熵增原理|励志鸡汤、鸡血的物理学定律

“它从从物理学应用到社会科学,进而发展成了一种哲学思维。

如果你愿意,它可以强大到让你轻松地减肥,管理自己的容颜,更主动的学习和工作......”

———自然研道


熵增原理|励志鸡汤、鸡血的物理学定律

来源: csidsocialmedia.github.io

01

墨水滴在水里均匀扩散,不保持原样或变成其它形状;沙堡在风中消散,不再自行堆回城堡的模样;破镜不会重新复原;泼出去的水不会自动回来......这些看似无关,却有一个共同特点--越来越混乱/无序。


在生活中,如果我们没有任何行动,事情往往会变得越来越乱,甚至“越不希望发生的事越会发生(墨菲定律)”。

为什么不会自动变好?就像“苹果为什么要往下落地而不是飞向天空”一样,答案也在物理学,一个著名的定律--熵增原理:

不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零,在自然过程中,一个孤立系统的总混乱度(即“熵”)不会减小。

熵增原理是物理学热力学第二定律的通俗说法,物理学上有两个表述(下述粗体)。

热力学第一定律即我们熟知的能量守恒定律,即能量不会凭空产生,也不会消失,总量守恒。而热力学第二定律是说能量转化过程中不会被100%利用,总会有部分损失,这部分损失就是熵增加的来源。

19世纪,在对蒸汽机对生产起越来越大的作用,在对提高热机效率进行研究的的过程中,德国物理学家克劳修斯1850年提出:热量不可能自动地从较冷的物体转移到较热的物体,为了实现这一过程,就必须消耗功(注: 就是说要消耗外在能量)(克劳修斯表述)。1865年,他发现一个系统的热含量与其绝对温度之比,在系统孤立(不与外界发生能量交换)之时总会增大,克劳修斯将其命名为ENTROPY,也就是中文“熵”(德国物理学家普朗克到上世纪20年代到中国讲学,中国物理学家胡刚复先生根据其"热温商"的含义及与“火”有关,造字“熵”来表示。)

1851年,同时期另外一位物理学大咖开尔文(就是他建立了以-273℃的绝对温标),他首次提出了热力学第一和第二定律的概念,其中第二定律是:从单一热源吸取热量使之完全变为有用的功而不产生其它影响是不可能的(开尔文表述)。

这个起初源于物理学的熵增原理被认为是自然界的一个基本规律,人们发现它普适于其它领域。

美国经济学家杰里米·里夫金和另外一位经济学家共同在1980年出版了一本引发西方学术界震惊的著作--《熵:一种新的世界观》,以熵增原理对政治、经济、文化、哲学、宗教等进行了深入而有创见的考察,得出了要人们放弃对自然的掠夺,转而适应自然秩序的结论,尽管其对未来过于悲观,但这个结论有很大的现实意义。

香农(Shannon)把熵的概念,引申到信道通信的过程中,开创了”信息论“这门学科,宣告了信息时代的到来。

02

熵永远在增加,地球的环境、世界格局、公司发展都会越来越混乱,只有引入“负熵”才能阻止或减缓混乱,维持期望的正常状态。

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来源:blogs-images.forbes.com


① 保护环境和节能减排

一方面固然源于资源面临枯竭,另一方面也在于过度消耗带来的混乱度增加:燃烧形态有序的煤、石油,能量并没有变化,日益增加的排放导致"熵"无情增加,并向空间弥散,带来了污染、环境等"混乱"问题,所以要开发清洁能源,提高能源的利用效率,减少排放。


② “一带一路”vs.“美国优先”

二战后美国确立了在经济、军事、文化的领先地位,苏联解体后,成为全球"霸主",成为世界最强一极,这个在美国主导下的全球“系统”,在一定时期达到相对的平衡,但系统在变化,发达国家优势资源(类比较热的物体)向欠发达国家(类比较冷物体)流动,系统各成员的发展实力水平差距缩小,而各国客观需求越来越多样化,个性化(分歧),即全球“熵”持续增加,而这种个性化会永无止境地发展,这种情况下,原有的单极秩序,越来越不能适应/满足系统的稳定。

此时还奉行“美国优先”,到处“混战”必然会加剧不稳定,增加系统混乱度;相反,“一带一路”倡导共同发展思维,则是构建新的有序系统,进行“能量”输入,既满足了系统内部多样化需求,又减少了系统混乱度,将有益于建立新平衡,形成更稳定的全球系统。

③ 企业或团队发展

企业和团队发展到一定阶段,总是趋向于效率下降、能力减弱、结构失效,认真做事的人变少,坏的东西不断侵蚀渗透,不断“熵增”,所以企业和团队必须打造开放系统、有外界能量输入,且能够在内部催生变革力量的耗散结构,找到和驱动熵减的因素和行为,才能保证生存和发展。

耗散结构是比利时学者普利高津在热力学第二定律研究基础上提出一个伟大理论,可以说是熵增原理的重要延伸延伸:处于远离平衡状态下的开放系统,在与外界环境交换物质和能量的过程中,通过能量的耗散过程和系统内部的非线性动力学机制,能量达到一定的程度,熵流可能为负,则系统通过熵减就能形成“新的有序结构”。

耗散结构论认为,在物质世界的各类系统的进化与退化竞争中,总会不断产生更加有序化的耗散结构,这些过程构成了不断多样化与趋向复杂化的物质世界发展图景。耗散结构否定了当时悲观的“热寂说”(Heat Death,宇宙熵增到极限,导致温度相等 )。1977年,普利高津获因提出耗散结构获得诺贝尔物理学奖。

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环境、全球格局和企业及团队的发展等,相对离我们大多数人较远,日常生活,熵增原理同样可以给我们很好的指引。

03


① 对生活环境做熵减

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房间、衣柜、厨房不整理,会越来越乱,垃圾不分类,会增加处理的难度,微信朋友圈不整理,会有越来越复杂的人际关系......任由生活的环境发展,“混乱度”会自发增大,要维持生活系统的有序运行,我们必须定期整理房间、衣柜、厨房、情绪甚至微信朋友圈等,

对自己生活环境做“熵减”,让生活更有序。

② 自我熵减

上面说到生活环境,是外部,再说人自身。

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  • 情绪不整理,会变糟糕,混乱,甚至到达无法控制的地步,所以要养成自我控制情绪的习惯,总是“真性情”放飞自我会出问题
  • 不注意睡眠和饮食种类、数量不节制,身体内部组织就会“异常”运行,体态变化,或胖或瘦,甚至免疫力降低,而运动或者节食的瘦身,是自我熵减,以避免身体混乱度肆意增加
  • 环境恶化,污染加剧,生活模式多样,皮肤头发受损害机会增加,不进行保护和管理,它们就会任性地跟随“恶劣”的环境和糟糕的生活规律越来越差,这就需要改变生活习惯,并进行合适护理
  • 日常多种形式的学习或培训,是把已知信息(知识)和新接收到的信息进行重新整理、消化,吸收为自身一部分,让个人思维和行为更有序


总之,按照熵增原理,自然界生命终将走向混乱而消亡,这个“悲观而现实”的结论也揭示了生命过程的实质和维持生命的方法,即生命会不断产生“正熵”,人需要从外界注入“负熵”去不断地抵消它,才能让生命按期望有序发展,甚至减缓消亡的过程,生命更有意义。

正如薛定谔那句经典名言:

生命以负熵为食。

Life feeds on negtive entropy.

参考文献:

1. 吴国盛,《科学的历程》。

2. 杰里米·里夫金 / 特德·霍华德著,吕明 / 袁舟译《熵:一种新的世界观》。

3. 高佛佑,自然科学与社会科学的交叉点——熵,天津商学院学报。


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