。

1969 年，比利时物理化学家普里高津提出一个重要理论——耗散结构理论，他因此获得了1977年诺贝尔物理学奖。普里高津认为，为了避免熵值不可抑制地增长，避免地球和人类的热寂命运，应该建立耗散结构体系，而这个体系必须是开放的，必须远离平衡点，必须具备非线性的自组织机制。

回顾这些理论可知，今天的世界要实现双碳目标，必须寻求一个完整的、成体系的理论支持，并且将理论复制实践，而这套理论必须能够被历史证明，曾经被物理学家、化学家、数学家论证过。不得不承认，熵理论和熵背后的规律，是我们非常重要的选择。

我的结论是，实现“双碳”目标和零碳愿景，需要以熵理论作为基本理论并且深入探讨，将其基础原理和模型推到新的历史阶段，以适应我们对“双碳”目标的认知。

当然，在理论之外，还需要技术加以支持。现在除了直接影响“双碳”的新能源技术，人工智能、量子计算、量子技术以及生命科学也都在相当程度上实践着低熵或负熵理论的目标。

（朱嘉明｜横琴数链数字金融研究院学术与技术委员会主席）