我們在這世界上所看到的這一切秩序，這一切美，又是從哪裡來的呢？
艾薩克·牛頓
人類終於知道了，他們在這廣漠無垠、沒有感覺的宇宙中是孤立無援的……他們的命運、他們的義務都沒有被明文規定下來。
《偶然與必然》雅克·莫諾
威廉·佩利（1743～1805）在其《自然神學》一書中說的下面的話，是上帝存在的最有力的論證之一：
走過一塊荒地時，設若我的腳碰上了一塊石頭，有人問我那石頭是怎麼到那裡去的，我很可能回答說，那石頭一直就在那裡，因為我不知道它曾不在那裡。要證明這樣的回答是荒謬的，可不是件很容易的事。但是，設若我在地上發現一隻表，有人問我表是怎麼到那裡去的，我就幾乎不會用前面的答話來回答這一次的問題，我不會說，據我所知，表可能一直就在那裡。可是，為什麼僅因為一個是石頭，一個是表，回答就該是兩樣呢？１
表的構造精微複雜，各個部件銜接精確。它不容置疑地顯示了人的設計。即使一個從未見過表的人見了表之後，也會得出結論說，這種機械裝置是一個有智慧的人為了一定的目的而設計出來的。佩利接著論證道，就其構造和複雜性而言，宇宙就像一隻表，只不過比表大得多罷了。因而，肯定是有一位宇宙設計者為了某一目的把世界安排成這樣——「大自然的構造，就複雜性、就結構的精巧而言，超過了人工的構造。」
宇宙出自設計這樣的論證於是跟目的論掛上了鉤。因為目的論就是認為宇宙是按照定好的程序向著某個最終的目的演化的。目的論在其最廣泛的形式中包含了質樸的秩序和複雜的秩序。目的論是一種古老的觀念。阿奎那曾經寫道：「人們在一切物體中都觀察到趨向某個目的的行為秩序，一切物體都遵從自然規律，即使當它們沒有意識時也是如此……這就表明，它們確實趨向一個目的，而不是偶然地碰上目的。」儘管阿奎那對物理基本定律的數學質樸性一無所知，但他點出了物體遵從秩序的規律這一引入注目的事實，並以之作為設計者上帝存在的證明。
目的論曾受到激烈的攻擊，以致現在神學家們也對目的論懷有戒心。然而，一些現代人倒為目的論作辯護。斯溫伯恩寫道：「宇宙中存在著秩序，這就顯然地增加了上帝存在的可能性。」２但是，斯溫伯恩立論的基礎是質樸的秩序，而不是複雜的秩序。複雜的大自然的結構證明有一個宇宙的設計者存在，這種論點似乎已經聲名狼藉了。
這種論點之所以聲名狼藉，主要是因為很多顯示出複雜秩序的系統實際上可被解釋為是由完全普通的自然作用所造成的最終結果。當然，這並不是說，一切有序系統都是自然地產生的，但這也的確使我們小心起來，不能僅僅因為看到某種事物很複雜，不像是偶然產生的，就推論說存在著一個設計者。我們也必須瞭解一些複雜的秩序得以產生的過程。
隨著查爾斯·達爾文《物種起源》一書的出版，目的論與反目的論的重大衝突就產生了。生物的精巧組織似乎最充分地顯明瞭一個超自然的設計者的存在，而生物學以及地質學則為生物的所有的不尋常的特性提供了充足的解釋。現在，科學家和神學家實際都一致認為，生物界的秩序的演化，是由突變和自然選擇造成的。儘管達爾文最初的理論到現在也沒有完善，但進化的基本原理和機制則沒有人去認真地懷疑了。
達爾文的進化論的主要論點是偶然性。突變是由純粹的偶然造成的，由於生物特性中發生的這些完全隨機的變化，大自然就有了廣闊的選擇範圍，可以根據適應性以及優越性進行選擇。這樣，大量的小偶然變易積累起來，就產生了複雜的有組織的結構。這種趨勢所引起的相應的有序的增長（熵的降低）是以更大量的有害突變為代價的。通過自然選擇，有害的突變被除去了。因而，生物的進化與熱力學第二定律並不矛盾。今天的美妙的生物是靠著遺傳災難作鋪墊發展起來的。
不管人們是否準備承認達爾文提出的進化論機制是完善的，但不可否認的是，突變和自然選擇肯定是促成生物秩序發展的一個主要因素。物質系統可以自發地組織起來，形成錯綜的複雜性，這一至關重要的原理是一個經驗的事實。在第五章我們曾看到過，近年來物理學家和化學家如何在實驗室裡研究較簡單的自組織的例子。實際上，這些研究變得如此重要，以致人們造出一個新詞——協同學——來描述這些研究。所得出的結論必然是，一個系統當中所存在的秩序，不管多麼引人注目，多麼複雜，其本身並不能證明它必定是一個設計者創造出來的。秩序可以而且也確實自發地產生。
然而，這些意見仍沒有解決一個重要的問題。儘管只要在其他地方產生代償性的無序，秩序的自發產生就不會與熱力學第二定律相矛盾，然而，假如宇宙作為一個整體在開始時沒有相當的負熵儲備，顯然根本不可能存在任何秩序。假如總體的無序根據熱力學第二定律一直是在增加，那麼，在我們看來，宇宙創生時必定是有序的。這難道不是為一個創世主——設計者的存在提供了一個強有力的證據嗎？因為即使自然的過程可以產生出局部的秩序，但首先仍是需要先有些負熵來驅動這些自然的過程。不錯，負熵的存在充其量只能證明有一個代理設計者，即一位創造者給大自然這部機器輸滿了能量，然後由它自己隨便產生出什麼結構來。但是，這樣的說法仍是牽涉達到驚人程度的超自然的靈巧。其原因說明如下。
熵，即無序，是與概率和排列的概念密切相關的。一個高熵或無序的系統可能是很多原因的結果。例如，我們可以考慮一下一箱處於平衡狀態的氣體的情況。箱內的氣體現在溫度一致，密度一致，達到了最高熵的狀態。在這種情況下，氣體的所有的分子可以極多的方式重新排列（例如，把分子挪到不同的位置上，或改變它們的運動速度）而不影響氣體的大體性質。另一方面，我們再考慮一下低熵狀態。我們所考慮的低熵氣體分子或以平行的軌道運動，或是都擠在箱子的一邊。這些有序的分子排列構型對任何細微的分子重新排列都極其敏感。分子重排列的方式數目極大，但排列出這種有序構型的方式數目卻很小。這也就是說，有序（低熵）的狀態是高度不可幾的，不穩定的。低熵狀態要求數目龐大的個體分子進行細緻的合作。而處於無序（高熵）狀態的分子則可以撇開其他的分子不管，胡亂地運動。
例如現在讓你隨意挑一種分子排列，那麼，極有可能的是，你挑的是具有最高熵的排列。原因很簡單，因為可能的無序排列要比有序排列多得多。這頗似一個猴子在亂彈琴，它彈出一首名曲的可能性比彈出不成曲調的一串噪音的可能性要小得多。數學研究表明，有序狀態對重新排列的敏感性是呈指數關係的。這就是說，進行一次隨機的選擇而導致有序狀態的幾率，隨著負熵程序的增長而呈現指數下降。指數關係的特色是其迅速地增長或降低。例如，一些以指數關係增長的生物每隔一段時間數目就會加倍：1，2，4，8，16，32，……
指數因素的存在意味著隨機發生有序狀態的可能性極小。例如，一個箱子裡的1升空氣自發地全跑到箱子的一頭的幾率是101020。這個數字代表的是1後面有100000000000000000000個零！這樣的數字說明，從數目龐大的各種可能的狀態中挑選出低熵狀態（有序狀態）必定要多麼細心。
這個謎在宇宙學中的意義是這樣的：假如宇宙的創生純屬偶然，那麼，宇宙中包含任何可觀的秩序的可能性便小得不成樣子。假如大爆炸只是個隨機事件，那麼，可能性極大的情況（用「極大」一詞極不夠份量）似乎就是，隨大爆炸產生的宇宙物質將會處於熱平衡狀態之中，熵值極大，有序程度為零。而事實顯然並非如此，於是，人們就很難迴避這一結論：宇宙的實際狀態是不知用什麼方法從數目龐大的可能的狀態中「挑選」出來的，因為這些數目龐大的可能的狀態除數目極小的一部分之外是完全無序的。假如宇宙這種極不可能的有序的初始狀態被選出來了，這豈不就是說當初必定有一個挑選者或設計者進行了「挑選」嗎？
這裡可以用一個形象進行說明。有個造物主帶有一根別針。他前面擺著一大串各種宇宙供他挑選，其中每種宇宙都以其初始狀態作其標記。假如這位造物主把別針胡亂別在一個宇宙上，就這樣挑出一個宇宙，那麼，極有可能的是，他所選擇的宇宙是高度無序的，沒有可觀的結構或組織。事實上，這位造物主若想發現一個有序的宇宙，就必須在一大堆「模型」中進行搜索，而這些「模型」的數目又如此之大，以至在一張大如可見的宇宙的紙上也寫不下來。
宇宙是如何進入其低熵狀態的？這個謎牽動了好幾代物理學家和宇宙學家的想像力，他們當中很多人一直不願意求助於上帝的選擇來解決這一問題。統計熱力學的先驅路德維希·玻爾茲曼寧願認為是盲目的機緣使宇宙進入了低熵的狀態。他認為，宇宙的有序狀態是由一些對平衡狀態的偏離之間的協作造成的。這些偏離十分罕見，罕見得無法想像。他立論的基礎是這一事實：即使是在平衡的狀態中，氣體分子也不是安然不動的，而是不停地以一種隨機的方式四處衝撞。可以時時發現，一些分子由於純粹的巧合而處於無意的合作狀態之中，在一個極短的時間裡，混沌的大洋裡會出現一小塊有序的飛地。加倍放大時間尺度，人們便可以相信更大的協作區域將會偶然地最終出現。假如給宇宙足夠的時間，那麼，人們就可以設想遲早會偶然地形成所有的恆星，所有的星系。出現這種不可能得近乎荒唐的事件所需的時間長得不可想像（至少得要101010年），不過這沒有什麼要緊的，假如人們願意相信宇宙的年齡無限的話。
照這種觀點來看，宇宙在全然混沌沒有任何組織的狀態之中度過了其絕大部分時間。但是經過長得說不上來的間隔之後，宇宙間會出現幾十上百億年的偶然的秩序。我們人類之所以能親眼看到這種極其不可能的事，只是因為若沒有這樣的「奇跡」，生命就不可能存在。因為生命是以負熵為生的（見第五章），有意識的觀察者就只能存在於宇宙發生「奇跡」、偏離平衡狀態的時期。
玻爾茲曼的推理有一個有趣的副產品，這就是它斷言存在著某種形式的永恆。可以從數學上證明，使宇宙充滿能量的分子的無間歇的往復運動具有下面奇特的特徵。隨著分子四處亂撞，宇宙也進入一個又一個的狀態。最後，所有可能存在的狀態都會被宇宙進入一遍，就是說，任何可能會發生的事遲早都會發生。然後，宇宙間的物質繼續排列組合，宇宙就會開始重新進入先前有過的狀態。最後，所有的狀態都會被重新進入一遍，於是，這樣的過程就這樣持續不已。這種無限重複和複製的現象被稱作龐卡萊循環，因為是龐卡萊這位數學物理學家證明了這個結果（至少，他證明一個理想的模型會有這種結果）。假如從字面上看，龐卡萊定理便意味著，在無限充足的時間裡，行星地球消失之後，還會重新組合起來，並且連帶著住在地球上的居民！而且，這樣的事會發生無限次。但是，這種大致精確的複製每發生一次，就會有無數次偏離目前的排列的情況。複製得越是精確，幾率也就越小，等的時間也就越長。
玻爾茲曼對宇宙成因的解釋，沒有幾個物理學家願意相信。龐卡萊所證明的循環的基本機制雖沒有受到懷疑，但人們現在知道，宇宙並不是在那裡混日子，任其物質隨機組合排列。宇宙現在處於一種全面的膨脹狀態。人們普遍認為，宇宙的這種全面的膨脹迫使宇宙具有有限的年齡。宇宙區區幾百億年的年齡，比起能夠產生一點點熵值降低所需的時間，完全是滄海一粟，不值一提。
不過，玻爾茲曼的觀點確實提出了一個具有永久價值的重要問題。我們所感知的宇宙必然是由我們選擇的。因為生命以及由生命而來的意識起碼要在合適的物理條件下才能發展起來。明確地說，我們不可能觀察一個沒有人居住的宇宙。我們馬上就會看到，有些人一直利用這一簡單的事實來說明，我們所觀察的極不可能的低熵宇宙是從眾多可能的宇宙中選擇出來的（幾乎所有的可能的宇宙都是無序的）；但進行選擇的是我們，不是上帝。
因而，假如承認有過大爆炸，那麼，我們看來就只能認為宇宙是以一種少見的有序方式爆炸的，儘管從大得實際上是必然的概率上看，一次偶然的宇宙創生過程會造成一個全然無序的宇宙。宇宙學的這一基本的悖論引發了好幾個不同的反應：
一、理所當然論
很多科學家傾向認為，從一種歸納的基礎出發討論概率、隨機性以及可能性是無意義的。假如你在海邊隨便揀到一塊卵石，仔細測量它的尺寸、形狀，你就會正確地得到這樣的結論：你挑選到具有如此尺寸的卵石的概率極小。但假如進一步說你進行了這樣的挑選必定是一個奇跡，或說某種超自然的或神秘的東西引導著你進行了這樣的選擇，那你可就不對了。因為，你在事後，在揀到這卵石之後再說這樣的話是一點也不能令人信服的。當然，假如你所揀到的卵石的尺寸是事先說好的，你是有理由驚奇的。同樣我們也可以說，只要宇宙存在，就不必對它特有的結構感到驚奇，因為它就是這個樣子。
有一個與此相關的問題是，至少按一種概念看來，概率從定義上講是與試驗的集合相關的。例如，所謂擲骰子擲出「2」來的概率是六分之一，就是說擲過很多很多次後；得「2」的次數差不多是擲的總次數的六分之一。試驗的次數越大，得2的次數與擲的總次數的比例就越接近六分之一這個值。至少，我們就概率所進行的討論的主題肯定是由一些相似的東西構成的集合的一個成員。例如，骰子的一個面有5個鄰面，海邊的那塊卵石有幾百萬個面。那麼，假如宇宙只有一個，我們來討論它的可能性又能有什麼意義呢？
不過，上面所說的推論不能完全令人信服。假如揀到的那塊卵石是完全規則的球形，那麼，即使事先沒有說好其球形的性質，我們也有理由感到驚奇。因為球形是一種很特殊的形狀，它有一個特點，即具有高度的數學規則性。隨機地選到一個完全是圓球形的卵石，即使是在事後，也會被認為是罕見的，是應當進行某種解釋的。同樣，一個適於人類居住的宇宙，對我們這些在絕大多數其他可能的宇宙中不存在的人類來說具有一種特殊的意義：其他可能的宇宙是不能住人的。
對此，持「理所當然」觀點的人回答道，假如宇宙當初不是現在這個樣子的話，我們也就不會在這裡大發驚奇之語了。實際上，任何一個智能生物可在其中提出哲學問題和數學問題的宇宙，不管從演繹的角度看是多麼的罕見，也必定是一種我們所觀測到的宇宙。換言之，持「理所當然」觀點的人認為，我們所感知的高度有序的宇宙並沒有什麼不同尋常，並不神秘，因為假如它不是現在這個樣子的話，我們就不可能（明確地）感知它。
這種推理獲得了邏輯實證主義哲學的一些支持。簡略地講，邏輯實證主義認為，談論我們永遠不能觀察到的東西是沒有意義的。談論一個其中沒有任何有意識的觀察者的宇宙有什麼意義呢？這樣的宇宙永遠也不會通過觀察被證實或否證，因而，它的存在對有意識的人來說似乎是沒有意義的。
與理所當然論相關的一個理論是所謂的強人存原理。天體物理學家布蘭東·卡特最先詳細地提出了這一理論，近年來物理學家和天文學家對此進行了廣泛的討論。按照這一原理來看，「宇宙必須是這樣的，以便在某一階段讓有意識的生物在其中出現」３（黑點是我標的）這就等於說，宇宙是今天這個樣子一點也不奇怪，它沒有選擇，只能帶著適當的秩序出現，以使生命得以產生。
邏輯實證主義和強人存原理這兩種理論的成立與否，全繫於人類（或天外）智能觀察者的至高地位。神學家會說，上帝就是一個觀察者，而且上帝的存在不需要特定的物理條件。因此，只要是能被上帝觀察到的話，那些永遠也不會產生生命的宇宙也是有意義的。
二、多宇宙理論
根據多宇宙理論的觀點，有一個由很多宇宙構成的集合，而我們的宇宙只是這個集合中的一個成員。我們所感知的宇宙只是龐大的或許是無限的宇宙集合中的一員。宇宙集合中的每一個宇宙都與集合中其他的宇宙有某種不同。在這集合中會有物質和能量的各種可能的安排。儘管在這集合中的絕大部分宇宙不適於生命存在，而且很接近最大熵的完全混沌的狀態（即熱力學平衡），然而，在數目極少的宇宙中，偶然地出現了合適的條件，於是生命發展了起來。顯然，生物將要感知到的只能是這些偶然的宇宙，而且，這些生物還要寫一些書，大談他們所居住的世界多麼不可思議。
上面所提到過的玻爾茲曼的假說，在邏輯上是與多宇宙理論一致的。玻爾茲曼假說中的宇宙是相繼發生的，但宇宙獲得組織的各個階段之間有巨大的時間間隔，以致這些階段在物理上幾乎是互不相連的。現代有人修改了玻爾茲曼的宇宙相繼發生說，提出了振蕩宇宙理論。我們以後就會看到（第十五章），現今的宇宙膨脹可能不會無限地進行下去。假如果真如此，那麼，宇宙最終會開始收縮；於是就會出現人們所說的「大崩塌」這樣的巨大災變。有些物理學家推測，宇宙高度收縮之後，並不會縮為看不見的時空奇點，而會在高度質密的狀態下「反彈」，從而又開始新一輪的膨脹和收縮。如此看來，宇宙就是這樣永無止境地反反覆覆，一時「大崩塌」，一時再膨脹，進入低密度狀態，頗像是一個不停地充氣又洩氣的氣球。
振蕩宇宙是一種年齡無限的宇宙，因而也面臨我們在第二章裡所討論的年齡無限長的宇宙所具有的物理難題。然而，圍繞著極度塌縮狀態這種物理現象的一切不確定的因素拓寬了物理學家們的推測範圍。惠勒提出，「大崩塌」具有「重新處理」宇宙的作用。他的意思是，宇宙每一輪新的膨脹和收縮都是一種「新交易」，宇宙所有的物理條件在這交易中被隨機地重新湊起來。現在沒有誰試圖解釋這樣的事怎麼會發生，但假如真有這樣的事發生，那麼，經過足夠多的次數的膨脹收縮之後，宇宙就會經歷一遍所有的可能性——當然，所謂足夠多的次數必須是一個很大的天文數字。於是，我們再次發現，在一輪又一輪的宇宙膨脹收縮中，只有在偶然搞對了的時候，才會演化出一些宇宙學家來推測宇宙如何創生。
上面所說的一派人的觀點是認為在時間中存在著一個由很多宇宙組成的集合，然而，另外有人則猜想宇宙只有一個，這個獨一無二的宇宙在空間上是無限的。幾乎整個宇宙都接近平衡狀態（沒有結構也沒有組織），但偶然的起伏會造成孤立的有序區域自發地分散出現。當然，這些孤立的有序區域之間的距離遠得不可想像，但生命以及有意識的觀察者只能在這樣的孤立區域中形成，因而，其中的所有觀察者就必然會感知秩序。
然而，多宇宙理論的一個或許最廣為人知的變體，是由埃弗列特對量子論的解釋構成的。在埃弗列特的理論看來，所有可能的量子世界實際上都是實在的，相互平行共存的。因而，一個電子每次面臨兩個選擇時，便會發生兩個可能性，於是整個宇宙便一分為二了。一分為二的宇宙當中的每一個都帶有所有的居住者（居住者的大腦也一分為二了，而且他們的精神按理說也一分為二了），每一方的居民都自認為電子突然做出了一種選擇。這兩個宇宙互相分離，一方的居民不能通過普通的空間或時間到另一方去。從某種意義上講，兩個宇宙是「平行」存在的。有多少量子選擇，就有多少宇宙，因而，在無窮的平行世界當中，一切可能的物質和能量的排列都會發生。
觀察者從數目龐大的多種選擇中選出一個高度非典型的宇宙，這種理論被稱作弱人存原理。有人根據若干哲學和物理學的理由對這一理論進行了駁難。首先，從某種意義上講，這個理論過於成功。這種理論認為大自然能夠使一切可能實在化，這樣，一切就可以都得到「解釋」了。實際上這樣一來，我們就可以不要科學了。只要說明某某事物對人的存在是必需的，於是，它一下子就算是得到解釋了。
人擇原理所受到的另一個駁難是，它似乎是與奧科姆剃刀原理正相反。因為根據奧氏原理，在一套可能的解釋中，最有道理的是那個包含的原理最簡單而且假設又最少的解釋。求助於無限多的宇宙來解釋一個宇宙顯然是太過分了，過分到宇宙規模上了，且不說那無限多的其他宇宙除了極少數以外都從未被觀察到（或許只被上帝觀察到了）。持人存原理觀點的人反駁道：「根本沒這回事。埃弗列特的量子論解釋或許牽涉的宇宙是多一些，但在認識論上是極其簡潔的。想一想吧，對量子測量問題的其他解釋是多麼牽強，多麼沒有道理。而在多宇宙理論中，解釋只是來自形式主義，不需要另外的形而上的假說。」
然而，持多宇宙理論的人承認，他們的理論中的「其他的世界」甚至在原則上也永遠不可能被觀察。在分岔的量子世界之間往來是不可能的。而且，無限多的或振蕩的典型宇宙中有序的區域彼此間隔著如此之大的空間或時間，以至沒有哪個觀察者能從經驗上證實或否證多宇宙的存在。人們難以明白，這樣一個純粹的理論框架怎麼能在科學的意義上被用作一個自然的特徵的解釋。當然，人們或許會覺得，比起相信一個無限的神明來，相信宇宙的數目無限要容易一些，但這樣的信念只能以信仰而不是以觀察為基礎。
弱人存原理和強人存原理二者的科學基礎也受到了質疑。整個的人存原理的基礎是概率的概念，然而有人也利用概率的概念來反駁它。這裡的問題涉及小起伏對大起伏的相對可能性。我們可以再想一想那個亂彈琴的黑猩猩。那黑猩猩亂彈很長時間後，我們有理由期望聽到一個熟悉的曲調的一串3個或4個音符。假如要想聽到黑猩猩彈出有6個音符的樂句，等的時間就要長得多。隨著有序程度的提高，黑猩猩彈出正確的音符的可能性便陡然下降。再舉一個例子。4個人摸一副洗過的撲克牌，很可能每人都摸到1個A。但是，每個人都摸到1個A和2、3張同花的順牌的可能性就小了。而每一個人都各摸全一套同花牌的可能性則極小極小。這是因為，小的巧合相對而言要比大的巧合可能性大得多。
從宇宙學上看，一個隨機事件造成一顆恆星的幾率比起造成整個一個星系的幾率要大得多。而隨機事件造成幾十億星系的可能性比起造成一個星系的可能性來，就該是無窮小了。但是，據有人推理，確實只有一個星系——很可能只有一個恆星適於生命形成並出現觀察者。這推理對嗎？那麼，為什麼我們觀察到整個宇宙充滿了結構？多宇宙理論認為，大多數宇宙都只有一個星系，每一個具有兩個星系的宇宙，便有無數個單星系的宇宙與之對應。假如有更多的星系，比例的差異就迅速地增長。假如所有的宇宙當中都有觀察者，那麼，他們當中的絕大多數是居住在單星系的宇宙之中，而不是居住在多星系的宇宙之中。那麼，我們又怎樣解釋在我們的宇宙中存在著如此眾多的星系呢？
對此，人們所能想出的唯一回答是，由於某種尚未明瞭的原因，一個星系的形成不知如何與宇宙的大尺度結構聯繫了起來。很可能，只有在某種特定的整體條件具備的時候，星系才能夠形成；而一旦出現了這種特定的條件，星系就在各處得以形成。換言之，宇宙要麼到處有星系，要麼就到處都沒有星系。星系的形成與宇宙大尺度結構這種總體聯繫在物理學上現已明瞭，但星系形成的機制現仍很不清楚，不能據以對星系形成的可能性作實際性評價。
三、有序來自混沌論
對宇宙秩序的起源之謎，第三個反應是有人試圖證明，宇宙的秩序是通過自然的物理過程從起始的混沌狀態中產生出來的（這裡所說的「自然的物理過程」不僅是罕見得不可想像的起伏）。（在第四章裡，我們詳細地討論了這種理論，所以在這裡只作一個簡短的總結。）乍看之下，這種理論似乎注定要失敗。熱力學第二定律豈不是說了嗎，秩序能走向混沌，而混沌則不能走向秩序（這裡暫且不談偏離平衡態的起伏）。
事實的確如此，但我們還得把熱力學第二定律搞得細一點。嚴格地說，熱力學第二定律只是為應用於完全封閉的系統而提出的。顯然，任何一部分宇宙，不管有多大，也不是封閉的，因為它與周圍的那些部分的宇宙有接觸。更為重要的是，整個宇宙都在膨脹，這是大家都知道的。而膨脹這種外在的擾動會造成完全出人意料的情況。
這裡可以舉一個很好的類比。設有一個普通的汽油發動機上的活塞和汽缸，一種氣體被活塞堵在汽缸中。假如活塞處於靜止狀態，該氣體便處於平衡狀態，在汽缸中各處的溫度和壓力都是一致的。這是一種熵值最大的狀態。在這種情況下，我們不能期望汽缸中的氣體會進一步發生變化：該氣體沒有任何有序的結構或有組織的行為。假設現在活塞被猛然提起，使氣體膨脹，那麼，這種氣體便立刻不再到處都有同樣的溫度和壓力了。靠近退去的活塞處的氣體密度變小了，因為它的空間大了。當氣體流向這一空間時，便發生了湍流。假如活塞又被推回來，推到起始的位置上，氣體就又會靜下來，進入新的熱平衡狀態，但由於這種擾動，熵會增大。當活塞運動時，氣體會暫時生出一種結構和組織。
在熱力學第二定律中，我們有沒有發現漏洞呢？沒有。氣體的熵在活塞運動一周之後增大了（氣體更熱了）。起始的平衡狀態曾是最大熵的狀態，這狀態與對這活塞氣缸系統的外在拘束是一致的。然而，當活塞運動時，這些外在的拘束髮生了變化，使氣體得以尋求更高熵的狀態。簡言之，起初的平衡狀態只是一種相對的最大狀態，而不是絕對的最大熵狀態。
在宇宙學的場合中，宇宙的膨脹所扮演的角色與上面所說的活塞類似。宇宙膨脹和活塞活動都使外在的拘束髮生了變化。宇宙學家們指出，原初宇宙根本就不是處於一種有序的狀態之中，而是接近於熱平衡。我們現在所觀察到的各種常見的結構——星系、恆星、原子——在大爆炸時都不存在。實際上，在宇宙創生之初大約一分鐘之內，溫度是如此之高，以至連原子核也不能存在。但不知為什麼，從原初的混沌中產生出宇宙現在的有序結構。到底是如何產生的呢？
我們所熟悉的地球上的大多數複雜組織，如生態系統和天氣模式，都是由太陽光產生的。太陽光是最重要的負熵來源，地球上一切複雜的組織都賴其為生。太陽的負熵儲藏是其核燃料（主要是氫）。核物質自身最高熵形態是由質量不大也不小的元素構成的，如鐵元素。陽光的產生就代表太陽產生的熵。太陽試圖通過一系列核反應將氫變成鐵，於是就產生了陽光，產生了熵。太陽有序（負熵）的秘密，以及大多數其他恆星保有負熵的秘密，應當在其氫含量中尋找。宇宙中的物質大約有四分之三是氫，剩下的四分之一幾乎全部是質量之小僅次於氫的物質——氦。為什麼這四分之一不全是鐵呢？
關於這個問題，第四章已給出過答案。原初的宇宙當時太熱，容不得鐵存在，隨後，宇宙冷卻得太快，容不得足夠數量的核反應發生。於是，原初物質就這麼落在低熵的氫的形態之中，不能夠達到變成高熵的鐵的目標。只是後來出現了恆星，這種情況才發生了變化。
按著這一思路解釋，顯然就不必假想宇宙在創生之初就處於顯著的有序狀態之中。原初的物質實際上是處於一種完全無序的狀態（最大熵）。這樣的狀態可以通過很多很多的方式來達到，帶著別針的造物主只要隨便將別針往「採購單」上一別就行。宇宙有序的起源之謎這就算解開了。
難道真是解開了嗎？
的確，宇宙物質的核子狀態在產生我們所觀察到的結構和組織的過程中是一個至關重要的因素，但它還不能將宇宙的一切都解釋出來。那些較大的結構——恆星和星系——是由引力造成的。而且，至關重要的宇宙膨脹也是受控於引力的。關於宇宙的引力組織，我們又知道些什麼呢？從引力的觀點來看，我們生活於其中的宇宙是高度有序的，還是無序的？下一章的主題，就是這些問題。