空氣的主要成分是氮氣和氧氣，氮氣約佔空氣體積的78%，氧氣大約佔了21%。氮氣和氧氣在空氣中是均勻混合在一起的，並不是這一層是氮氣那一層是氧氣。這是不是很怪異？這是不是像蘋果朝地上落那樣有規律在背後指揮？

氮氣和氧氣能夠均勻地混合在一起，的確是有原因的。為了方便理解，可以先分析一下這樣的情景：一個箱子被擋板隔成左右兩個空格，現在取兩隻白球和兩隻黑球，白球用大寫英文字母標號為A和B，黑球用小寫英文字母標號為a和b 。現在把4只球隨機放在箱子的左右兩空格里，要求每一空格里都有相同數量的球。

這時候只看其中一個空格里的球即可知道球的排列情況。左邊的格子裡會出現球的組合情況是這樣的：AB、Aa、Ab、Ba、Bb、ab。根據機率論可以分析出，這6種可能出現的機率是一樣的。這6種情況中有2種情況是格子裡是同種顏色的球，其餘4種情況是兩種顏色的球混合在一起。

如果是4只黑球和4只白球隨機投到兩個格子裡，透過計算會發現格子裡會有70種可能的組合，格子裡全是同種顏色球的情況只有2種。同時格子裡有2只白球和2只黑球的可能性是最大的。

拓展到空氣，把氧氣分子看作是一種小球，氮氣分子看作是另一種小球，這兩種小球均勻混合在一起的機率也是最大的。在一個很小很小的區域內氮氣分子和氧氣分子可能混合的並不是很均勻，但是在大的區域內氮氣和氧氣是均勻混合的。極端情況下這一邊是氧氣那一邊是氮氣的可能性在日常生活中已經不會出現。

根據分子動理論，分子在永不停息地無規則的運動，常溫下氣體分子無規則熱運動的速率一般在幾百米每秒。同時氣體也會因氣壓、溫度的不同發生流動。熱運動、氣體流動都會促使不同的分子混合在一起。就好像一個盆子裡左邊裝著綠豆，右邊裝著紅豆，用一隻棍子在盆子裡攪一攪，最終紅豆和綠豆會均勻地混合在一起，不會出現攪完後綠豆在這邊紅豆在那邊的情景。

這種均勻混合的背後是熵增加原理。熵反映了一個系統的混亂程度，一個系統越混亂熵就越大。一個盆子裡，綠豆在左邊紅豆在右邊，這就是有序排列。拿一隻棍子在盆子裡攪一攪，綠豆和紅豆的排列就混亂了，系統的熵就變大了。一個孤立系統的熵只會朝增大的方向發展，氧氣和氮氣混合在一起，一定是朝著均勻混合的方向發展。