整整200年前，一位名叫萨迪·卡诺的法国工程师提出了一个革命性的概念，用以量化宇宙不可避免地滑向衰变的过程。这一概念，即熵，一度被视为自然界不可避免的命运，然而，随着科学的发展，我们对熵的理解逐渐深化，熵不再仅仅是关于世界无序的度量，更成为我们日益无知的反映。这一认知转变对从理性决策到机器极限的各个领域产生了深远影响。
熵，作为无序性的度量标准，其核心概念是熵总是在上升的，这被称为热力学第二定律。长久以来，这一普遍的混乱倾向困扰着科学家们。秩序是如此脆弱，制作一个精美的花瓶需要数月的精心策划，而破坏它只需一瞬间。热力学第二定律断言，机器永远无法达到完美效率，这意味着宇宙中的任何结构最终都将耗散能量。尽管我们的意图是好的，但我们都是熵的代理人。
尽管熵在物理学中具有根本的重要性，但它也是最具争议的概念之一。熵的困惑部分源于其在不同学科间的广泛应用和含义差异。从物理学到信息论再到生态学，熵在不同领域有着相似但不同的解释。为了真正理解熵，我们需要进行一些哲学上的飞跃。
近年来，物理学家们开始重新审视熵的概念，将其从系统固有的属性转变为与观察者交互的属性。熵不再被视为系统本身的特性，而是相对于观察者的无知程度。这种现代观点揭示了信息和能量之间的深层联系，正在引领一场微型工业革命。
熵的概念起源于工业革命期间，当时萨迪·卡诺试图计算蒸汽动力发动机的效率。他提出，热量从热物体流向冷物体的趋势是机器工作的基础，并警告说，无法利用可燃物的全部动力，因为总有一些能量会通过摩擦等形式耗散。德国物理学家鲁道夫·克劳修斯后来创造了“熵”这个词，用以描述无法利用的能量比例，并提出了热力学第二定律：宇宙的熵趋于最大。
熵的概念随后扩展到信息论领域。美国数学家克劳德·香农在研究通信加密时，将熵理解为信息中的不确定性。他的熵公式与信息论中的不确定性度量紧密相关，为通信效率提供了量化标准。香农的熵与信息熵在本质上是一致的，都反映了知识的缺乏。
随着科学的发展，熵的概念进一步扩展到量子力学和生态学等领域。熵始终衡量的是我们对微观细节的无知程度。无论是统计力学中的吉布斯熵、量子力学中的冯·诺伊曼熵，还是黑洞中的贝肯斯坦-霍金熵，都反映了我们对系统微观状态的不确定性。
然而，熵的主观性引发了深刻的哲学问题。意大利物理学家卡洛·罗维利指出，熵的增加并非系统本身的属性，而是取决于观察者的知识和资源。如果观察者无法区分系统中的某些元素，那么这些元素在观察者眼中就是相同的，熵也就不会增加。这一观点强调了物理学中量对观察者的依赖性。
近年来，物理学家们开始探索将主观性融入熵的数学定义中。安东尼·阿吉雷等人提出了观测熵的概念，通过调整观察者对现实的模糊或粗粒度化看法来指定可访问的属性。这种粗粒化的、部分主观的观点使我们能够与现实互动并做出预测。
随着对熵理解的深化，物理学家们开始利用信息作为动力源。信息引擎的概念由利奥·西拉德提出，通过利用信息来提取功。近年来，实验室中开发了多种功能性的信息引擎，这些引擎正在充当探测基础物理学的试验台。
在牛津大学，物理学家纳塔莉娅·阿雷斯正在研究量子尺度的热力学。她利用纳米管中的电子振动来探测量子现象，并计划通过调整观察者的无知程度来优化功输出。这些实验不仅有助于我们理解量子热力学的基本原理，还可能为更高效的能源收集和设备充电开辟新途径。
2024年9月，为纪念卡诺著作出版200周年，法国举行了一场国际会议。来自各学科的研究者讨论了熵在不同领域的应用，从太阳能电池到黑洞。会议不仅回顾了熵的历史发展，还展望了未来的研究方向。
熵的概念从无序的度量转变为无知的反映，这一转变不仅改变了我们对自然界的理解，也对我们如何看待科学的目的和我们在宇宙中的角色产生了深远影响。尽管我们无法避免宇宙的终极无序命运，但对熵的精细理解让我们学会了管理不确定性，甚至拥抱它。毕竟，正是无知激励我们去追求知识，构建关于我们经验的故事。
