熵增定理,如何改变我们的世界观

熵,最早在1865年由德国物理学家克劳斯修提出,用以度量一个系统的内在混乱程度,可以理解为系统中的无效能量。能量转换总是会产生熵,如果是封闭的系统,所有能量最终都会变成熵。

什么是熵增定理

熵增定理,适用于万事万物的自然规律,可以用来指导生活的方方面面。这篇文章,我就来谈谈,为什么你应该懂得熵是什么,它可能会改变你的世界观。

熵增定理:在一个孤立系统里,如果没有外力做功,其总混乱度(熵)会不断增加。

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)

为了理解熵,必须讲解一点物理学知识。19世纪,物理学家开始认识到,世界的动力是能量,并提出“能量守恒定律”,即能量的总和是不变的,但是能量无法百分百的转换,一开始物理学家认为是技术水平不高导致的,但后来发现,技术再进步,也无法将能量的损耗降到零。他们就将那些再能量转换过程中浪费掉的、无法再利用的能量称为熵。

熵,最早在1865年由德国物理学家克劳斯修提出,用以度量一个系统的内在混乱程度,可以理解为系统中的无效能量。能量转换总是会产生熵,如果是封闭的系统,所有能量最终都会变成熵。

举一个比较直观的例子,一间没人照料的屋子(孤立系统)只会越来越脏,因为在没有外界参与(无外力做功)的情况下,屋子里的每一粒灰尘会自发地掉落在地板上,经过日积月累平铺成一层灰。

如果不施加外力影响,事物永远向着更混乱的状态发展。

熵增定理如何改变我们的世界观

为什么”世间好物不坚牢,彩云易散琉璃脆”?就是因为事物维持美好的状态是需要能量的,如果没有能量输入,美好的状态就会结束。

人类社会并非一定会变得更进步、更文明。相反地,人类如同宇宙的其他事物一样,常态和最终命运一定是变得更混乱和无序。过去五千年,人类文明的进步只是因为人类学会利用外部能量(牲畜、火种、水力等等)。越来越多的能量注入,使得人类社会向着文明有序的方向发展。

工业革命以后,人类社会的进步速度加快了,变得更加先进有序,消耗的能量也指数级地增长:水力不够了用煤炭,煤炭不够了用石油,石油不够了用核能。能量消耗越大,就会产生越多的熵。因此,人类社会始终处于一种矛盾状态:整个社会变得更加有序和严密的同时,无序和混乱也在暗处不断滋长。

我们只是依靠更大的能量输入,在压制熵的累积。不断增加的熵,正在各种方面爆发出来:垃圾污染、地球变暖、土地沙化、PM2.5、物种灭绝……甚至心理疾病、孤独感和疏离感的暴增,我认为都是熵的增加对人类精神造成的结果。

我们需要能量,让世界变得有秩序,但这样是有代价的。物理学告诉我们,没有办法消除熵和混乱,我们只是让某些局部变得更有秩序,把混乱转移到另一些领域。

人类社会正在加速发展。表面上,我们正在经历一个减熵过程,一切变得越来越有秩序,自动化带来了便捷。但是,能量消耗也在同步放大,为了解决越来越多的熵,我们不得不寻找更多的能量,这又导致熵的进一步增加,从而陷入恶性循环。

迄今为止,人类一直能够找到足够的能量,解决熵带来的混乱。但是,这种解决方式正变得捉襟见肘。如果我们继续像现在这样加速发展,那么终有一天会出现能量缺口,地球上的能量不足以解决熵,那时一切就会发生逆转,仿佛细小的裂缝演变成巨大的雪崩,秩序开始崩塌,世界走向混乱。

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