人以負(fù)熵為食 文/英子9 w7 X9 U8 v' Y# p
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理工科學(xué)生應(yīng)該對“熵”的概念毫無壓力，學(xué)文的朋友應(yīng)該也聽過,。初中的時候大家都學(xué)過熱力學(xué)第二定律,，它的一種簡單表述為“孤立系統(tǒng)的熵值永不減少”。（閑話：我把自己歸入半文半理類，大概就是自我感覺學(xué)文會很有出息,，實際死在學(xué)理的半路上的那種,。）如果不是讀了《信息簡史》，我肯定不會如此眷顧這個概念,，,？，這個東西實在是太驚人了,，你一呼一吸,、一顰一笑之間竟是滿滿的熵。（高大上的感覺頓時來了,，有木有,？）毫不夸張地說，關(guān)于宇宙的起與滅,，人類的生與死,， “熵”是不折不扣的主角。
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熵與熱力學(xué)第二定律
熵是什么呢,？（下面開啟嚴(yán)肅知識模式）“熵” 這個詞兒是由熱力學(xué)主要奠基人之一魯?shù)婪颉た藙谛匏故状翁岢龅�,，用來表示能量的不可用程度。大家常見的表述是,，熵表示體系的混亂程度（或無序程度,，或隨機(jī)性）。既然是克勞修斯提出來的,，熵最早自然是伴隨熱力學(xué)現(xiàn)身的,。這就不得不重點說一下熱力學(xué)第二定律（對于物理總是不及格的人，談?wù)摮踔形锢碇R是一種多么痛的領(lǐng)悟�,。�,，它有兩種表示：一種是克勞修斯版本，不可能把熱量從低溫物體傳遞到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響,；另一種是開爾文版本,，不可能從單一熱源吸收能量，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響,�,？茖W(xué)家認(rèn)為這兩種表述是完全等價的，證明請參觀維基百科,。加入熵的概念,，并推廣到更一般的意義上，熱力學(xué)第二定律可以概括為：宇宙的熵恒增,。（模式關(guān)閉）# B% k1 M" F: C& {0 }
熱力學(xué)第二定律是個真命題嗎,？大家知道,，這年頭已經(jīng)很少有什么東西是絕對真理了，自從20世紀(jì)初物理界那些驚人的發(fā)現(xiàn)之后,，經(jīng)典物理學(xué)得出的結(jié)論基本都只能在概率意義上成立了,，但這不妨礙它成為基本的科學(xué)定律。正如麥克斯韋所說：熱力學(xué)第二定律等同于真理的程度與下述命題等同于真理的程度相同——把一杯水倒入大海之后,，就不可能再取回同一杯水,。
麥克斯韋妖
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哎呀，這位麥老兄一開始可不是這么想的,，開始他對熱力學(xué)第二定律的態(tài)度那絕對是質(zhì)疑,、質(zhì)疑，再質(zhì)疑,。他甚至變出一只妖精來“恐嚇” 大家,，這就是名垂千古的“麥克斯韋妖”。 麥克斯韋妖是麥克斯韋提出的一個假想實驗的存在物,，它好似一個身手敏捷的小妖精,，在不需要做功的情況下，能將密閉容器中混合均勻的A,、B分子神奇般地分開,；能將常溫鐵棒的一端變得滾燙，而另一端變得冰冷,；能將食鹽溶液分為食鹽顆粒和清水……總之,，可以反轉(zhuǎn)正常的擴(kuò)散過程。不得了啊,，好讓人激動啊,，你我雖然不是物理學(xué)家，但一想到若真存在這樣一個“無限敏銳的感官存在物”,，那也會激動得忘記穿鞋而到大街上狂奔的,！這不正是人類夢寐以求的嗎？雨滴會從地面飛回云里,，人們會從墳?zāi)棺呋負(fù)u籃……. }$ \. {; s d; z. @1 j
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熱寂
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熵在宇宙學(xué)中也掀起了軒然大波,。“熱寂”聽過嗎,？沒聽過沒關(guān)系,，猜猜就知道什么意思了。熱寂（heat death）是關(guān)于宇宙終極命運的一種假說,，是根據(jù)熵增原理推出來的,。毫無疑問我們可以把宇宙看成一個孤立系統(tǒng)，那么根據(jù)熱力學(xué)第二定律,，宇宙的熵就會隨著時間的流逝而增加,，直到達(dá)到某個最大值，這時候宇宙中其他有效能量已經(jīng)全數(shù)轉(zhuǎn)化為熱能,，所有物質(zhì)的溫度達(dá)到熱平衡,，也就是說宇宙歸于靜止和死寂的狀態(tài)。聽完一身冷汗呢,，有木有,？生命消散，所有能量交換都stop了,，這是一條徹頭徹尾的黃泉路�,。�* G4 B! v5 z, G
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等等,，你可能想問,，麥克斯韋妖是否真的存在？熱寂說真的代表宇宙的盡頭嗎,？本著嚴(yán)肅的科學(xué)素養(yǎng),，我絕對不會告訴你答案，破壞你在燈火闌珊處找到答案后回眸一笑的愜意,。3 J: k8 F' Z2 e
生命在于負(fù)熵
其實最key的point是熵跟生命糾纏到一起了,，這聽起來簡直酷斃了。人類自從有了意識,，就對生命充滿敬畏,，同時無時無刻不想揭開生命的面紗——生命究竟是什么？這可不光是生命科學(xué)家的事兒,，就連大名鼎鼎的量子物理學(xué)家埃爾溫·薛定諤都要專門搞個講座來試探性地回答這個問題,。后來，薛定諤根據(jù)講座內(nèi)容整理了一本小書,，叫《生命是什么》,，是一本相當(dāng)搶手的科普讀物呢！不服不行,，牛人就是牛人,，業(yè)余性地研究一下下都能有如此轟動的效果。話說,，薛定諤的這本書引發(fā)了一場生物學(xué)革命,，開出了好一朵燦爛的花兒，名字叫“分子生物學(xué)”,。% u& Q# w. n3 x; K; f4 c5 b2 v0 ~
埃爾溫·薛定諤
薛定諤在這本書中提出了一個驚人的觀點：生物體以負(fù)熵為食,。他認(rèn)為：“新陳代謝的本質(zhì)是，生物體成功地使自己擺脫在其存活期內(nèi)所必然產(chǎn)生的所有熵,�,！碑�(dāng)無生命的孤立系統(tǒng)處于均勻一致的環(huán)境中時,，其中的運動最終會趨于靜止，溫度趨于均勻一致,，化學(xué)反應(yīng)最終也會停止,，也就是達(dá)到了熵的最大化。無生命的和有生命的系統(tǒng)總有一些特征驚人地相似,，以目前的技術(shù)看來,，所有的生命都有一個終點，那就是死亡,。好,，且說人吧，每個人熵最大化的狀態(tài)便是死亡（由熵談?wù)撍劳鲆彩莻�有意思的話題,，好吧,，這里且不說）。因而,，人在生命期限內(nèi),，一直保持不穩(wěn)定的狀態(tài)，對抗熵增加,。
對抗熵增加也就意味著人要讓自身變得有序,，怎么辦？從環(huán)境中汲取秩序,。低級的汲取秩序也就是一個人要存活,，要從周圍獲取食物，說白了,，你得吃,，這是生理需求。那高級的汲取秩序是什么,？你要增加自身的技能,，長見識，在跟他人和社會的交往中獲益,，說白了,，這是馬斯洛的各種高級需求�,？梢院唵蔚卣J(rèn)為,，對抗熵增加需要付出智慧，而這是人類生存的根本,。$ U) T9 O8 C; {
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其實這里還有一個非常大膽的結(jié)論：人以信息為食,。不知道可否證明“人以負(fù)熵為食”與“人以信息為食”完全等價。中間其實有一條證據(jù)是“信息是負(fù)熵”（維納）,，這能作為充要條件嗎,？對不起,，我數(shù)學(xué)也沒學(xué)好。
（下面開啟胡言亂語模式）從“人以負(fù)熵為食”我得出一個非常俗氣的結(jié)論,，如果一個人什么都不做,，熵就會增加，用一句大白話表示就是：你的德智體美勞會全面下降,，你正以前所未有的正加速度沖向死亡的終點。嗯,，一般人可能不愿意這么坐以待斃,！思考也罷，攝取信息也罷,，產(chǎn)生點負(fù)熵吧�,。ńY(jié)束）
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最后，其實麥克斯韋妖和熱寂都是可以破滴,，自己找書看吧,！書的名字它就叫，就叫,，就叫什么來著~~~# Y, t8 V5 L4 j3 |" t" C9 s% w
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有一種追捧,，發(fā)自內(nèi)心8 }, Y+ }. [& I) B: R
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讀書的過程中非常驚喜，神經(jīng)緊繃,，邊讀邊暗自感嘆作者的知識廣博,、語言幽默含蓄、見解深刻獨到,，并且在讀完的時候還帶有一副意猶未盡以及稍顯傷感的神態(tài),，怎么就沒了？你明明想看到更多,！這樣的書不常有,，《信息簡史》算一本。
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