熵增定律

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熵增定律

2024-07-14 07:44| 来源: 网络整理| 查看: 265

熵的概念

熵(shāng),热力学中表征物质状态的参量之一,用符号S表示,其物理意义是体系混乱程度的度量。

数学理解:

假设有两个容器,一个装着热水,一个装着冰块。根据中学物理常识问哪个容器里面的分子更活跃? 很明显是热水的分子更活跃,因为热水的分子排列更松散,而且动能更大,而冰块排列很紧密,而且动能更弱。 如果把他们的分子排列情况进行简化,简化成只有四个分子,热水分子的排列方式可能的状态有N种,而冰块可能的状态只有1种 到着就很好理解了,熵就是把1和N这种表明可能存在状态的数字,取一个自然对数,然后再乘以一个数算出来的。 例如:S = K * lnW (K:是玻尔兹曼常数、ln:是自然对数、W:是微状态数) 可以忽略K和ln,用一个更简单的理解方式,就是熵本质(S = W)是这么一个我们设想出来的数值,这个数值跟物体或者是系统可能的状态成正比

生活理解:

通过上面数学公式理解可能体会不到熵代表混乱,那为什么熵代表混乱?

例子:假设有两种在房间里面放家具的方法,比方说台灯就要放在桌子上面,床和床头柜要放在一起,如下:

image-20240317234448550 很明显红色这很乱,这个是直观感受,再看看代表熵的这个可能状态数。 蓝色这里状态数更少,因为它的要求更加苛刻,所以他的排列组合肯定更少,状态数更少意味着熵更小. 这么看来熵更小就对应上了更有序。 反过来,红色状态数更多,熵就更大,就等于混乱。

到这里还是有问题,状态数这个词它有点太抽象了,能不能换一个更简洁的定义呢?

可以,例如从高处,随机把一堆砖头扔到地上,更有可能是下面那种情况? image-20240318002642392 很明显,是右边的这种,如果出现左边的这种情况那真就是奇迹了。 所以,其实状态数越多,它也代表了更高的可能性,而状态数越少,代表了更低的可能性。 大可能性 = 高熵 = 混乱无序

对于生活中来说可不是什么好消息,意味着

如果随波逐流,一个普通人的人生更大可能性是混乱的而不是有序的 如果因为催婚而结婚,这段婚姻更可能是不幸的而不是幸福的 如果你想做出与众不同的事情,更可能会遭遇失败而不是成功

在这个世界上混乱才是常态,而有序是需要刻意营造的

封闭系统 熵和时间的关系

熵增定律告诉我们说,在封闭系统中熵会随着时间推移增加。

比如,一个年久失修的房子会破败,一辆在路边停了很久的车会生锈。

为什么这个过程不能反过来?需要理解这个问题需要在理解一个概念,就是封闭系统。

封闭系统在物理学上有两个更加精确的定义

孤立系统:就是跟外界没有能量和物质交换的系统。 封闭系统:就是没有物质交换,但有能量交换的系统。

可以用一个简单的模型来理解封闭系统。

有一个容器里面有空气分子,分子分为左边和右边。 假设最开始的时候,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,分子会随着时间逐渐的平均化,左边的分子会移动到右边。 image-20240318011556962 最终两边的空气分子保持数量差不多。 哪它们的熵是变大了还是变小了? 根据熵的定义,它跟状态数成正比,那么后一种情况状态数明显更多的。 因为同样多的分子在两倍大的空间里,它们能随机分配的位置更多了,也就是说它能够产生的可能的状态就更多了。 状态数越多,熵就越大。 所以在一个封闭系统里面随着时间的推移,系统就会变的越来越无序,越来越混乱。 封闭系统 -> 时间 -> 混乱无序 image-20240318012145400 如何摆脱混乱无序呢

什么情况下熵会随着时间减少呢?

比如初始如下图那样:

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随着时间的推移会反过来,这些分子会全部集中跑到左边去,而不是平均分布。

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怎么样才能做到这一点呢?这提到麦克斯韦的思想实验。

就比如在上图放进一个小人,小人在里面只需要做一件事,就是判断。他判断分子如果是从左边往右边走就不给通过,如果是从右往左走就给通过。就这么简单,只要这个小人一直在工作,随着时间的推移,它就会慢慢的全部集中到一边去。这不就熵减了吗。

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这里有个问题,到底这个小人做了什么事情,可以让一个系统自动自发的变得更加有序起来?

我们仔细看就会发现,这个小人他一直在做两件事情,就是感知和选择,精确一点就是正确的感知和正确的选择。只要不断得做好这两件事情,那么随着时间得推移就会变得越来越有序。

而它背后蕴含得哲理就是,感知和选择是可以让事物变得更加有序的

比如我们的大脑在日常生活中是混乱和无序的,每天脑中会闪过1.2万至6万个想法。这点就很像上图的容器,如果套用上面的思想实验,假设在大脑里面放一个小人,他负责每天判断我们的念头是什么,应不应该想它。经常这么做我们的大脑就变得有序起来。这就是论语里面讲的吾日三省吾身这个道理。

耗散结构

在观察一下这个小人做的事情,感知和选择是需要能量和信息的。

他去感知这个分子的运动状态还要去阻挡他,这两件事情都是需要能量的,而他要去判断哪个方向可以通过,就需要逻辑,这就是信息输入了。所以放入了这个小人之后,整个系统就从一个封闭系统变成一个开放系统。表面上看还是封闭系统,但实际我们给这个系统注入了能量和信息。

所以我们又得到一个新东西,就是这个世界上有这么一种系统,它能够不断地从外界输入能量信息和物质,然后自己可以不断的排出熵。这个东西就叫做耗散结构

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最典型的耗散结构就是河流,河流从上游注入水分子,而且水分子从高往低走还会带来能量,所以河流这个系统是永远不会腐败的,一直保持的动能和活力。

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而与它相对应的,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。

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流水不腐,因为流水是一个耗散结构。我们人体也是一个耗散结构,比如生物学上的新陈代谢,通过不断输入能量,信息和物质,让自己不断的从身体排出熵。

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耗散结构有一个很有趣的特点,比如河流,你每天看到他都是新的,因为它的水分子都是不一样的,有趣的是它千百年来都是同一条河流(旧的)。这个是一个哲学命题,释迦牟尼佛在两千多年前就跟波斯王探讨过这个问题。所以耗散结构这种神奇的东西,古往今来有很多智者都思考过。

它为什么神奇呢,因为它是一个动态平衡体,而不是一个静态平衡体。动态的意思是它一直在变的,但平衡的意思是一直保持着稳定形态的。

跟人一样其实我们每天都在变化,基本上人体每7年,大部分的细胞都会全部换过一遍。既然你身上大部分细胞都换掉了,那么你还是那个你吗?从细胞的层面上看,其实你已经不是以前的你了。

了解了耗散结构,了解了人是耗散结构这个原理,我们就能从生物学层面发现,人是可以彻底重塑自己的,只不过需要的时间比大多数人预想的长,大概是四到七年。不管现在是对自己多不满意,脱胎换骨这件事情是真的有可能发生的。永远不要给自己判死刑。

如何选择

了解完耗散结构,就可以解答下面两个问题。

如何选择城市? 如何选择公司?

这个两个城市和公司其实也是耗散结构,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不断从外界吸取能量和信息,能不断做出成绩,让自己变得越来越有序的城市和公司。

反过来,不要选择那种尽管现在很有成就,但是已经陷入自我封闭,自我感觉良好,拒绝跟外界进行信息和能量交换的城市和公司。

如果你进入这样的封闭系统,那么最大的问题就是不管现在它看起来有好,就算它能给你多安逸的生活,甚至是高工资,但是随着时间的推移,它一定会变得越来越糟糕。这是熵增定律决定的。

人体耗散结构

如何让人体这个耗散结构运作良好?人体耗散结构拆分如下:

输入端:求知,娱乐,食物,环境。 输出端:排泄物,负能量,负信息。

这个主流程上下联通,形成一个我们叫外循环的系统,另外还有内循环。

睡眠,运动,思考,活动 image-20240327185249011

这些因素都会不断循环,它会产生一些成果,然后反作用于输出端的那些要素。

比如输入端

求知它输入的是信息。 食物毫无疑问是物质。 娱乐其实是注入的是能量。 环境指的是家庭,朋友圈,工作氛围,城市等。

环境会综合影响信息和能量输入

比如输出端

排泄物就不多解释了。 负能量也好理解,不做解释。 负信息,如果说正信息是消除世界的不确定性,那么负信息就增加了世界的不确定性,比如撒谎,谣言这些。

那么我们应该怎么样运转好自己这个复杂的耗散结构呢?

虽然它很复杂,但策略不复杂,就是管吃不管拉,管睡不管醒,因上努力,果上随缘。

就是你睡的早,不可能起的晚。如果因都是对的,那么得到好的结果就是时间问题了。

所以说上面那张图,我们应该把焦点放在蓝色部分。对于红色部分的东西,我们应该采取接纳它们的存在。

如果你经常忍不住撒谎,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了。它需要被排泄出来。我们最容易犯的错就是无法接纳自己红色部分。产生大量的自责,自责很可能会阻止你继续排除熵。最终导致另外一个结果,就是身体发生病变。

反过来,我们应该源头去减少身体里面积累的熵,而不是产生了很多熵,却去压抑排解它们的过程。

这个原理也适用于,如果取得的是负成果,那么眼前不能只盯着这个负成果,去后悔,去懊恼,而是应该去释怀和接纳,然后盯着我们蓝色的部分去下功夫。

比如应该采取什么样的活动,怎样去思考做的够不够好,去运动,求知和娱乐方式是不是使得我们的身体减少了熵。这些才是使得我们产生正成果的概率。

选择的自由

如果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,但是一时半会也离开不了,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?

如下图,在一个封闭系统里面,你改变不了这个封闭系统本身的格局,但是你依然做好感知和选择这两件事,只要做好这两件事情,就可以使得整体的熵逐渐减少。

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《活出生命的意义》这本书写到这句话

你无法控制生命里会发生什么,但你可以控制面对困境时,你的情绪和行动,残酷的世界可以拿走你很多东西,唯独一样东西它永远拿不走,就是**选择的自由**。

还有爱比克泰德也说了相似的话:

如果我必须被流放,谁又能阻止我面带微笑,愉悦而且平静地离去呢?

这就是在极端的环境下的那种选择的自由。

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其实我们的人生选择的维度来看大概能分成三段

我们出生和刚刚独立的这一段,这一段我们能控制得事情确实不多。 第二个阶段就是我们开始独立了,可以选择的东西变得很多了,一旦和身边得人比较,就会有人停留在对人生第一个阶段得抱怨里出不来。 第三个阶段稳定态,就是找到了一份稳定得工作,可以干一辈子得工作,但有个隐含着一个潜在得危险,就是陷入封闭系统,不断得熵增。

所以这一切还是看个人得选择得结果,这个世界充满了辩证法。

那些热衷冒险的人,就应该多一点追求务实和安稳的态度。

而拥有稳定生活的人,就应该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。

不管怎么样都要记住再精致得封闭也会腐烂VS再简陋得耗散也会鲜活。

总结

《终身成长》这本书里面画了一张图,对于了耗散结构和封闭系统。

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他发现人有两种反应模式A模式和B模式,这两种模式日积月累之后就会使人生演变成完全不一样的两种结构。

耗散结构和封闭系统,具体而言就是它取决我们对很多小事情的第一反应。

日常生活中大多数人不是纯A和纯B,大家其实都会有这两种模式的融合,有的人A多一点,有的人B多一点。

随着时间的推移两种模式都会形成不断增强闭环,直到逐渐形成牢固的系统。

整体来说,A模式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。

选择B模式的人,总是伴随着更多痛苦,毕竟趋利避害是人的本能。所以A模式更加符合人性。

而在我们的人生中,构建耗散结构的过程,就需要不断的承担更多的痛苦,花精力去做一些逆人性的事情,所以这件事情落到实际,就会充满了困难。

正所谓知易行难就是这个道理。有时候觉得难,它并不是真的很难,而是因为我们没有掌握正确的方法论。

天下难事,必作于易。要把一件非常困难的事情做成,其实就是要把它拆成很小的一件又一件简单可执行的事情,然后一步一步的做。

注:学习笔记



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