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世界运行的基本原理熵增定律

发布时间:2023/12/14 15:26:16   
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爱因斯坦说:牛顿力学可以被证伪,相对论也可能在被证伪,但热力学第二定律(熵增定律)最不可能被证伪,是最高定律。

将一滴颜料滴到水中,颜料会融化扩散,增加无序性,宇宙中的所有物质几乎都有相同的特性,这种无序度的增加,几乎是宇宙一切物质的定律,而且很有可能是我们生活宇宙的绝对法则,因此熵增定律也被称为最科学的定律。同时也被称为生命中最绝望的定律,我们知道,没有什么东西是可以永恒不变的,哪怕是巨大的天体,这也就意味着,宇宙万物最终都会走向寂灭。死亡意味着生命和物件系统中所有本来维持其存活属性的丧失,且不可逆转。它不止于生命,包括整个宇宙。那么宇宙的终极到底是什么?熵19世纪初期,物理学家们发现,世界运转的动力是能量,并成功发现了能量守恒定律,即热力学第一定律。但有一个问题却始终得不到解决,就算尝试了千万种方法,能量始终无法%转换,总是存在损耗。而这些损耗的能量,就是熵。后来这个概念被总结为热力学第二定律。即能量转换会产生熵。这个定律,证明了永动机是绝不可能存在的,同时宇宙也不是永恒的。说的简单一点,熵可以比喻为混乱度,热力学第二定律中指出,所有的事物,最终都会趋于熵值最大化,也就是说,如果不施加外力的影响,事物永远都会向着更混乱的方向发展。为什么汽车放着不动更容易坏?为什么房屋不打扫会越来越脏?因为想要维持美好的状态,是需要能量的。如果没有能量的介入,事物就会结束。生命亦是如此。当一个生命诞生时,也是他熵值开始慢慢增大的时候,而维持生命的食物就是对抗熵值的能量。也就是说,自始自终,你都在对抗死亡。你只可能尽可能减缓熵值增加的速度,却无法让它停下。当熵值达到临界点时,生命也走向了终点。不可否认,宇宙在不断膨胀中最后走向混乱和死亡。从大爆炸那一刻起,宇宙开始了一场史无前例伟大的创造过程,老子在两千年前就已阐述,道生一,一生二,二生三,三生万物。宇宙从虚无中产生高度有序的奇点,然后经历大爆炸,产生各种粒子从而组成物质。物质增多的过程同时也伴随着熵增的过程,这一个从有序迈向无序,从简单迈向混乱的不可逆过程。我们的地球和人类社会,自然也无法避免这个走向无序混乱最终寂灭的结局。人类文明也从与自然和谐相处的简单生存状态演化到了对自然资源的掠夺式发展进程。我们不断的从地底抽取化石能源来发展自己的文明的同时,随着西方资本主义的出现,人类文明随着大工业发展加速快进到自我毁灭的趋势之中。因为一切都可以用货币财富去衡量了,那么其它任何东西都在他们眼里变得不值一文,都是可以被抛弃的。人可以为了自己的利益,去不惜摧毁任何阻挡之物。老子在两千多年前,就已经预见到人类文明趋势不良,他的三生万物不是感叹造物主的神奇,而是在揭示世界万物最终都会走向无序和混乱,也就是熵增。你或许会觉得很奇怪,我们人类社会如今创造了那么多物质财富,难道谁还愿意倒退到一百年前去生活呢?难道我们的生活不是随着科技发展变得更加有序了吗?如果事实真是如此,那么我们人类确实是一个脱离宇宙基本定律的独特存在了。整个宇宙都在熵增,但人类世界却反其道而行之,这可能吗?那为什么会给我们如此的生存假象呢?我们可以把人类文明比喻成一个密封的瓶子,瓶子内部被一分为二,一半是富裕地区,另外一半是贫困地区。这个瓶子正在沉入深海,越来越冷。富裕地区为了对抗越来越冷的环境,开始生火。但如果在自己地盘上耗尽自己的能源,破坏自己的环境,那无异于竭泽而渔。他们想到了一个办法,他们开发了一个转移系统,他找来贫困地区的领导,和他们达成了一个交易,只要他们愿意把能源贡献出来的话,就可以换取富裕地区发行的凭证,用这个凭证,就可以向富裕地区购买贫困地区无法靠现有技术生产出来的产品。而富裕地区只要保证贫困地区始终无法获得生产技术,或者在他们得到技术的时候就立刻摧毁他,那么富裕地区就可以一直维持更久的社会有序性。但外部危机例如难民和战争,内部危机例如贫富分化都会迅速破坏全球大分工实现的富裕地区对于熵减的努力,让生活在温室中的人们迅速领悟到这个世界的残酷本质,无人可以逃脱宇宙熵增的本质,依靠他们的科技和财富无法消灭瓶子随着海水变冷,他们暂时还能保持温暖只是因为他们将冷气转移到了密封玻璃瓶的另外一边。那边的人为你们承担了熵增带来的恶果,他们活在极度贫困之中,成为了富裕地区的下水道和蓄粪池。所以用一条熵增定律就演化出了整个人类的文明历史和最终走向。这个结果确实让人感到悲哀,但却无法改变,或许只有星际殖民,才是唯一能够解决地球危机的唯一选择。但这和我们目前的生活没有多少联系,我们能做的,就是如何就是通过自己的主观努力,去尽可能在自己身边营造出一种熵减的环境,从而实现自己有序富足的人生。而如果我们能理解熵的原理,就可以为我们生活中很多的问题提供思考的框架。

如何定义熵?

熵正比于物体的微观状态数

比如图当我们拆掉中间的隔板后,红蓝小球从一种排序方式变成了各种不同的排序可能性,这就是熵增。

知道了熵增意味着更多的可能性,而这却是我们无法抗拒的宇宙定律,那可不是什么好消息啊,因为这意味着

如果随波逐流,一个普通人的人生更大的可能是混乱的而不是有序的

如果因为催婚而结婚,这段婚姻更大可能是不幸的而不是幸福的

如果你想做出点与众不同的事情,更可能会遭遇失败而不是成功

现在你知道为什么挺直腰可以集中精神了吗?因为挺直腰就对应着更少的可能的状态数,所以它代表了更小的熵,也代表了更有序的状态。那放松的时候状态数就很多了,你可以站着躺着斜靠着葛优躺都可以。而状态数多,熵就增大了。熵增大了,我们就更加容易走神了。就靠混乱度这一点是无法让它成为宇宙的终极定律的,必须还要加上时间这个因素。它必须在宇宙时间尺度上都完全成立,它才有资格配得上终极定律。熵增定律告诉我们说:在封闭系统中,熵会随着时间推移而增加,比如一栋年久失修的房子会破败,一辆在路边停了很久的单车会生锈。为什么这个过程它不能反过来,一个生锈的自行车,放久了,为什么不会自动变成崭新的呢?因为存在封闭系统。有这么一个容器,容器里面有空气分子,分子分成左右两边,最开始的时候,假设空气分子全部集中在左边,那么随着时间的推移,分子会怎么活动呢?很好理解,分子会逐渐平均化,左边的分子会逐渐移到右边,最终它会形成这样一个状态那么关键点来了,这个时候,他们的熵是变大了,还是变小了呢?我们来回忆以下熵的定义,因为它和状态数成正比,那么后一种情况,状态数明显是更多的。为什么呢?你可以想象一下哈,同样多的分子,在两倍大的空间里面,那么他们能够随机分布的位置是不是就更多了呢?也就是说,他们能够产生可能的状态数就更多了。而状态数更多,熵就更大。封闭系统里面,随着时间的推移,系统就会变得越来越无序,越来越混乱。作为个人或者组织,如何才能抗拒这个熵增的过程呢?比如初始状况是这样子的,随着时间的推移会反过来。这些分子全部集中到左边去了,而不是保持平均分布。麦克斯韦的思想实验。麦克斯韦是十九世纪最重要的物理学家之一,他奠定了整个电磁学的基础。当时他做了这样一个思想实验。就是在刚才我们讲的那个封闭系统里面,放进去了一个小人。这个小人就只做一件事情,那就是判断。判断什么呢?他判断分子如果从左边往右边走,就不给通过。如果是从右边往左边走,就给通过。只要这个小人一直在工作,随着时间的推移,大家知道,分子是自由移动的,他就会慢慢的全部集中到一边去。就会出现这样的局面。右边的分子全部跑到左边来了。这不就是熵减了吗。里面蕴含了一个深刻的哲理。就是到底这个小人他做了什么事情,可以让一个系统自动自发的变得更加有序起来?如果解答了这个问题,我们就找到了让世界变得越来越好的密码。所以我们仔细看就会发现,这个小人一直在做两件事情,就是感知和选择,或者更加精确一点,就是正确的感知和正确的选择。只要他能够不断的做好这两件事情,那么随着时间的推移,整个系统就会变得越来越有序。背后蕴含的哲理就是这个事情可以给我们带来很多启发,比如我们的大脑,一个正常人的大脑在日常生活中,是混乱和无序的。现代科学研究发现普通人每天脑海中会闪过上万个想法。这很像我们上面讲过的分子随机运动的容器,如果套用我们刚才说过的思想实验,就是假设如果我们能在大脑里面放一个小人,它能每天负责判断我们的念头是什么,我们应不应该想它,这要我们经常这么做,就可以使得我们的大脑变得有序起来。孔子早就教导过我们,吾日三省吾身也。那如何才能让这个系统变得有序呢?很简单,我们知道只钥匙在封闭系统里,物质必定会随着时间的推移变得混乱,那反过来做,打破这个封闭系统,给它注入能量和信息,就能实现熵减了。再观察一下这个小人做的事情,感知和选择,他是需要能量和信息的。它去感知这个分子的运动状态,还要去阻挡他,那么这两件事情都是需要能量的对吧,那么他要去判断哪个方向可以通过,又是需要逻辑的,这就是信息输入了。所以放入了这个小人之后,整个系统其实就从一个封闭系统,变成了一个开放系统。我们把这个开放系统,叫做耗散结构。它能不断从外界摄入能量和信息,然后不断排出熵。最典型的耗散结构就是河流,你看河流要从上游注入水分子,而且水分子从高处往低走,还会带来能量,所以河流这个系统,他是永远不会腐败的,一直保持着动能和活力。而一个年久失修的游泳池,池水就会腐败,肮脏,发臭。因为它是一个封闭系统,流水不腐就是这么一个原理。因为流水它就是一个耗散结构。而我们人体,也是一个耗散结构。生物学上我们学过新陈代谢对吧,人体的运作方式,就是通过不断的注入能量,信息和物质,让自己不断的从身体里面排出熵。耗散结构又一个很有趣的特点,比如河流,你每一天看到他,它每一天都是新的,因为它的水分子都是不一样的。但有趣的是,千百年来,它又是同一条河流。这是个哲学问题啊。所以耗散结构这种神奇的东西,古往今来有许多智者都对它探讨过。它为什么神奇呢,因为它是一个动态平衡体,而不是静态平衡。动态的意思就是说它是一直在变得,平衡的意思是,它又一直保持一个稳定形态的。就和人一样,其实我们每天都在变化的基本上人体每七年,除了心脏细胞等少数组织外,大部分细胞都会全部换过一遍。那我就问一个问题,既然你身上的细胞大部分都换过了,那你还是那个你吗?所以从细胞的层面来说,其实你已经不是以前那个你了。了解了人体是耗散结构这个原理,我们可以发现,人是真的可以彻底重塑自己。那重塑自己需要多长时间呢?所以不管我们对自己有多不满意,脱胎换骨这件事情是真的可能发生的。那知道了我们人体是一个耗散结构,那如何让这个结构良好运作呢?人体这个耗散结构拆分一下,输入端有求知,食物,娱乐,环境。输出端能有排泄物负能量负信息。这些都是熵。这个主流程,上下联通,形成了一个我们叫做外循环的系统,另外还有内循环,睡眠,运动,思考,还有日常活动。这些因素它会不断循环,它会产生一些成果,然后再反回来作用于输入端的那些要点,比如说求知,输入的就是信息。食物,输入的是物质。那娱乐呢,它很有趣,大家可以想想它输入的是什么?它输入的其实是能量。比如说听好音乐,看好电影,从事兴趣爱好,都是可以给我们带来能量的。环境呢指的是家庭,朋友圈,工作氛围,城市等。环境会综合影响信息和能量的输入。再说一下输出端,我们排出的废物是什么呢?其它两个比较好理解,负信息这个我们得解释下,如果说正信息是消除世界的不确定性,那么负信息就是增加了世界的不确定性。比方说,撒谎,或者是传谣言,或者是胡思乱想。它都是负信息的一种体现。它呢,会干扰我们的生活,增加世界的无序性。那么看完这张图,给我们什么启发?虽然它很复杂,但策略其实很简单如果你睡的早,那么你不可能起的晚。如果你因都是对的,那么得到好的结果就是时间问题了。我们应该把焦点全部放在蓝字的部分。那对于红字部分的东西,我们该采取什么态度呢?我们应该接纳它的存在。如果我们经常忍不住会撒谎抱怨,或者胡思乱想有拖延症,其实是因为你身体里面积累的熵太多,它需要被排出来,我们最容易犯的错误就是无法接纳自己红字的部分,产生了大量的自责,而自责很可能会阻止你继续排出熵,最终导致另外一种结果,就是身体发生病变。反过来我们应该从源头去减少身体里积累的熵,而不是产生了很多熵却去压抑排解他们的过程。这个原理同样适用于如果我们取得了负成果,那么我们的眼前不能只盯着这个负成果,去后悔去懊恼,而是应该释怀和接纳。然后盯着我们这些蓝色的这些模块去下功夫,比如说我们应该采取什么样的活动,我们的睡眠,运动,思考做的够不够好。我们的求知,我们的娱乐方式,是不是使我们的身体减少了熵,而这些才是使我们产生正成果的概率增加的核心原因。所以了解了耗散结构的原理之后你就会发现,那些鸡汤里面教大家不要有负面情绪,为什么没有用,为什么你会觉得很空。就是因为他们抓错了重点。而对于已经产生的坏结果和行为,我们应该尽量接纳。要明白会抱怨会撒谎会懒惰会拖延这些都是系统熵往外排出的结果。关键在于我们需要改变系统的输入,让我们的身体减少熵。我们再问一个更残酷的问题如果我们已经被困在一个封闭系统里怎么办?比如,我们不喜欢自己的城市,甚至有一份不满意的工作,但是一时半会儿也离开不了,我们被限定在一个相对封闭的系统里面,我们还怎么过好接下来的日子?你改变不了这个封闭系统本身的格局,但是你依然可以做好感知和选择这两件事。只要做好这两件事情,你就可以使得整体的熵逐渐减少。我们来举一个非常极端的例子。纳粹集中营,这应该算是一个极度糟糕的封闭系统了。维克多在二战的时候,被关进奥斯维辛集中营里面,一直关了三年。当时这个集中营里,每28个人里面只有一个人能活下来,他的父亲母亲哥哥妻子身边几乎所有的家人都死在集中营里,而身边没有死的人很多人也都精神失常了,但就是在这个残酷的环境下,他却发现了一种方法可以一直保持头脑清醒,身体健康。这个东西是什么呢?他在《活出生命的意义》书里写到,这个东西就是思想选择的自由。正如古罗马哲学家爱比柯泰得,他在中年的时候被剥夺了所有财产,然后被逐出罗马,被流放的时候,它是这么和他朋友说的看这就是在极端环境下选择的自由,我认为它是对于生命的乐观主义精神。其实我们的人生从选择的维度来看,大概是可以分成三段的第一段就是从我们出生到刚刚独立这一段,这段时间,我们能控制的事情很少,我们出生在什么样的家庭,什么样的城市,读什么样的学校,遇到什么样的老师,这段都是不由我们控制的。到了第二个阶段就不一样了,在这个阶段我们已经开始独立,可以选择的东西变得很多了,这个时候一旦跟身边的人比较,有人会停留在对人生第一阶段的抱怨里出不来,他们一直会抱怨自己先天条件不够好查理芒格分享过一个可以保证让人顺利变穷的方法,就是这个人一定要坚信,人生是不能输在起跑线上的,只要他出生环境不够好,没考上好大学,没找到好工作,或者是考研考公失败,他这辈子就完了。还有,如果你三十岁之前没有出息,那么你三十岁之后就别想有什么成就了,一旦你对这一点有一丝怀疑,你都不能成功变成一个穷人。很多人都相信三十而立这样的话,觉得自己的人生已经没有多少机会了,这是一种典型的线性思维模式,但其实我觉得努力积累实力是线性的,但是不是你努力就会马上会带来非常好的结果,因为结果的出现是非线性的,是跃迁式的。你三十岁的努力,可能不会在当年就给你带来非常好的机遇,但努力积累到足够的量能后,机遇和成果或许会在将来爆发式的出现。凯撒40岁才崛起,任正非42岁才创办华为,吴志刚老师60岁退休创办桃李面包。在三十岁这个时间点,你可以选择继续自我催眠大器晚成,然后继续折腾。也可以选择放弃幻想,寻求安稳。这种选择可能才是人生的分水岭吧。还有第三种阶段,稳定态。最典型的情况就是找到一份稳定的工作,那种可以干一辈子的工作。其实得到这样一份工作隐含着一个潜在的风险,就是陷入一个封闭的系统,然后不断的熵增,比如当家庭主妇,或者进了国家机关之后,或者当了老师进了事业单位之后,就会比较容易进入这种状态,但我也看到很多朋友,反而利用这种稳定的环境,构建出了很好的耗散结构。所以这一切还是看个人选择的结果,这个世界充满了辩证法,热衷冒险的人,就应该多一点追求务实和安稳的态度。而那些拥有稳定生活的人,就应多一点追求开放和冒险的精神。这样都会让自己的生活变得更好。不管怎样,我们都应该记住,再精致的封闭也会腐烂,再简陋的耗散也会鲜活。那如何把这个道理应用在如何选择城市,如何选择公司?城市和公司,他们其实也是耗散结构。所以我们要选择那种效率更高,运转更良好的耗散结构,我们应该加入那种能够不断从外界吸取能量和信息,然后不断作出成绩,让自己变得越来越有序的城市和公司。反过来呢,不要选择那种尽管现在很有成就,但是已经陷入自我封闭,自我感觉很良好,拒绝跟外界进行信息和能量交换的城市和公司。因为如果你进入这样的封闭系统,最大的问题就是不管它现在看起来有多好,能给你多安逸的生活甚至是多高的工资,随着时间的推移,它一定会变得越来越糟糕,这是熵增定律决定的。最后看一眼《终身成长》这本书里一张图生活中大多数人是a和b的混合体,但含量却有不同,随着时间的推移,两种模式都会形成不断增强的闭环,直到逐渐形成牢固的系统。整体来说,a模式其实一直在拒绝信息和能量的输入,而b模式一直在强迫自己去接受更多的信息和能量,所以选择b模式的人通常总是伴随着更多的痛苦,毕竟趋利避害是人的本能。所以a模式更加符合人性,而在我们人生中,构建耗散结构的过程,就是需要不断的承担更多的痛苦的。花精力去做一些逆人性的事情,所以把这件事落到实处,就会充满了困难。构建耗散结构就是一个人成长的过程,经历苦难,被人误解和指责,这条路充满里荆棘,但不经历这些,你却永远无法攀登上高峰。这就是为什么绝大多数人就算知道怎么做,但他们也无法实现当初设定的理想的原因。

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