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熵增理论为什么让好多人一下子就领悟了? 第1页

     

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熵增其实不好懂,但懂的人一下就明白了好多事,当他们运用起这个原理很容易超越常人。

因为熵其实讲明了包括人性,甚至是人本身的规律。

我用人话讲一讲这个原理,他的物理学定义我肯定说不全。但好理解、方便应用,也欢迎各位指正。

什么是熵?

先插播一句不好懂的原文,我再解释

定义:在一个孤立系统里,如果没有外力做功,其总混乱度(即熵)会不断增大。

如果有这么一个东西,跟外界什么联系都没有,里面是什么外边怎么也碰不着,想往里边看还进不去光。想加热它热量进不去,想放冰箱里,这东西里边也不降温。总之就是,一切它之外的物质、能量、它都隔绝。 这就叫孤立系统,也叫封闭系统。

这个东西是加热也隔绝,放冰箱里还隔绝,外边能量进不去。这可以理解为无外力做功

那如果宇宙是在这么一个孤立系统,并且没有外力做功的话会是什么样?

首先,恒星能量会耗尽,包括太阳在内的星星把自己烧完了。膨胀再坍缩的过程反复几次可燃烧的燃料不断消耗。最后谁也亮不起来了,白矮星变黑矮星,甚至散成一团星云。光没了,热也没了,这个宇宙冷了。

那有人问不是能量守恒吗?怎么就没了?

是守恒的,太阳的能量都散发出去了,照在宇宙中就散布在宇宙中,在宇宙里传播的同时这些能量变得越来越散,热量越来越低。最后能量还在但变成了冷的能量、低能量。成了系统中的无效能量。

恒星死亡的同时恒星物质四散,物质密度降低,引力也减少。引力够强就能把星球聚在一起,引力减弱星球就开始分散。原来有秩序旋转的星球开始无序四散,这是混乱度增加就叫熵增。

宇宙会更快的扩张,说白了就是越变越大,越来越散。

到最后宇宙就是一个冰冷的超级大散沙,而且是冷得不能再冷,散得不能再散的散沙。这是热寂,热寂的具体图景可以去查资料,这里不做细解。

这个越变越散的过程叫熵增,反之叫熵减

如果继续在孤立系统里,继续没有外力做功,那熵就是不可逆的。

这个跟人有什么关系?

拿我作比喻吧。

我本来生活紧张也很有序,上班下班,回家吃饭睡觉。

突然失业了,但我不想找工作,我想享受人生。

于是,我开始睡到中午,吃两顿饭,刷一下午剧。

过段时间没劲了,刷抖音。无聊了再来两杯酒,跟朋友去唱K撸串,回来就睡。

过段时间太无聊了,打打游戏。打了几个月好空虚啊。

干脆躺着发愣,不动了。

此时你再见到我,我是什么样子你想得出来吧?家里乱糟糟不想收拾,我一身肥肉、满脸胡茬、懒洋洋的不想动,也没什么精神头、精神涣散、对什么都提不起劲、也不想干嘛就想继续躺着发愣。

整个过程,我的身体肯定是往亚健康发展,身体能量在往分散无序发展。生活在混乱的环境里,生活环境在往混乱无序发展。精神上从一个还能工作的人变成一个没有兴趣,没有思想,没有思考,没有能力,只会发愣的人。精神上的能量在往分散和无序发展。我整个人的能量都熵增了。

所以说熵增是个物理定律却描绘出人性堕落的一面。

然而我刚才的故事还没完,如果我不想办法改变自己,熵增还在继续,它最终会伤害我。

整个享受的过程中我的乐趣越来越低级,最后不想动了。想找朋友喝个酒,没有共同话题,只能沉默。想开个黑,脑子都不好使了,反应变慢,每局必输。这一切令我感到痛苦。再然后我的身体变差,想动一下都不舒服,料理自己生活开始出现困难。最后我会因自己的无力痛苦,身体也会生病。

为什么开始是享受最后变得这么痛苦?

因为人作为一个生命体,是一个有序有密度的生命系统。细胞们不停运转产生维持生命的能量,所以也是一个能量系统。

熵增到最后连生命体本身的能量也会分解。

熵如此伤人,该如何运用这个法则,运用它的人又如何超越常人呢?

了解它是为了逆转它,我们要熵减。

熵减的方法有几个

1消除熵增出现的条件:

首先保证能量输入。

能量看不见摸不着但来源很简单,健康的身体、良好的饮食。

所以锻炼身体和好好吃饭很重要,锻炼身体本身就能增加身体对食物的消化吸收能力,良好的饮食能为身体提供优质的能量。

第二打开封闭系统。

还是拿我来说,我失业了在家呆了几天,觉得不行我得找工作,进入一个新的团队,接触新的人,适应新的工作环境和方法。或者我这次失业了,我去学习一个新东西,新技能。这些都能打开在家的封闭环境和固有认知,在这过程中人是相对有活力的。

那如果我新工作特别机械没有新意怎么办?没事儿学个东西,搞搞副业,时刻接收最新的信息,都能避免在一份工作中磨没了自己。

至此,增熵的两个条件已经撤掉了。

要进入熵减还要做两件事:

第一:排除已经开始进入熵增状态的东西。

这包括:堆在家里吃灰的东西,情感上是累赘的东西,消耗精神的习惯(比如刷手机)。发现它在耗散你,你就舍弃它。

第二:集中整个生命

将生命变得集中并且高密度。这个用人话理解可以分为两个方面:

一、精神集中:

有一个兴趣爱好

在做兴趣爱好时,人会高度凝聚自己的精神,甚至能忘了外边是几点了,这个过程很快乐的。

保持大脑一次就处理一个事,这需要时间管理和事务管理的能力

翻一翻教人怎么做项目经理的书是一个捷径。项目经理的工作特点是多线程任务同时推进,但每条线都清清楚楚。因为他们每个时间点都是只处理一件事、一个任务线。他们不是脑子里装着好几件事同时进行,而是在不同的任务线中反复横条。用项目经理管理项目的工具管理生活,会发现一切变得井井有条。

变得更聪明而且智慧

这个方法有很多,比如学习高人是怎么想得啊,分析、体会他们的思考过程啊。但目的是一样的,减少自身的精力体力被消耗成无效能量数量。以最少的消耗,准确达到目的。

2、加强‘’身体密度”

锻炼后肌肉的密度会增加,骨骼密度增加,身体细胞新陈代谢加快,身体更有活性。长期锻炼的人身体是结实的,这意味着高密度的细胞和快速的代谢。身体强健的人不但有劲,而且脑子往往不笨。另外可以一定程度上,保持健康作息减少对身体的消耗,作息规律细胞活动产生的能量就充足。这对于996的年轻人恐怕有些难,但尽量去做就能给自己磊下逆转熵增的基础。

从熵增的原理和逆转他的办法可以看出,想过懒散的生活即使是热力学也不会放过我们,而上进的生活,则可以在熵增的规律中找到逆转并超越它的路径。

熵增是个物理定理,但却指出了人性的规律。熵增是人性的下滑,堕落,最终造成自身的痛苦。熵减是人性的上升,升华,这个路程,因熵的规律而阻力重重,因而历史上真正有成就的人始终是少数。

能熵减的生活的人,必然超越常人,无论是在能量上,还是物质世界中。


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熵增理论让我顿悟到了鸡汤:

信息创造价值。
知识就是力量。

批判网络鸡汤乱用热力学的熵增定律解释世间万物

熵增定律视频鉴定 https://www.zhihu.com/video/1484138196296036352

更详细的解释也可以参考该回答:


以下是原回答:2019年7月28日

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)
  • 熵增定律让我“顿悟”到了什么?
  • 参考资料

正文

一、什么是信息熵信息熵与信息的关系是什么?

修正:文中所说的“事件”应该被称为“随机变量 random variable”,而“情况”应该被称为“事件 event”。

什么是信息,什么是熵 https://www.zhihu.com/video/1090717953502257152

不知道答案是ABDC哪个选项的小明,需要从 4 种等概率情况里确定实际情况,需要的信息为: ,

  • 是被测事件的等概率情况个数,上面的例子中 。
  • 是参照事件的等概率情况个数。

其中 是可以改变的:

  • 当选择的参照事件有 种等概率情况(像抛硬币)时, ,测得的信息量单位被称为比特 。小明需要 信息。
  • 当选择的参照事件有 (自然底数,约 ) 种等概率情况时, ,测得的信息量单位被称为纳特 。小明需要 信息。
  • 当选择的参照事件有 种等概率情况时, ,测得的信息量单位被称为 。小明需要 信息。

把骰子的 种等概率情况作为参照事件或者 面体作为参照事件的话也可以,只是还没有常用到被赋予统一的名字。

二、信息熵角度下的“生命以负熵为食 - 薛定谔”

时间之矢 https://www.zhihu.com/video/1075781598237999104

注意,热寂说是一种宇宙终结的假说,并没有考虑引力效应。

“全知便可永恒”并不是忽略物理减熵,而是信息熵的存在必须依附于热力学熵,二者也有极限转换关系:参考兰道尔极限,获取信息本身就暗含着付出了能量的代价。

接下来的视频是仅从信息熵的角度来思考生命:尝试着回答,如果要编写一个人工智能程序(智能体 agent),什么样的属性能够让它被我们视为是生命。请勿与真正的生命相混淆。

三、遗传算法(Genetic Algorithms)

耗散系统 https://www.zhihu.com/video/1086978092454625280

学习观前13期都有理论支持,第14期属于假说。

四、神经演化(Neuroevolution)

演化之矢 https://www.zhihu.com/video/1086989582414929920

大家可以看一下用神经演化学习玩超级马里奥的视频

五、熵增定律让我“顿悟”到了什么?

回到问题:“熵增理论为什么让好多人一下子顿悟了?”

熵增理论真的让我顿悟了,顿悟到了鸡汤:

信息创造价值。
知识就是力量。

再直白点说:好好学习,天天向上。

六、参考资料

想要了解更多,或细节不清楚的可参考这些,强烈建议阅读一下内容,因为我一个人的理解一定是残缺的、不完整的、有偏差的,阅读其他人的讲解会帮助消除这个固有的不足。

热力学熵

信息熵


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人活着就是在对抗熵增定律,生命以负熵为生。——薛定谔

这篇文章是我两年前写的,现在已经远远超过了10w+,被241个公众号转载,其中很多是百万级的商业认知大号,比如插座学院。


知乎也获得了4万+的高赞,阅读量达134万。谢谢大家的喜欢。

但是之前的排版实在太丑,我思前想后,觉得很不爽(有点强迫症)。所以想对其进行重新排版,并对内容作了微补充。

以便带给大家更好的阅读体验,以下正文。

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00 古今中外的牛人都推崇备至

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?

模型菌也很迷惑,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。

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。

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)。

薛定谔也说过类似的话「人活着就是在对抗熵增定律,生命以负熵为生。」(薛定谔在其名著《生命是什么》中的观点)

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:但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?

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01 为什么熵增定律如此重要

因为它揭示了宇宙的终极演化规律。

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。

《宇宙的未来》(一定要看!) https://www.zhihu.com/video/1238191059039604736

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。少有人能做到自我管理,大多数人作息不规律,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。

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

记得也曾有人问过模型菌“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。

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02 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(即熵)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)。

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。

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。

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。

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03 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,它也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;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……

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。

好了,现在我们来总结一下,生命的减熵过程中,其实一直在做两件事。

第一,努力保证能量的供给。比如,从化学作用到光合作用和呼吸作用;到光合作用+呼吸作用的结合体;到多细胞生物。

第二,努力开放系统。细胞从无法移动,到进化出游动能力、爬行能力、行走能力、飞行能力。

这也正好是企业和个人的进化要件。

一、企业

1、主动投入能量做功

许多公司在创业初期非常努力,每天花大量的精力进行各种战略和组织的进化。

但是随着企业的做大和成熟,员工就会慢慢懈怠下来,组织会变得臃肿,制度会腐旧脱节。

所以,作为leader你要努力保证企业的活力。比如采取扁平化的结构,让团队各自为战,回归创业初期时的热情。

记住,舒适圈是熵增定律的第一张王牌,任何时候你都不能松懈。一旦你减少了能量的投入,企业的熵增就会立马回来。

2、开放系统

关于开放系统,有一个伟大的发现,叫做耗散结构,它给我们带去了一丝希望。

什么是耗散结构?它有三个特征:

①开放性

怎么理解?你可以理解为,系统把无用的熵排出去,然后吸收新的可用物质、能量和信息。

(注:熵有三种,物质熵、能量熵、信息熵,在相对论里物质和能量是一回事,但是为了理解,这里我们把它分开。)

比如你每天的新陈代谢,比如你通过锻炼减去一身的赘肉,比如你看一本好书。

基于此,企业也可以得到启示。

企业要想对抗熵增,就必须开放,把那些衰败为熵的东西全部排出系统。

比如腐败的制度、无产出的员工、落后的信息等等;然后吸收新鲜血液,比如先进的理念、新的人才、前沿信息等等。

华为就是最推崇这一理念的,任正非老爷子把这个耗散结构作为华为的底层逻辑。

任正非说:“我们一定要避免封闭系统。我们一定要建立一个开放的体系,特别是硬件体系更要开放,不开放就是死亡。”

与此同时,华为每年淘汰干部10%,员工淘汰5%。每年18万人会淘汰5千人到9千人来激活这个团队。


②远离平衡态

这怎么理解?你可以理解为,当熵逐渐增大,虽然系统会变得越来越混乱无序,但是这种结构却更稳定,这种稳定就是平衡态。

比如一个企业做大了,企业内部就会形成一种非常稳固的结构,这种结构很可能就是官僚结构。企业想要推行新的理念,引进新的人才,吸收新的信息,都会非常困难。

解决办法就是,打破这种平衡态,让系统内部流动起来。

这方面模型君见过最牛逼的是韩都衣舍,他们采取小团队模式,每个团队2-3人,包括设计师、页面制作专员、货品管理专员。

员工自己可以自由选择任何团队,也可以自己组建团队。通过分成、授权、竞争、淘汰等一系列机制,来进行充分的内部流动。

最后无能的员工(熵)被淘汰出局,剩下的精英继续流动、重组,变得更加强大。

③非线性

怎么理解非线性?你可以理解为,一个微小的变化也有可能导致一个巨大的突变。(与此相关的实验有贝纳尔对流

比如在一个标准大气压下,你给一壶水加热,前面99°都没有沸腾,可是你再加热1°它就沸腾了,这就是非线性。

同样企业也如此,可能你前面做了很多努力,效果甚微,但是不要气馁,打破熵增的要素是非线性的,总有一天,你一个微小的投入就会带来巨大的突变。

比如亚马逊,它可能是这个世界上失败最多的企业了,但他们对失败非常包容,因为他们不断在赌“每次小的努力和尝试,都有可能引发意想不到的超额惊喜”。

二、个人

也许你会觉得自己还达不到在企业里运用熵增定律的高度,没关系,熵增定律也同样适用于你个人的发展。

比如工作、生活、学习、心情、成长、人际关系等等都与此相关。

就拿生活来说,每天会有各种各样的琐事涌来,如果我们任由其发展,那我们的生活就会变得越来越混乱。之后我们要想恢复到有秩序的状态,就不得不花非常大的代价才行。

这样的例子身边比比皆是,生活一团乱麻,不知道自己要什么,想改变现状也不知道如何入手,只能浑浑噩噩,得过且过。

这种状态就是生活陷入了极度的熵增状态,被无数的混乱的事情牵着走,丧失了生活的掌控权。

除此之外还有很多,比如情绪。很多时候,我们感到难过、烦躁、焦虑,其实是因为情绪太过混乱,很多感情交织在一起,让你无从下手。心理学叫这,情绪颗粒度。

再比如专注这件事,好像高中之后我们就很难专注了。原因是因为,大脑里面整天要想的事情太多,一会要做这个,一会要做那个,一会这种情感,一会那种情感。

这些杂七杂八的东西堆积在一起,就会扰乱我们的注意力,让我们无法的专注的做一件事情。
类似的还有作息不规律、饮食不规律、懒散等等,都是因为事情总趋于熵增。

如果我们不主动投入能量做熵减,生活就会脱离我们的掌控。

那要怎么办呢?解决办法仍然是:

1、主动做功

你不能等到生活脱离了你的掌控,才后知后觉的介入。

你要每天都保持清晰的思绪,主动投入时间和精力,去理清你的情绪,理清你每天所做之事,理清你想要的是什么。

我在未来大学里学到一招,叫做清空干扰

把当下所有情绪和事件都清空,然后把它们都记在一个备忘录里,你可以叫它追踪系统,然后脑子里永远都只装三件事

比如,模型君今天的三件事是写文章、看书、建立写作系统。

其他的还有洗衣服、取快递、清理微信收藏等各种事情,就都先全部放到追踪系统里。

如果还有一些突发的情绪,比如突然想起某件尴尬的事,都统统丢进去。或者突发的事,比如某人发来的微信消息,你感觉不是一两分钟就能解决,也丢进去。

这样做有一个好处,首先你的大脑里永远只会有三件最重要的事,不会东搞搞西搞搞。

而且你还放心,因为你已经把事情记下来了,你不用为此担心,做完之后你会有时间来处理的。

再比如学习这件事,当我写这篇文章时,大脑是一片浆糊,怎么办呢?

画思维导图吧,通过思维导图来梳理思维,降低信息的混乱度

但是这个过程真的极其痛苦,我需要不断对信息进行分类归纳,有的地方要反复改。

突然我想到了熵增定律,让知识变得有序的过程正是熵减的过程,虽然很痛苦,但还是得主动去做这件事。

2、开放系统

这里也用耗散结构来分析,但是前面企业里讲了,所以这里略讲一下。(因为字数又超了,23333)

①开放性

你要一直保持与外界交流的状态,把过去的熵埋葬,然后拥抱新的明天。

什么是过去的熵?

比如打翻的牛奶,腐旧的认知,回不去的人。

什么是拥抱新的明天?

比如去新的环境(旅行),获取新的认知(读书),结交新的人(社交)

②远离平衡态

我们极容易陷入平衡态,即使你尝试了一件新的事情,认识了一个新的人,你也会很快熟悉,并待在这种状态之下,认知里面叫“舒适圈”

如果你发现你的生活很久没有波澜了,想必你已经掉进平衡态了。

比如模型君做“思维有了模型”两年了,其实没做别的什么,这就是平衡态,这是不好的。

你要不断超越自己,给自己新的目标,新的计划。

③非线性

非线性,其实就是复利效应

也许你此刻做的很多努力,看起来杯水车薪,学习、生活都没有改变多少。

但是请不要灰心,继续坚持熵减,等到有一天,你只需要一丁点努力,就会开启你开挂的人生。


04 注意事项

一、熵增无好坏之分

看起来,整篇文章都在避免怎么熵增,似乎熵增是一个十恶不赦的坏蛋。

但是须知道,对于宇宙而言,熵增只是一个法则,没有好坏之分。好坏只是人为在道德上的定性,这个定性对于宇宙来说,毫无意义。

但是!熵增定律对我们来说却很有意义,了解宇宙的运转规律可以让我们变得更好。

二、无序只是概率事件

看起来,事物从有序到无序是必然事件。其实不是,它只是一个概念事件。

中学的时候我们就学过,微观原子的运动是无规则的,所以如果一个房间里面只有几个原子,那么这几个原子是完全可以全部聚在房间的一边的。

但如果一个房间里有10^1000个原子,那么这些原子聚在同一边的情况就几乎不可能发生,即使有那么一瞬聚在了一起,下一秒也还是会回到混乱的状态。

所以我们可以说,在现实生活中,熵增是必然的。就好比我们把脸前的空气吹走,下一秒就一定会有其他空气填充进来一样。

三、意义是针对参考系而言的

很多读者给我留言说:“看完这篇文章后,瞬间觉得人生活着没有意义。”

我的看法是:意义是针对参考系而言的。

对于宇宙而言,人类的存在确实没有意义;但对于人类而言,你的存在就有意义。


延伸阅读:《熵减:华为活力之源》

此书由华为大学编著,任正非作序,可供大家深入了解熵减思维在现实中的运用。

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为了给学文科的朋友解释熵增理论写了篇文,斗胆一答。

公众号链接:浅谈近现代物理学与和谐家庭的关系



正文:

我认为,熵增定律---热力学第二定律---在自然界的定律中具有至高无上的地位。如果你的理论被发现违背了热力学第二定律,你就一点希望都没有,结局必然是彻底崩塌。

---------爱丁顿爵士 Sir Arthur Eddington



从熵的角度,热力学第二定律可以被描述为:一个孤立系统熵的变化只能增加不能减少,要减少它的熵,外界必须对它做功。


那么问题来了,熵到底是什么?


在统计学意义上,熵度量的是系统的无序度,也就是说,系统越杂乱无章,它的熵值越大。

一个系统的无序度何时最大呢?答案是当系统达到宏观平衡,即每个组成单元由着性子放飞自我,最终各得其所的时候:好比早晚高峰时的地铁车厢,鱼贯而入的乘客最后总会站到属于自己的空,而不是站在别人脚上。


举个直观的例子,一间没人照料的屋子只会越来越脏:因为在没有外界参与的情况下,屋子里的每一粒灰尘总会自发地落到地板上,经日积月累平铺成一层灰,并最终成为你被你妈骂的理由。

怕挨骂的小明机智地问:那我勤快点把地扫了,屋子的熵不就减少了吗?


是的,没错。但打扫的过程实质上是小明对屋子这个系统做了功。

回到热力学第二定律定义中的“孤立系统”概念,小明在打扫的过程中消耗了体力,这导致了“他和房间”这个孤立系统的无序度增加。由于能量转化过程会不可避免地产生不能做功的热能,所以这个增量是大于房间被打扫干净带来的无序度减少的----从总体来看,系统的熵值还是增加了。


为了找出一个更有力的反例,1871年,(傲娇的)英国物理学家麦克斯韦设想了这样一个实验:有一个箱子被一块板一分为二,板上有一个活门,由一个从海加尔山抓来做苦力的小精灵把守。小精灵能测量气体分子的速度,对于右边来的分子,如果速度快,他就打开门让其通过,速度慢就关上门不让通过。对于左边来的分子,则速度慢的就让通过,速度快的就不让通过。一段时间以后,箱子左边的分子速度就会很快,右边则会很慢。这意味着箱子的无序度降低了,熵减少了。机智的麦克斯韦还假定活门既无质量也无摩擦(并且提出了可行的设计),那么在这一过程中小精灵并没有做功,这不就违反了热力学第二定律吗?


直到60年后,这个问题才被圆满解决。

匈牙利物理学家西拉德提出,做功的是小精灵的“智能”。

他认为,获取信息的观测过程(小精灵判断分子的速度快慢)需要能量,因此必然会引起熵的增加,其数量不少于因分子变得有序而减少的熵。这样,由箱子、分子和小精灵组成的整个系统就仍然遵守热力学第二定律。


现在回头来看,获取信息需要额外做功是顺理成章的:点开这篇文章看到这里的你滑手指消耗了生物能,而亮屏的手机以及网络数据传输也消耗了电能。然而在19世纪末,睿智如麦克斯韦也没有看出小精灵的“观测能力”对箱子--分子--小妖系统的影响。直到20世纪,物理学家们意识到“观察者”在量子力学中扮演的重要角色后,信息与物理的关系才被理解。


这里就产生了一个悖论:既然自然界的所有过程最终都趋于无序,那么为何会有生命这种高度有序的存在呢?

在终极思考上,物理学家做出了和哲学家几乎不相上下的贡献。

薛定谔(没错,就是那个臭名昭著的虐猫狂魔)在上世纪四十年代写的《生命是什么》一书中提出,生命从环境中抽取“有序”来维持自身的“有序”:吃喝是摄取“有序”的过程,食物的有序度经过消化被降低,最终以拉撒的方式将“无序”排放回环境。另外,生物会通过散发热量把生理过程中产生的剩余熵排放到环境中(温血动物较高的体温有利于更高效地排除熵,因而能产生更强烈的生命过程)。

就总体而言,排放的熵要大于摄取的负熵,所以满足熵增原理。


在这个意义上,生命,尤其是智慧生命的出现加快了能量的均布,大力促进了宇宙的无序化进程。

举个例子,燃烧煤、石油、天然气的行为释放了原本储存在化石燃料内部的能量,使其以辐射、热传递等形式更快地分布到了环境中,而核能的利用甚至使生命有能力释放原子内部的能量。

如果把熵增过程比喻为拆迁,那么智慧生物就好比宇宙请来的城管。城管们用知识武装自己,用的工具从锄头铲子演进成挖掘机,随后搬来了核武器。


如此看来,宇宙的目的像不像一场精心策划、情节波澜壮阔的自杀?

但如果你从这个意义上得到了顿悟,认为既然一切都将伴随着熵的增加归于虚无,倒不如无为而治由他去吧,那么你八成是在给自己逐渐混乱的生活找借口。

(此处感谢 @孙迅速 的表达,如有侵权,删文谢罪)



我能保证薛定谔不会从坟墓里跳出来抓你替代那只可怜的猫,但不能保证媳妇或者妈不会因为你懒得打扫房间而扣你零花钱。


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说个笑话,咱们的宇宙是上帝的虚拟机里面跑的一个实例。所谓的弦论膜论,不过是在争论虚拟机的版本。


       # dmesg |grep entropy [    0.000000] efi: seeding entropy pool      


上帝在宇宙的 BIOS 里面写:

要有熵,于是便有了熵。





熵(entropy)是一个描述系统状态的函数,但是经常用熵的参考值和变化量进行分析比较,它在控制论、概率论、数论、天体物理、生命科学等领域都有重要应用,在不同的学科中也有引申出的更为具体的定义,是各领域十分重要的参量。



       [   35.188501] vboxdrv: loading out-of-tree module taints kernel. [   35.192921] vboxdrv: Found 8 processor cores [   35.209304] vboxdrv: TSC mode is Invariant, tentative frequency 3599991746 Hz [   35.209306] vboxdrv: Successfully loaded version 6.1.24 r145767 (interface 0x00300000) [root@hpi7 ~]# dmesg |grep kernel [    0.000000] Linux version 5.13.4-200.fc34.x86_64 (mockbuild@bkernel01.iad2.fedoraproject.org) (gcc (GCC) 11.1.1 20210531 (Red Hat 11.1.1-3), GNU ld version 2.35.1-41.fc34) #1 SMP Tue Jul 20 20:27:29 UTC 2021 [    0.000000] Kernel is locked down from EFI Secure Boot mode; see man kernel_lockdown.7 [    0.074040] Booting paravirtualized kernel on bare hardware [    0.123474] Memory: 16090352K/16649592K available (16393K kernel code, 3513K rwdata, 9988K rodata, 2792K init, 5048K bss, 558980K reserved, 0K cma-reserved) [    0.163804] MDS CPU bug present and SMT on, data leak possible. See https://www.kernel.org/doc/html/latest/admin-guide/hw-vuln/mds.html for more details. [    0.163804] TAA CPU bug present and SMT on, data leak possible. See https://www.kernel.org/doc/html/latest/admin-guide/hw-vuln/tsx_async_abort.html for more details. [    0.739470] Loaded X.509 cert 'Fedora kernel signing key: 827da2060c3b22c48b38f76f7d3f7bb1e8ca3a27' [    0.766026] Loaded X.509 cert 'Fedora kernel signing key: 827da2060c3b22c48b38f76f7d3f7bb1e8ca3a27' [    0.836132] Lockdown: swapper/0: hibernation is restricted; see man kernel_lockdown.7 [    0.893781] Freeing unused kernel image (initmem) memory: 2792K [    0.893864] Write protecting the kernel read-only data: 28672k [    0.894515] Freeing unused kernel image (text/rodata gap) memory: 2036K [    0.894739] Freeing unused kernel image (rodata/data gap) memory: 252K [    1.150725] Lockdown: systemd: /dev/mem,kmem,port is restricted; see man kernel_lockdown.7 [    1.208485] audit: type=1130 audit(1627689065.225:4): pid=1 uid=0 auid=4294967295 ses=4294967295 subj=kernel msg='unit=systemd-tmpfiles-setup-dev comm="systemd" exe="/usr/lib/systemd/systemd" hostname=? addr=? terminal=? res=success' [    1.232285] audit: type=1130 audit(1627689065.248:5): pid=1 uid=0 auid=4294967295 ses=4294967295 subj=kernel msg='unit=systemd-journald comm="systemd" exe="/usr/lib/systemd/systemd" hostname=? addr=? terminal=? res=success' [    1.240713] audit: type=1130 audit(1627689065.257:6): pid=1 uid=0 auid=4294967295 ses=4294967295 subj=kernel msg='unit=systemd-tmpfiles-setup comm="systemd" exe="/usr/lib/systemd/systemd" hostname=? addr=? terminal=? res=success' [    1.255526] audit: type=1130 audit(1627689065.272:7): pid=1 uid=0 auid=4294967295 ses=4294967295 subj=kernel msg='unit=systemd-vconsole-setup comm="systemd" exe="/usr/lib/systemd/systemd" hostname=? addr=? terminal=? res=success' [    1.296311] audit: type=1130 audit(1627689065.313:8): pid=1 uid=0 auid=4294967295 ses=4294967295 subj=kernel msg='unit=dracut-cmdline comm="systemd" exe="/usr/lib/systemd/systemd" hostname=? addr=? terminal=? res=success' [    1.311684] audit: type=1130 audit(1627689065.328:9): pid=1 uid=0 auid=4294967295 ses=4294967295 subj=kernel msg='unit=dracut-pre-udev comm="systemd" exe="/usr/lib/systemd/systemd" hostname=? addr=? terminal=? res=success' [    2.776614] Lockdown: systemd: /dev/mem,kmem,port is restricted; see man kernel_lockdown.7 [   35.188501] vboxdrv: loading out-of-tree module taints kernel.      





【未完待续】



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俺没啥文化, 初中毕业,大伙都知道。俺不到一百万知友,才升10级。阅读总量没到一小步,不到一个亿的小目标。长期关注俺的知友知道, 俺不是专业的。

俺也不是大佬。俺是最业余的......笑话、神棍和论坛孤儿 ⚕


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作为工程热物理专业的学生,看着别人对于熵的自我解读和想象挺难受的。

先简单说一说我的想法,具体的知识以后有机会再详细介绍。

1、热力学中熵的引入来源于热力学第二定律,该定律指明了能量流动的方向。热力学第二定律可以用卡诺循环、熵增理论或者克劳修斯不等式来描述。广义的熵增理论推广到了信息、生命等领域,因而被大家拿来“感悟”所谓的人生哲理,并以此搞出鸡汤文让大家追求逆熵,甚至发散到哲学、商业、政治等多个领域,这几年更是朋友圈随处可见,令人作呕。

2、在热力学看来,熵和温度、压力一样都是状态参数,不同状态下的工质有着具体的数值。然而大众对熵很陌生,人们以为这是一个虚无飘渺的概念,实则不然。例如:50度的水加热到100度,比熵数值从0.7kJ/(kg·K)增加到了1.31kJ/(kg·K)。在我看来,你用熵增理论劝我要自律以追求逆熵,就好比你用开水不加热就会变凉劝我做事要持之以恒一样滑稽可笑。

3、熵增理论有个前提条件,必须在孤立系统才成立,孤立系统是指和外界没有任何物质、能量交换的系统,而很多人说的熵增理论并不是在孤立系统的前提下,是不严谨的。热力学中,孤立系统熵增的原因是由于系统中有不可逆的损耗存在,例如高温到低温的传热、膨胀、节流。在这些不可逆过程中能量是守恒的,但能量品位下降了,熵增加了。很多人用第一定律能量守恒来解释熵增原理是错误的,熵增理论本质上讲的是能量的品质而不是大小。

4、熵确实可以表示混乱度,但是一般只是分子层面,类比到宏观尺度是一种过度解读,所以请大家不要随意去说什么把混乱的桌面整理一下熵减少了这种奇怪的话,在整理桌面的过程中你自身必然有不可逆的耗散,整洁的桌面减少的熵相比于耗散而增加的熵是微乎其微的,房间内的熵还是增加了。如果你非要从熵增理论中感悟哲理,你应该去做个肥宅,生活应该丧一点,因为什么都不做,系统不可逆的损耗才越小。

5、很多鸡汤文都提到一个概念——生命体的负熵流。在此我截取热力学课本(沈维道,工程热力学第四版)中一段话来做些解释:“表面看来,生命使其内部熵降低,有悖于热力学第二定律,其实不然。生物体是开放的系统,生物体通过不断从外界补充“秩序”,即“负熵流",使生物体的熵不断减少,从而保证生物体的生存与种族进化。”所以说如果你想保证自己体内有很多负熵流,你应该做个肥宅,多吃点好吃的,从那些低等的生命体(肉、菜)中“掠夺”一些负熵流。至于如何估算一个生物的熵,布里渊说过:生命体的熵含量是一个毫无意义的概念。

6、很多人都引用薛定谔的名言:“生命赖负熵为生”,而薛定谔后面补充说到:“我们不可能用物理定律去完全解释生命物质,因为生命物质的构造同迄今物理实验过程中的任何东西都不一样。为此,我们必须去探索、发现在生命物质中占支配地位的新规律”。

7、熵在热力学领域其实是一个研究比较成熟的概念,还有更多有趣的概念例如㶲、㷻、火积。建议大家多去了解了解,说不定又“顿悟”了呢,写出更有“哲理性”的鸡汤文。

写在最后:人们用熵增理论去思考人生、感悟生命,甚至应用到实际中指导如何做人、做事,如何管理企业、治理国家,只要没有害人害己这本身是无可厚非的,但是把非科学的臆测、感悟以一种科学理论传教式地“感化”他人是不对的,这是对科学的蔑视和狂妄。

也许你可以从某个数学公式中感悟宇宙的和谐;也许你可以从某个化学反应中体会人生的多变;又或许你可以从某个生物结构中思考生命的意义。

但请尊重这些理论、公式、反应,它们是科学!科学是可证伪的!不要把自然科学和社会学、管理学、哲学随意关联或者混合,做成一道新的菜给普罗大众吃,虽然色香味俱全实则毫无营养,看似自圆其说实则漏洞百出。


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以一部分同学的情况来看,可能是他们缺少对自然科学,特别是基础理论科学最基本的尊重和认识吧。。。


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根据热力学第二定律,给房间做清洁等于折寿。

房间作为一个系统,熵值永远在增大。

(S=klnΩ,Ω是微观状态数,通常又把S当作描述混乱成度的量。)

房间越整洁,熵值增加越快;

随着房间的熵值越来越大,熵值随时间推移的变化越小。

简单的说,房间乱到一定程度基本就不会变乱了。

给房间做清洁,等于人在耗费时间对房间内的物体做功,

约等于把房间的熵值转移到自己身上;

不给房间做清洁,除了不会增加人体的熵值之外,

还可以通过杂物滋生细菌的刺激,来激活人体免疫系统。

从而进一步减少人体的熵值。

节省的时间可以用来进行更有意义的生命活动。

甚至包括养生,锻炼等能显著减少身体熵值的活动

从而延年益寿

简单的说

根据热力学第二定律,给房间做清洁等于慢性自杀,

要求别人清洁房间等于谋财害命

哦耶!找到不做清洁的科学依据了!



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众所周知,人类文明史就是烧开水史。大致可以分为:

用木头烧开水的时代(古代)

用煤烧开水的时代(蒸汽时代)

用石油烧开水的时代(内燃机时代)

用放射性矿物等乱七八糟的东西烧开水的时代(现代)

所以这个领域,人类研究的比较精深。烧开水,我们是专业的!

然后有些聪明人开始思考了:开水这件事,非烧不可么?能不能不烧就产生开水?

我们能不能发明一台机器,不用做功,引导下能量传递。然后这边温水倒进去,一部分变成开水,一部分变成冰水。

这种机器是很吸引人的,能解决好多问题。而且和永动机不一样,理论上不违反能量守恒定律。

更聪明的人研究了一下,答案是:不能。

不是技术上不能,理论上就不能。这就是热力学第二定律:开水一定要靠烧的!即热量从高温向低温转移是单向的。

这就是中学课本告诉你的,第二类永动机不存在。做功,一定有能量耗散;一直做功,一直耗散,这就是熵增。

生活上,热力学第二定律特别容易理解。你把开水放在房间里会变凉,热量传到空气去了。你把冰水放在房间会变温,空气热量传到冰水去了。

没什么,到此为止挺单纯的。

但是你往大了想,从宇宙的角度看会怎么样?

抬头看看太阳,热力学第二定律告诉我们,这个圆圆的东西很奇怪。

这玩意很热啊!

太阳就是一杯房间里的开水,它一定会凉下来,必须凉下来。

宇宙作为封闭系统,熵增会不断累积。所有的太阳,所有的恒星都会凉下来,一切的一切都会凉下来。

再回溯下宇宙史,从大爆炸开始。咦,这一百多亿年一直在凉。

没错,现在的一切都是暂时的过程,凉凉才是宇宙永远的家。

物理学家起了个优雅的词:热寂。

到这个层面就有点细思恐极了,但还在物理范畴内。

再后来,国外我不熟,国内应该是王小波开的头,把人文中令人讨厌的现场比喻为熵增。王小波是祖师爷辈分的码农,理工科学霸,人家就是做个比喻。

再再后来,就是现在,一群公共无知分子搞的公众号又把这个概念捡起来忽悠伪文青。文青这帮人,真的也反智,况乎伪?学术概念到他们手里没好。死鲸鱼腐烂这点破事都能伤春悲秋,何况决定宇宙命运的大IP,必须感动,必须顿悟,必须安排。

熵增,物理上影响面确实宏大。一想想宇宙万物归于热寂,过了百八十亿年,打几盘文明五的功夫,跨差,啥都没了,还是挺遗憾的。但看看这群感悟比,又有点小期待。

寂就寂吧,赶紧的,烦死了!


user avatar   tommaxmim-18 网友的相关建议: 
      

男孩子多的群体,女生最受欢迎,尤其是有洗眼资质的;

女孩子多的群体,男生最受欢迎,尤其是有暖男资质的;

然后,一方希望女生多一点,一方希望男生多一点,这就是“驱动力”。

驱动力才是世界生机勃勃的根源。

==========

熵增理论最大的亮点是立足于物质间相互作用,跟温度的定义类似。

可以说熵增理论是相对论的一个子集,通过讲参考系的微观关系,推导更宏大的宏观关系。

熵增理论可以用于多方博弈场景,并通过一些定义而找到极限,这是很重要的工程和理论工具。

通过熵增理论还可以将其转化成信息理论,熵增是信息增和信息传播的过程。且两者的核心公式结构相似。




     

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