二、热和能：寻找变化发生的源泉
在18、19世纪，力学哲学的一个主要成就是回答了“热是什么”这个古老的问题。热力学是学科相关性最强的理论之一。对热的本质的研究引领着人们一步步思考变化发生的动因。在18世纪，热被看作是一种看不见、无重量的流体，称作热素。人们相信当两个温度不同的物体接触时，热质就从热的物体流向冷的物体，物体的固、液、气三态取决于它吸收了多少热质。直到19世纪50年代，人们接受的都是热质说。
（一）能量守恒定律
1837年，德国化学家李比希的学生弗里德里希·莫尔提出所有各种形式的能都是机械力的表现，热不是一种特殊的物质，而是各种物体中许多最小部分的一种振动。1842年罗伯特·迈尔提出体热来自食物化学能的见解，他进而指出力是不灭的和可以转化的，运动在许多情况下只不过产生热效应，因而热的来源只不过是运动。德国柏林大学的物理学教授赫尔姆霍兹从生物学现象出发得出了各种不同形式的能可以相互转化和守恒的思想。他指出，活的机体如果除掉从饮食取得的能以外，还能从一种特殊的活力获得能的话，那么它们就会是永动机。曼彻斯特的酿酒师兼业余科学家焦耳集中研究了电流的热效应，发现在一定时间内发出的热量与电路的电阻、通过电阻线的电流的平方成正比，这就是著名的焦耳定律。他的热功当量实验证明了机械功能够转化成热，能量是守恒的。热和功的等价性是热力学第一定律，即能量转化和守恒定律的基础。
（二）熵增原理
1850年，德国物理学家鲁道夫·克劳修斯发表了《论热的动力》一文，他把自己对热机的研究表述为：能量不可能从低温物体转移到高温物体而不产生其他影响。换句话说，能量转化的自然过程是不可逆的。1865年，克劳修斯引入“熵”的概念，把可逆过程和不可逆过程区分开来。熵的意思是“转移的量”和“发生变化的能力”，用热量除以温度来表示。在自发的自然过程中熵趋于增大。克劳修斯认为宇宙是一个孤立系统，所以他把热力学第一定律表述为：宇宙的总能量是守恒的；第二定律表述为：宇宙的总熵无情地朝着它的极大值增长。从“熵增原理”得出的推论是：整个宇宙的演化就是逐渐退化，最后停止于热力学平衡，处于死寂状态。热力学定律告诉我们，在能量和物质趋于混乱的过程中，宇宙无休止的衰败是一切变化发生的根源。宇宙热寂说使人们看待世界的方式带上了悲观的色彩。
波尔兹曼把热力学第二定律解释为能在自发运动，系统中能的自发增加可以和这个系统的分子能的分布概率的增加联系起来。1877年，他证明熵与这种概率的对数成比例。热力学第二定律和它的分子解释给予了时间的流逝以方向和物理意义。这在牛顿力学体系是没有的，牛顿宇宙中的力学是可逆的，热力学的宇宙是不可逆的。
三、量子力学与不确定的世界
