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迅速的路线。

小结：复杂性的描述

系统有多复杂或多简单，关键取决于我们描述它的方式。世界中的多数复杂结构有大量的冗余成分，我们可以利用这一冗余性来简化其描述。但是，要想利用它，要想实现简化，我们必须找到正确的表现方式。

用过程描述代替状态描述这一思想在现代科学的发展中起着重要作用。用微分方程或差分方程系统的形式表达的动态定律，在许多情形中提供了对复杂事物进行简单描述的线索。在前几段我已试图表明，科学探索的这一特征不是偶然的或表面的。状态描述与过程描述的相互关系对于任何适应性生物体的发挥功能是至关重要的，对适应性生物体有目的地作用于环境也是至关重要的。我们目前对遗传机制的了解提示我们，多细胞生物体发现，过程描述一种遗传基因编码程序是经济而管用的表现方式，即使对于描述自己也是如此。

结论

以上思辨过程使我们涉及了数目惊人的许多论题，但是，如果我们想寻求许多种复杂系统的共同性质的话，这惊人数目就是我们必须付出的代价。我的中心思想是，要构造一门关于复杂系统的比较正规的理论，有一条路就是求助于层级理论。从经验上说，我们在自然中观察到的大部分复杂系统都呈现出层级结构。根据理论，我们可以期望，在一个复杂性必然是从简单性进化而来的世界中，复杂系统是层级结构的。层级结构在其动态过程中有一性质，即可分解性，它大大地简化了层级结构的行为。近可分解性也简化了复杂系统的描述，使人们较易理解，系统发育或繁殖所需信息何以能够在合理的范围内储存起来。

在科学和工程中，研究“系统”的活动越来越受欢迎。它受欢迎的原因，与其说是它适应了处理复杂性的知识体系或技术体系的任何大发展的需要，还不如说是它适应了对复杂性进行综合和分析的迫切需要。如果要使这一“系统热”不仅仅风靡一时而已，那么就必须让需要来孕育发明，来提供“副”发明之“名”的“实”。本文评述的探索活动代表了搜索这些“实”体的一个具体方向。

宇宙最后的三分钟第二章

第二章走向死亡的宇宙

1856年，德国物理学家赫尔曼冯亥姆霍兹heranvonhehotz作过一项调查，以图了解在科学史上哪一个预言可能最令人灰心丧气。亥姆霍兹声称，那就是宇宙正在走向死亡。这种启示式断言的根据来自所谓热力学第二定律。这一定律现在常简称为“第二定律”最早是在19世纪初提出的，当时此定律专门用于说明热机的效率。人们不久就认识到它有着宇宙学意义：事实上也差不多就是宇宙的结局。

以最简洁的方式来说，第二定律认为热量从热的地方流向冷的地方。当然，对于物理系统来说，这是众所周知和显而易见的特性。无论是煮饭或让一杯热咖啡冷却，都可认识到这条定律在起作用：热量从温度高的地方流向温度低的地方，对此丝毫没有神秘奥妙可言。物质的热量以分子的无规则运动表现出来。在空气之类的气体中，分子作无规则运动并相互碰撞。在固体中，原子通常被束缚在一定的位置上，尽管如此，原子同时又在这一位置附近作强烈的振动。物体越热，分子运动的能量越大。要是让两个不同温度的物体相互接触，温度高的物体中比较强烈的分子运动很快会把它的活动性传递给温度低的物体的分子。

热流的这种方向性并非仅仅是冷的区域缺乏热能的缘故。例如，一个房间拥有大量的热能，但你决不会指望任何热能会自发地流入一杯热咖啡里而将它煮沸。我们会把这种逆向事件看作一种奇迹。强迫热量从冷处流向热处是可能的这就是冰箱的原理，但是，要做到这一点就必须不停地消耗能量。热量是不会自发地“误入歧途”的。

因为热量沿一个方向由热到冷流动，所以这种过程在时间上是不对称的。要是放映一部记录热量从冷处流向热处的影片，那看上去就像河水流上高山，或者雨滴上升到云层一样荒唐可笑参见图21。所以，我们可以对热流确定一种基本的方向性，通常用从过去指向未来的箭头来表示。这种“时间箭头”表明了热力学过程的不可逆性，物理学家曾为此迷惑了150年。亥姆霍兹和其他些学者发现了一个称为“熵”的物理量。在最简单的热流情况中，熵等于被传递的热能除以温度。当热量自发地从热处流向冷处时，熵便增加。当驱使热量从冷处流向热处时，系统的熵就减少，但由于外部媒介需要消耗能量，结果是媒介熵的增加比系统熵的减少要多，因而一个封闭系统的总熵总是增加的。这就是第二定律的本质。

图21时间箭头冰块的融化决定时间的方向：热量从温水流向冷水。要是一部影片按c、b、a的顺序放映，人们立刻会认为是一种特技摄影。这种不对称性是用一个称为熵的物理量来描述的。冰融解时熵增加。

如果你把宇宙看作一个整体，多数地方的熵是不断增加的。若哪个地方的熵在减少的话，作为代价，总有另外一个地方的熵要增加。总之，宇宙的熵始终是增加的。一个很好的例子就在我们的家门口，那就是太阳。太阳它是热的每天把热量倾入太空它是冷的。这些热量消失在宇宙深处，永不返回，因此这是一个十分壮观的不可逆过程。