数量不变，质量下降

尼

17世纪的重大科学进展为人们带来了实实在在的好处：蒸汽机（参考阅读：波义耳定律，第126页）。但早期的蒸汽机工作效率很低。19世纪20年代，尼古拉·萨迪·卡诺开始致力于解决上述问题。

一些工程师曾经提议用液体替代蒸汽来提高发动机的效率，但卡诺认为，温度才是关键的变量，尤其是发动机滚烫的锅炉和周围相对较冷的空气之间的温差。卡诺指出，发动机是靠着从锅炉到四周的热流来移动活塞“做功”的。

他还提出，一台理论上完美的发动机锅炉中的全部热能——有用的能量——不是用来做功，就是继续保持一种潜在的有用状态。

卡诺的思想领先于他所在的时代25年。那时，热力学第一定律尚未被系统地阐述出来。19世纪50年代的物理学家们（尤其是鲁道夫·克劳修斯和后来被封为开尔文勋爵的威廉·汤姆森）意识到，卡诺的论述其实为另一个热力学基本原理提供了最早的洞见。简单地说，他们认为，发动机的运转是一种单向过程，随着耗时增加，有用的能量将不可避免地减少。这是因为在真实世界里不存在卡诺完美发动机效率这样的东西。在一台真实发动机——或者由能量驱动的任何事物，包括一个活的有机体的运转过程中，一部分潜在的有用能量会转变为一种无用的形式。能量的总量或许还会保持不变，但随着时间流逝，能量的质量会下降。到了19世纪60年代，克劳修斯已经开始将这种随着时间流逝无用能量的比例不可避免地增大的现象称为“熵”的增加。这一系列的观点后来被称为热力学第二定律。

热力学第二定律对发动机的效率产生了限制作用。(www.daowen.com)

不管是一台蒸汽机、一个活的有机体，还是可观测的宇宙，它们作为热力学系统都会对从高温区域到低温区域的（潜在有用）的能量运动加以利用。但这种系统的运转会或多或少地将有用能量转化为无用能量。最明显的一个例子是，随着蒸汽机的活塞运动，一部分能量会转化为摩擦所产生的热量。随着时间的推移，无用能量占比（熵）的增大将是不可避免的。

参考阅读//

No. 62 热力学第一定律，第128页

在任何一个热力学系统中都存在有用能量逐渐散失的问题。

除非你为该系统找到另一种有用能源作补充，达到“作弊”的效果，不然它最终一定会停止运行。