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什么是熵增定律?为什么它如此重要?它到底对我们有什么巨大影响?
来源:蘭陵王 | 2020/10/19 2:42:31 | 浏览:235 | 评论:0

人活着就是在对抗熵增定律,生命以负熵为生。

——薛定谔《生命是什么》

“如果物理学只能留一条定律,我会留 熵增定律。”

说这句话的人叫吴国盛,清华大学的科学史系主任。

虽然你可能会反驳这个观点,难道不是牛顿的力学和爱因斯坦的相对论吗?

模型君也很迷惑,但是吴教授能说出这番话绝对不是无的放矢,不管对与不对,都可见熵增定律的分量。

什么是熵增定律?为什么它如此重要?它到底对我们有什么巨大影响?

无独有偶,吴军也说过类似的话。

如果地球毁灭了,我们怎么能够在一张名片上写下地球文明的全部精髓,让其他文明知道我们曾有过这个文明呢?

吴军老师给出的答案是三个公式:

  • 1+1=2(代表了数学文明)
  • E=mc²(爱因斯坦的质能方程)
  • S=-∑ P ln P(熵的定义)

▲来自得到

薛定谔在《生命是什么》中也说过类似的话 「人活着就是在对抗熵增定律,生命以负熵为生。

爱丁顿爵士也曾说:“我认为,熵增原则是自然界所有定律中至高无上的。如果有人指出你的宇宙理论与麦克斯韦方程不符,那么麦克斯韦方程可能有不对;如果你的宇宙理论与观测相矛盾,嗯,观测的人有时也会把事情搞错;但是如果你的理论违背了热力学第二定律,我就敢说你没有指望了,你的理论只有丢尽脸、垮台。

(注:爱丁顿说自己是除爱因斯坦之外,世界上唯一一个真正懂相对论的科学家,虽然看起来有点能吹,但应该也挺牛)

那么问题来了,什么是熵增定律?为什么它如此重要?它到底对我们有什么巨大影响?以至于能够让好多人一下子顿悟。

什么是熵增定律?为什么它如此重要?它到底对我们有什么巨大影响?

为什么熵增定律让好多人

一下子顿悟了

因为它揭示了 宇宙演化的终极规律。

这个规律包括我们所有生命和非生命的演化规律,生命里又包含着个人和群体的演化规律。

非生命:比如物质总是向着熵增演化,屋子不收拾会变乱,手机会越来越卡,耳机线会凌乱,热水会慢慢变凉,太阳会不断燃烧衰变……直到宇宙的尽头—— 热寂。

▲场库《宇宙的未来》(一定要看!)

生命与个人:比如自律总是比懒散痛苦,放弃总是比坚持轻松,变坏总是比变好容易。

只有少部分意志坚定的人能做到自我管理,大多数人都是作息不规律,饮食不规律,学习不规律。

生命与群体:比如大公司的组织架构会变得臃肿,员工会变得官僚化,整体效率和创新能力也会下降;封闭的国家会被世界淘汰。

这些所有的现象都可以用一个定律来解释—— 熵增定律。

什么是熵增定律?为什么它如此重要?它到底对我们有什么巨大影响?

因为事物总是向着熵增的方向发展, 所以一切符合熵增的,都非常的容易和舒适,比如懒散。

《少有人走的路》在最后一章也如此解释自律。

因为所有事物都在向着无规律,向着无序和混乱发展,如果你要变得自律,你就得逆着熵增做功,这个过程会非常痛苦。

因为所有事物都在向着无规律,向着无序和混乱发展,如果你要变得自律,你就得逆着熵增做功,这个过程会非常痛苦。

记得也曾有人问过模型君“人为什么要自律”的问题,我哑口无言,不知如何作答。因为每个人都有选择自己生活方式的权利,可以散漫也可以自律。

现在我想我找到答案了, 生命本身就是自律的过程,即熵减的过程。

什么是熵增定律

定义:在一个孤立系统里,如果没有外力做功,其总混乱度(熵)会不断增大。

这里面有三个词非常重要:孤立系统、无外力做功、总混乱度(熵)。

什么是熵增定律?为什么它如此重要?它到底对我们有什么巨大影响?

首先我们来解释什么是熵。

熵(Entropy),最早在1865年由德国物理学家克劳修斯提出, 用以度量一个系统“内在的混乱程度”。

你可以理解为,系统中的无效能量。

什么是熵增定律?为什么它如此重要?它到底对我们有什么巨大影响?

比如你花了100 J的能量把物体从A地拿到B地,这个过程中有很多能量并没有被100%的转化,而是有部分散失在了宇宙中。

这部分能量不可逆,无法被再利用,且永远在增加。

从这里你就可以推出,恒星终将熄灭,生命终将消失,宇宙将变成一片死寂,沦为熵。

这个状态,也被称为热寂。

什么是熵增定律?为什么它如此重要?它到底对我们有什么巨大影响?

那么什么是熵增定律呢?

就是这种熵在不断增加的过程。

但这是针对整个宇宙而言的,如果要针对地球,针对一个国家,针对一个企业,针对某一个人,则要加上两个限制条件—— 封闭系统+无外力做功。

任何一个系统,只要满足封闭系统,而且无外力维持,它就会趋于混乱和无序。

生命也如此。

什么是熵增定律?为什么它如此重要?它到底对我们有什么巨大影响?

如何对抗熵增,实现超越

熵增定律被称为最让人沮丧的定律。

它不仅预示了宇宙终将归于热寂,生命终将消失。

而且, 从小的方面来说:

  • 它左右着国家和企业的发展规律,让组织变得臃肿,缺乏效率和创新;
  • 它左右着个人的方方面面,让我们安于懒散、难以坚持、难以自律……

什么是熵增定律?为什么它如此重要?它到底对我们有什么巨大影响?

那么这还有办法可解吗?

从定义来说,熵增的条件有两个:封闭系统+无外力做功。

只要打破这两个条件,我们就有可能实现熵减。

听起来好抽象,怎么理解?

也许我们可以从生命里得到启示,整个生命的发展就是一部负熵的历史。

什么是熵增定律?为什么它如此重要?它到底对我们有什么巨大影响?

当我们人从无机生命到有机生命那一刻起,就注定了这会是一部艰辛与精彩共存的史诗。

我们的始祖是一种“蛋白质+RNA”的聚合体,科学家将她命名为LUCA。

LUCA通过吸收能量来大量复制,但是问题来了, 宇宙的熵总的来说是增加的,所以LUCA的减熵会导致环境的急剧熵增。

环境恶化,LUCA无奈只能进化,变得更高级以适应环境的变化,于是DNA聚合体诞生了。

DNA比RNA更稳定,也更加智能。但是这样一来,消耗的能量更大,吸收的物质更多,导致环境的熵增比以往更大。

所以DNA聚合体被逼着向单细胞演化,同样,环境的熵增再次增加,于是单细胞又向更高级的多细胞进化,于是寒武纪生命大爆发诞生了。

又因为孤立系统无法获取足够的能量,所以多细胞开始移动,并且产生了感知能力,比如视觉、嗅觉、听觉等等。

从此,生命走上了智能的进化之路。

相关讯息:

生命是什么?生命的敌人是什么?人类的未来会怎样?为什么时间有方向?若想造出人工智能生命,需要具备什么能力?信息究竟有多重要?标题有点噱头,但请体会“信息”与“知识”在其中充当的角色。

目录

  • 什么是信息熵、信息熵与信息的关系是什么?
  • 信息熵角度下的“生命以负熵为食 - 薛定谔”
  • 遗传算法(Genetic Algorithms)
  • 神经演化(Neuroevolution)

一、什么是信息熵信息熵与信息的关系是什么?

二、信息熵角度下的“生命以负熵为食 - 薛定谔”

三、遗传算法(Genetic Algorithms)

四、神经演化(Neuroevolution)

作者:婉妃
链接:https://www.jianshu.com/p/6571d88a25a3
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