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熵!!!

2021-01-19 20:58发布

如果人类文明即将消失前,让你留下一个字用来概括人类几千年的文明世界,你会留下哪个字,我会毫不犹豫的留下一个字就是“熵”!

记得第一次认识到到这个字,是在高中物理课上,黑板上的那一串公式,我至今依然不知道代表的是什么意思。

前几天,这个字又出现在了我的视线中,我在想,这个字啥意思?带着突发的这种好奇心,打开谷歌,输入“熵”。谷歌的解释是熵是科学技术上泛指某些物质系统状态的一种量度,或者说明其可能出现的程度

不太懂,我的探索并没有在此停止,我又搜集了很多的资料,发现“熵”这个字不仅仅是宇宙的终极法则,同时也影响着我们每个人的方方面面。毫不夸张的说,这个“熵”字又一次颠覆了我对世界的认知

所以决定用大篇幅文字来记录下对这个字的思考,以及它如何影响到我们生活的方方面面的。

1、

“熵”是什么?

要想理解熵,需要了解一点物理学的常识。能量守恒定律大家都知道,在能量转换的过程中,总的能量是不变的(前提是在孤立系统中)。

但是,能量之间的转换,是不能全部进行转换的,比如热能转化为电能,总会在转化的过程中,丢失一些能量,而丢失的这部分能量我们无法再次利用,我们就将这部分能量成为“熵”

当我们不断的进行能量相互转化时(前提是在封闭系统中),最终这些能量最终全部转化为熵。

所以物理学家提出了热力学第二定律,能量转化总会产生熵,如果是封闭的系统,最终结果全部转化为熵

这几天我不断的在想,这部分转化丢失的能量(熵)为什么不能被利用呢?

这些年来,很多物理学家在想用某种技术将熵转化为可利用的能量,但是始终没有成功过。物理学家把熵不断增长的这个过程称之为熵增定律。而且熵是不可逆,且不断在增加的

有趣的是一个叫麦克斯韦妖的物理学家做的实验特别有意思,他提出的是违背热力学第二定律之外的假设。(很有意思的物理实验,感兴趣的可以去了解一下,这里不多唠叨了)

但是麦克斯韦妖的假设很快就被一个叫香农的信息论的创始人提出的“信息熵”的概念打破了(后面会提到)。

我们刚刚从物理学角度总结了熵是什么,那么我们再用大部分人听的懂的大白话总结一下熵到底是什么?

在封闭环境中,如果某一个事物在不施加外力影响下,事物总是向最糟糕的方向发展。这一条解释,我恍然大悟,足以解释我们生活中发生的很多事情。

比如,整洁的房子如果没人打扫,会变得越来越乱,而不是变得越来越整洁。人如果没有自律,会变得越来越懒惰。

2、

如何抵抗熵增?

我们理解了熵的概念,虽然熵不能够再次被利用,那么我们如何来抵抗熵呢?

熵增是不可逆的,而且是不断递增的。除非.....,除非是一个开放的系统,或者引入外力,也就是引入负熵,是否可以来抵制熵的增加呢?

著名的物理学家薛定谔在《什么是生命》一书中提到,人类的生命以负熵为生。

纵观整个人类文明的发展,从原始的农业时代到工业时代,再到蒸汽时代、电气时代,以及现在到未来的人工智能时代。人类社会的进步就是让整个世界变得有序。从此有了火车、飞机、计算机,我们把世界当作一个完整的系统,整个系统不断在有序的运行着。

殊不知,人类引入了大量的外部能量来维持世界的有序性。外部能量哪里来的?早期用树枝的燃烧提供能量,树木不够用了,就挖掘煤炭、煤炭不够了就采用水力和风力、太阳能,人类加快了对能量的消耗的同时,熵也在不断的累加。

与此同时,局部的有序,也必定造成了环境的无序性。自然灾害每年不断的在增加,全球变暖、物种灭绝、雾霾、沙尘暴等也在日益加剧。如果有一天,熵达到了最大值,可想而知,人类的后果......

虽然人类不断进步的同时,不断引入负熵来维持社会发展的有序性,但是也付出了很大的代价,同时加快了对外部能量的索取和消耗。(后边会谈到熵对宇宙发展影响)

生命的进化过程,也是一个熵减的过程,从单细胞到多细胞,从 RNA 到 DNA,人类的进化,四肢、大脑,都呈现出了生命在进行不断减熵的过程,从无序到有序。

要想达到最低的熵,不敢说一定是未来的智能化,但是到目前为止,也只有是智能化。

3、

谈到熵,就一定要去了解熵增定律。

熵增定律说明了事物总是朝着熵增的方向发展,而熵增的方向是非常容易的,因为不需要外力的帮助。

比如人不自律,逐渐会变得懒惰,慢慢的进入到舒适区,这个过程也是熵增的过程,所以我们为什么说要学会自律的人生,这本来就是抵抗熵减的过程,只有这样,每个人的生活才会变得有序和充实。

再来看薛定谔说的那句话,人类的诞生就是减熵的过程。

你以为熵增定律只说明这些?不,还有我们经常提起的复利效应。很多人都明白复利效应,但是很难做到日复一日的坚持。著名的投资家股神巴菲特正是利用复利效应,实现自己的财富自由。

复利效应也符合熵增定律,只有日复一日的引入外在能量,也就是日复一日的进行熵减过程,当熵减足以抵抗熵增的时候,那么你的人生就达到了一种高峰。

4、

除此之外,熵增定律可以横跨很多领域,比如热力学、历史学、管理学、宇宙学、生物学、软件编程,还有一开头小鹿给大伙儿提到的信息论中的熵。别急,我给大家伙儿一一举例。

信息论——熵

先说信息熵,信息论的香农这个大牛提出来的,这玩意涉及到宏观外和微观态,由于本篇幅度较大,只说说该领域的应用。

比如我们作为开发者经常使用到的数据压缩,熵这个东西,就可以说明数据压缩的原理,真正完全的随机数据是不可能被压缩的,无论你用多牛逼的技术,因为完全随机的数据,熵是非常大的,有人用数学已经论证了这一点。

在信息论中,熵最好理解为不确定性的量度而不是确定性的量度,因为越随机的信源的熵越大,数据压缩就是如此。

历史学——熵

有点历史常识的知道,各大王朝的兴衰成败,可以说是,轮流交换,不断循环。如果你经常阅读历史,你会发现各个朝代兴衰在某种程度上呈现一定的规律。

而且我最近正在读一本有关历史的书籍《潜规则》。当整个朝代官僚系统不断变得庞大时,内部的系统运作也逐渐变得非常复杂,无论是运作是各种官僚盛行,社会资源也会消耗过快,同时导致熵不断的增大,每当一个朝代快要更换时,整个体制就会瓦解。

每个朝代的兴起,都是最开始的那段时间最繁荣,因为整个系统的是有序的,慢慢的到后来的无序,最终整个朝代被压垮。

管理学——熵

除此之外,又让我想起来在现在企业中,管理学也与熵有很大的关系。一个庞大的企业比起三五个人的产业公司,熵的水平更高,更难以管理。

而恰恰相反的是三五人的创业公司,能够维持一个相对于低熵的水平,因为稍微引入一点负熵就能维持系统的稳定,不像上万的大企业那样处于一种高熵的水平,难以管理。

所以很多大企业要想保持整个低熵的水平,不得不将系统内部高熵“物质”的移出,引入低熵的“物质”。比如裁员,裁掉一些老员工,然后引入新的员工,从而保持系统的相对稳定和平衡。

最后,再和大家聊聊熵在宇宙学中的地位。

5、

“熵”,宇宙终极法则。

而物理学家把这个封闭系统放大到了宇宙,宇宙就是一个封闭的系统。从一开始的宇宙大爆炸,整个宇宙处于最有序的状态,然后不断的演变,熵不断的增加,如果没有外力作用,整个宇宙变得越来越无序,可想而知,总有一天,当宇宙的熵增加到了最大值之后,也就是宇宙的死亡时间

物理学上如何假设这一现象的呢?根据热力学第二定律,作为一个“孤立”的系统,宇宙的熵会随着时间的流逝而增加,由有序向无序,当宇宙的熵达到最大值时,宇宙中的其他有效能量已经全数转化为热能,所有物质温度达到热平衡,这种状态称为热寂。这样的宇宙中再也没有任何可以维持运动或是生命的能量存在。

总结

这几天,不知道为啥,突然对一些东西很感兴趣到无法自拔,然后不断的上网搜索一些资料以及购买一些相对应的书籍来看,通过思考和总结,发现在编程领域之外,还有这么多好玩又有用的东西。

一不小心用了一个字,写了一篇文章三千字左右的文章。由于时间有限,并没有对熵再很深的研究思考下去。我觉得通过这些思考,最大的收获就是让我知道了知识和文化的伟大之处。

更加深深的体会到,你知道的越多,你不知道的就越多!又一次扎心了!

最后,对于这句话,借用信息熵说一点自己特有的见解,我觉得信息熵尤其是在我们互联网领域,人与人之间差别呈现的特别明显。有些人做一件事很容易,无论是创业还是搞副业或者是日常工作。

因为当你手中掌握的信息和资源越来越多时,你消耗的能量就越来越少,做一件事就很容易的成功。反而,大多数人想要完成一件事,就需要消耗大量的能量,对应的不确定性就大,从而信息熵也是很大的。

举个很简单的例子,很多人卖货很快,因为他手里掌握了其他人不能所掌握的货源和客户,比起别人口中的天才或者说擅长某个领域,不如说这个人更懂得降低自己的信息熵。

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