热力学的概念域在其科学发展历程中扩展了、精确了并且深刻化了。一些著名的科学家，像迈尔、焦耳、亥姆霍兹、克劳胥斯玻尔兹曼、奥斯特瓦尔德和近代的爱因斯坦、海森堡以及普里高津——只列举这几位一一他们创立了这个概念域，同时又考察了这门科学分支在多大程度上能对其它科学领域直到生命的产生所提出的问题提供解释模式。
热力学在上世纪的发展，不仅加深了对自然科学和技术过程的认识，而且对哲学也给予了新的推动。与此同时，它还使我们知道了，全部生物学过程也是建立在能量转换之上的，以致对生命的起源能达到近乎揭晓的地步了。诚然，因生命也需要依托组织结构形式，比如所有生命的共栖和多类物种的群居，或在动物和人类那里形成国家直至建立法律秩序、经济体制和哲学思想体系等。对于这些，依照热力学中有效的规律性至少可以类似地模拟进行。从这点看，热力学使我们的知识深刻化了。
热力学和有机生命间的模拟
现实所存在的系统都是非封闭系统，它们与周围环境处在能量交换之中，并且通常也处在物质交换之中。关于无机物质体系的两条定律，对生命以及对人类的行为还是有着特殊意义的。
不可逆性概念以热力学第二定律的形式进入物理学之中，因此没有什么办法可以使那些自发地只在一个方向上进行的不可逆过程复原而在自然界中不留下变化。不可逆性是使能量转换的?效率不能到1的原因；但同时它也是使这种能量转换在有限的时间里以有限的环境物质消耗能够发生的推动力，而这种能量转换要在这种物质环境中才有可能实现。A · 索末菲在《理论物理学讲座》中引用R. 艾姆登的一条原理，该原理生动地讲述了能量和熵的意义：
“我在学生时代，读过F · 沃尔德写的名为《世界的女皇和她的影子》的小册子，获益匪浅。‘女皇’和‘影子’意思是指能量和熵。随着认识的不断提高，这两者似乎仅仅交换了他们的位置。在自然过程的庞大的工厂里，熵原理坐在厂长的位置上，因为它规定着整个企业的经营方式和方法；而能原理仅仅充当作会计的角色，平衡借贷两方。”
克劳胥斯与克罗尼希几乎同时扩充过由D · 伯努利所创立的气体动力论，并且计算过原子和分子在气体中的平均自由程，他也取得过关于气体摩擦、导热和扩散的认识。
后来，玻尔兹曼的研究才有可能建立在气体动力论的成就之上。取得这些成就的不仅有克劳胥斯和克罗尼希，而且还有统计力学奠基人美国学者吉布斯。
L. 玻尔兹曼作为第一个人，他指出熵是分子无序的量度。依此，熵的增加与组织被破坏程度的提高是相一致的。组织被破坏意味着贬质（值）。根据第二定律，在封闭系统中熵力趋最大值，因此开尔文也这样表述第二定律：“在一个孤立的系统中，现有的能量力趋分散或贬质，极力向均匀分布的热能转变。”
因为熵增加的方向正是差别减小的方向，即趋于均衡的方向，所以在一个封闭系统中，如果熵尚未达到最大值，那么这个均衡过程也刚好没有结束，它与差别彼此相“对应”地存在着，因此它能表示有序状态。这些有序状态，在自然界里事物相互作用的关系中，通过自然定律而彼此联系在一起了。自然科学曾认为，一百年后肯定会离开过程因果论这个使它成功的地方。
任何一个封闭系统都会“自发地”失去这种有序状态，但是不能“自发地”得到它，甚至于连“自发地”维持它都不可能。为了建立或为了维持这种有序状态，必然要在所考察系统的周围环境中留下变化。在所考察的系统中，为建立或维持有序状态，叫做减少熵或叫做抑制熵增加。但是由于第二定律所表达的普遍有效的不对称性，所以它的实现总要以其它系统的熵增加为代价。
一个系统的熵增加到最大值，它就再也没有做功能力、没有?了。如果想使它恢复做功能力，就必须使它重新建立起差别的可能性、落差或者像W. 奥斯特瓦尔德较广泛确立的强度差异，即能回到有较低熵的状态：能保持有较高差别性的状态。
物理学上有做功能力的正确模式属于这种情况；但是为了实现做功的目的它必须采用适当的方式；因此可以获得做功能力的还有信息。
在自然界的过程里，信息能起到一条自然定律的作用。在生物学中指遗传信息，对人类则是创造性。?和信息共同构成今天我们所说的负熵（Negentropie），假若选用有人建议的表示词一一信息熵（Ektropie）表示它可能更好点。在这里信息不能从通常意义去理解，而必须从严格的解意词去理解。信息=组织程度或功能模拟+做功（组织）能力。此外，负熵或信息熵可译为组织能力或创造能力。
在一个对我们说是重要的有界体系中，系统的有序状态有阻止熵增的意义，并且始有可能产生生命，由此我们才认识了它的含义。让我们看一个例子：一堆砖头，由于供以负熵，即给予工作能力和信息，因此它能被用于建造房屋或修筑马路。马路可以连接大都市，简单的只可通向海滨浴场。房屋可以防风雨，还能作学校、病房甚至大教堂。按照模型只用砖头——与原先随意堆放的砖头相比——还是不能建造出对人们或对生活十分有用的序态，而可能导致投入的做功能力分散无用。若能在其道上完全散逸时，那就不必再强制它走获取做功能力的弯路了。
但是在我们建设有意义的街道和房舍时，所投入的做功能力，经摩擦热最终耗散为环境温度上的热能。因此，我们看到，在推进生活方面，必须安排得多种多样才有意义；不然，一个偶然偏离一致性较多的情况，对我们刚好是无意义的。
生活的支柱是什么？然而在同类物种个体群彼此竞争和各类物种都尽力维持本物种需要的生存空间进行争斗时给它下定义将是困难的。按照我们现在的知识，生活的支柱，对于各类物种的大多数而言，实际上仅仅意味着能够长期维持其生存能力和避免受戕害。
?是已定向之能。为了能实现有序，它可以借助于信息变得卓有成效。自然界在创造序态这点上远远超过了人类；它创造了具有最高络合性的称之为生命的序态；它创造了人类。
我们利用热量，为了从中抽取它的做功能力，并且由此加上应用信息以获得负熵。
但是，如果现在不用信息和物质，也没有一个合适的环境，那么热是不能转变为功的。
然而信息和物质的获得与使用也是需要做功的，即预先做功。因此说，若不预先支付功，则热不能转变为功。预先支付的功与可得到的功不成比例，这使大多数想等交换得到做功能力的建议无法采用。我们把预先支付的功称作资本。
如果我们把传统的国民经济学中以土地作标志的生产要素广义地与物质等同看待，或者也当作物质生活可能性的本质表现的话，那么可给出各生产要素间的联系：
能量——物质——信息
和传统的生产要素间的联系
劳动——资本——土地
让我们再回到玻尔兹曼那里去吧。
“如果按照可逆力学能溯源到热力学过程的不可逆性的本质时，如何理解它呢？”因玻尔兹曼在这个基本问题上碰到了统计过程，于是他把概率计算引进了物理学。关于玻尔兹曼H - 原理，通过机械过程，即通过气体分子相互碰撞引起的速度分布和速度变化，阐明了热力学所定义的熵的特性。但是，热力学第二定律所包括的内容，不是由经验，而是由统计力学规律推导出来的，并且成为揭示熵和热力学概率之间关系的出发点。对此，熵等于玻尔兹曼常教和概率的对数之乘积。由对数可知，若概率是一个乘积量时，熵就是一个相加量。普里高津在他的《同自然界对话》（1980）一书中已注意到了这个本质上的创新，在于概率不是作为近似方法而是作为阐释原理引进物理学的。借此必须指出，一个由大群体所组成的系统，概率定律在此大群体中找到了用场，单单由这个事实就能承认一个从未知晓的特性。
热力学和气体动力学打开了进入现代物理学的大门，并且为现代原子物理学奠定了基础。自然事件的相互作用关系，通过因果论的而不是先验论的自然定律使之补充完全了。这 - 新思想的特殊性如今还在推动着物理学开始一个新时期。然而，目前原子论者与E · 马赫和W · 奥斯特瓦尔德领导下的实证论者，尤其是与以奥斯特瓦尔德为首形成的一个哲学思想流派一一唯能论者首先还要进行一次较。对实证论者说，原子只是想象之物，它没有实在的意义。与玻尔兹曼相对立，奥斯特瓦尔德企图把力学建在唯能论之上。
此后，在1905年，爱因斯坦在他的《关于布朗运动理论之研究》中，在纯经典的基础上，对物质的原子结构可能提供了一个直接的而且是最终的证据。
稍后，海森堡从实证论原理出发，为了描述实体的物性，只允许使用“原则上可观察的量”。打从海森堡起，因认为事物现有的特性与对它的观察方法无关，所以必须放弃经典物理学的基本观念。普里高津对此有绝妙的阐述，但不是在描写共存性的模式中，而是在他写的《从产生到发展》（1979）（“Vmo Sein zum Werden”）一书中：“一言以蔽之，世界是包罗万象、丰富多彩的。音乐不能老是重复从巴赫到肖邦的风格；同样地，我们也很少能把自己的各种各样的经验看法凝缩成一个唯一的观点。”
粒子和波的二重性总是只许观察它存在的一面，而把共存的另一面同时看作不存在。原子论者和唯能论者观点不同虽不能消除，但在这一点上避开了我们二元的思维能力，于是粒子又变成了想象之物。物理学和形而上学找到了共同点。H · 魏尔在他的名著（空。间 - 时间 - 物质）（1918）中也得到了这种关系的确切看法，物理学甚至不研究有实在内容的物质，而只讨论它的外在形式。因此，它对于真实如同对于真理之形式逻辑一样有相同的意义。虽说实际上违反物理定律的事从未有过，与逻辑相背的真理同样也是不会有的。一个具体的论断之是否真理，对此它尽管什么也没说，亦如一个判断之是否真理，根本是在被判断的事物而不在于逻辑上。皮考科在他写的《有机体的物理化学初步》（1983）一书中下结论说：热力学之对于物理化学意味着逻辑学之对于哲学；他还认为，如果说政治称作可能的艺术，那么热力学就是可能的科学。
1886年，玻尔兹曼在维也纳皇家科学院一次隆重的会议上作了题为《机械热理论的第二定律》的演讲中说过：“普遍存在于生物间的生存竞争，不是为了争夺基本物质一一富存于空气、水和土壤中构成所有生物体的基本物质一一，也不是为了争夺能量，指在每个物体中大量存在的可惜不能再作转化的以热的形式存在的能量；而是为了争夺熵，一种从炽热的太阳到冷凉的地球转变时而成为可资利用做最大技术功的能量。”这使我们想到在熵原理上用过的一个词，那就是，把自然过程比作一座巨大的工厂，熵就是工厂的厂长。这位厂长懂得，必须如何为他的工厂搞到设备，时时从供他使用的能（流）源中获得所需要的负熵。
此外，玻尔兹曼是达尔文的热情追随者。“如果问起我内心深处的信念的话”，他在我刚刚引用的那次演讲中说过，“是否将有那么一天，人们要把十九世纪称作铁器世纪或者蒸汽世纪也或者电气世纪，那么我无需思索就回答，把这个机械的自然观的世纪称作为达尔文世纪。”
因此，这个机械的自然观的世纪——如此之重要，它使热力学返回到力学上，并推想达尔文原理是一条可由热力学派生出来的原理。
F · 雅可布在他的一本书《生命的逻辑》（1972）中写道：“对达尔文，像耐玻尔兹曼和吉布斯一样，自然定律对个体不起作用，而对大群体才有用。每个个体在特性上常常表现出无规律性，对包含一定个体数量的群体，则规律性最后将会出现在总体上。诚然，这两种思维方式间的模拟尚在继续；因此，在统计力学和在进化论那里一样，主要是偶然性概念被置于自然事物的中心位置上！”此外，W. 奥斯特瓦尔德虽然他是个唯能论者，但事实上他的观点不是牢不可变的；在他的哲学观点中，关于第二定律的重要性，他与玻尔兹曼的看法就是一样的。如他说过：“全部生活表明，生存竞争就是为了争夺无偿享用而数量有限的能量。”由此他发布了他的唯能论的命令：
“利用能源，切勿浪费！”
但奥斯特瓦尔德对由第二定律确定的时间上的方向性也感到有兴趣。时间进程的不可逆返性把他引向价值观念并进入伦理学的范畴。因此，奥斯特瓦尔德把事件发生的规律大概也叫做过第二定律吧。不可逆性，即不可循环性的存在是可指示时间进程的。爱丁顿指出，具有较高熵的状态是较后出现的状态；除了宇宙爆炸以外，它可能成为确定时间进程的客观可能性；同时主观上可能还要加上对各个过程的经验所得，然而这将是困难的。普里高津在他的著作《从产生到发展》中引证了在物理学中确立不可逆性的难处，即每当这时他总是把观察者以主动角色包括在内，并确认不可逆性不可能在自然界里而要在我们这里确立。爱因斯坦也反复回答过，不可逆性可能是一种假象，是一种来源于特殊起始条件的主观印象。这又把我们带回到建立并维持有序及有序体系这个观念问题生去了。
如果第二定律对所有的事件、行为确立了一条明确的、不可倒转的次序的话，那么包括人类的行为也是不可复返的，“一失足成千古恨”；否则每个犯错误者以及所有令人痛心疾首的憾事就有可能倒退回去重新开始而改正了。然而，它不仅出现在行为上，而且也出现在欠思考的言语上，“一言既出，驷马难追”，不可能收回重说了。
近年来，在熵的概念之上建立了信息理论。韦弗和申农在1949年发表了他们的基本著作《信息的数学理论》。韦弗在书中谈到：“在物理学中，一物质体系状态的熵是关于偶然性或‘混乱’程度的量度，也是物理体系越来越解体的趋势或者越来越混合的量度。这是基本点，以致使爱丁顿确认，该趋向刚好可以给出时间的方向矢。”他进而又注意了熵和信息的相似性，因而对信息给出类似于玻尔兹曼方程的表达式，以此表明它的统计学的特性。然而，关于一种可复制的消息，无疑要根据它的内容有无意义。一条由消息源产生的“无意义”的消息也归于这个理论中。对此，例如我们在日常与周围环境的交往中所经历的一切。有序与不再有差异的混合态相比，重要之点首先在于它们的差别性。对于这个有序中的内容，消息的产生者是负有责任的。
在这里，用信息概念作纽带在以如下词所表示的两个概念之间紧紧联系起来；即信息对与意义问题相连的设计能力所作的贡献和脉冲信号不失真地传输以及信息准确地翻译为概念。在信息理论意义上的熵和信息：它们在概念上的结合群出了结构熵的概念。我们周围的物质可以结合组成任意一种微观状态。
在信息理论中，为适应熵减少而有负熵概念，以此构造出一个有较高级组织的信息状态。在物理学中则存在着信息熵（Ektropie）概念。早先我曾解释过，信息的概念，通常须在信息理论所使用的意义上去理解，即一起借助于物理学上的做功能力当作结构能去理解，也即作为从自然定律的关系到信息熵或负熵的获得这一非常有意义的应用去理解。
因此，在前面用过的玻尔兹曼引文的意义下，在必须以信息熵称之的自然的或人为的全部过程里，在我们太阳系里难以置信的状态平衡时流动着的熵流，被用于建造神奇般的状态时，在某种情况下，我们把它称之为序。从做功能力的产生到有序结构的建立，使之有可能的原因是太阳和地球之间的温降。
在自然界中，我们常常会碰到一些按照第二定律是不可能的状态，像温度差或压力差和各种梯度之类。按照统计学观点看，生命有着数也数不清的形态，则更加不可思议。
自然定律给出能量耗散规律，按照这条规律，能量力趋散逸寻找出路。这时，通常要出现有序性降低直至完全混乱；但是在封闭系统中还可能产生有序，这只是表面上的矛盾。现在，正如我们在热力学发展中所看到的，自然定律不仅仅是表示因果关系——直到上世纪中叶自然科学就是与这种决定论打交道的，而且自然定律常常与观察有关，在某种程度上就像把一个整物体切开，比如对一圆锥体切割得到圆锥剖面曲线，视不同情况可有圆、椭圆、抛物线和双曲线。自然定律在关系到个体数目非常大时，比如在气体动力论那里，是遵循统计规律的；像热力学最新发展所指出的那样，自然定律与由第二定律所推出的能量耗散原理，即熵增原理相一致，其实也纯是随机的。我们当作偶然出现理解的那些事，对于从有序的产生直到复杂的生命形式的形成，正好也就是必然的。在与?合作的意义上，作为创造能力的信息，在负熵的意义下，则得到更加广阔的领域。人类的创造力应用于产生负熵真的不受随机过程的影响了吗？理性和感性各以不同的分量最终决定着人类的行为。伦理学劝告我们必须维护人们称之为万物世界的有序状态；美学促使我们有可能具有发现和识别有序的崇高感情。
哥兰斯多夫和普里高津，在六十年代末和七十年代初，发展了一门描述涨落（波动，在物理过程中随机出现）的宏观理论的普通热力学。普里高津通过波动谈及有序并试图寻根究底，通过能流和物流怎样把早先曾是波动而现在变成一种稳定结构的。当玻尔兹曼考虑如何把热力学的这种不可逆性归诸于可逆力学时，普里高津提道：“在每一个演变过程中，各步骤的每一阶段都向比较有序或至少包括较多方面的组态的方向变化；在其它相继的转变中，当导向更加有序和包括更多方面的组态时，过程本身是怎样产生能力的呢？”
有序以及演变的自我组织的过程，在下述系统中可能发生：
一一 对物能流是开口的系统，
——（远）离开热力学平衡的系统，
一一 物能流和作用力是非线性关系的系统。
这种有规则的结构被称作“耗散结构”，因为它是由物能流的生熵耗散过程所产生并保持的。
生物过程最终以生物化学过程为基础，并且像所有化学反应一样，一般说是非线性的。普里高津的思想，对于从无生命物质到有生命物质的转变作理性理解奠定了基础。基于流动的概念，时间作为基本量又出现在我们的视野中。我们生活在动平衡之中——静平衡即死亡。
后来被命名为熵的态函数，首先克劳胥斯管它叫做“转化等当”。“转化等当”比原来有更广泛的意义；它也是生命的基本原理。
非平衡热力学可能会以异乎寻常的规模再次打开我们知识的大门，正像当概率引进物理学时已出现的那样，也许比那时还会更多地与生物学、社会学或经济学发生关系的。
“偶然性或必然性”，J · 莫诺在他的很有影响的一本书中这样写道，在此他得到结论：在变异形成中的偶然和由自然时选择规律所产生的必然时可能是生物演变以及生命进化的原因。如此看来，莫诺又追随了达尔文。不可逆过程的热力学能使我们更好地理解变异过程；大千世界，神妙依然。
[BWK[德]，Bd 38（1986）第6期]