人以負(fù)熵為食文/英子

fmdd · 發(fā)表于 2015-1-24 13:45:17

本帖最后由 fmdd 于 2015-1-24 15:17 編輯

人以負(fù)熵為食文/英子
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理工科學(xué)生應(yīng)該對(duì)“熵”的概念毫無(wú)壓力,，學(xué)文的朋友應(yīng)該也聽(tīng)過(guò),。初中的時(shí)候大家都學(xué)過(guò)熱力學(xué)第二定律,，它的一種簡(jiǎn)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(jué)學(xué)文會(huì)很有出息,，實(shí)際死在學(xué)理的半路上的那種,。）如果不是讀了《信息簡(jiǎn)史》,，我肯定不會(huì)如此眷顧這個(gè)概念，,？,，這個(gè)東西實(shí)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(jué)頓時(shí)來(lái)了，有木有,？）毫不夸張地說(shuō),，關(guān)于宇宙的起與滅，人類的生與死,， “熵”是不折不扣的主角,。: U4 G: R6 ^- N* ~" z! X0 R

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熵與熱力學(xué)第二定律
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熵是什么呢,？（下面開(kāi)啟嚴(yán)肅知識(shí)模式）“熵” 這個(gè)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模脕?lái)表示能量的不可用程度,。大家常見(jiàn)的表述是,，熵表示體系的混亂程度（或無(wú)序程度，或隨機(jī)性）,。既然是克勞修斯提出來(lái)的,，熵最早自然是伴隨熱力學(xué)現(xiàn)身的。這就不得不重點(diǎn)說(shuō)一下熱力學(xué)第二定律（對(duì)于物理總是不及格的人,，談?wù)摮踔形锢碇R(shí)是一種多么痛的領(lǐng)悟�,。袃煞N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(kāi)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,。科學(xué)家認(rèn)為這兩種表述是完全等價(jià)的,，證明請(qǐng)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）( V. ?) ^7 P" C5 N
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熱力學(xué)第二定律是個(gè)真命題嗎？大家知道,，這年頭已經(jīng)很少有什么東西是絕對(duì)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(shuō)：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,。/ {% b/ {% q/ Y6 u( {2 X
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麥克斯韋妖: |9 T. P c1 @3 U/ l0 B

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哎呀,，這位麥老兄一開(kāi)始可不是這么想的，開(kāi)始他對(duì)熱力學(xué)第二定律的態(tài)度那絕對(duì)是質(zhì)疑,、質(zhì)疑,，再質(zhì)疑。他甚至變出一只妖精來(lái)“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(gè)假想實(shí)驗(yàn)的存在物，它好似一個(gè)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(kāi)；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(guò)程,。不得了啊,，好讓人激動(dòng)啊，你我雖然不是物理學(xué)家,，但一想到若真存在這樣一個(gè)“無(wú)限敏銳的感官存在物”,，那也會(huì)激動(dòng)得忘記穿鞋而到大街上狂奔的！這不正是人類夢(mèng)寐以求的嗎,？雨滴會(huì)從地面飛回云里,，人們會(huì)從墳?zāi)棺呋負(fù)u籃……
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熱寂 S: \1 o' I* C2 j! P

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熵在宇宙學(xué)中也掀起了軒然大波�,！盁峒拧甭�(tīng)過(guò)嗎,？沒(méi)聽(tīng)過(guò)沒(méi)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(yùn)的一種假說(shuō),，是根據(jù)熵增原理推出來(lái)的。毫無(wú)疑問(wèn)我們可以把宇宙看成一個(gè)孤立系統(tǒng),，那么根據(jù)熱力學(xué)第二定律,，宇宙的熵就會(huì)隨著時(shí)間的流逝而增加，直到達(dá)到某個(gè)最大值,，這時(shí)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(shuō)宇宙歸于靜止和死寂的狀態(tài),。聽(tīng)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�,�,！$ \5 @) k4 ]; z% c/ K$ Z/ z
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等等，你可能想問(wèn),，麥克斯韋妖是否真的存在,？熱寂說(shuō)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(duì)不會(huì)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,。
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生命在于負(fù)熵% ?4 K5 ~4 [* \, `
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其實(shí)最key的point是熵跟生命糾纏到一起了，這聽(tīng)起來(lái)簡(jiǎn)直酷斃了,。人類自從有了意識(shí),，就對(duì)生命充滿敬畏，同時(shí)無(wú)時(shí)無(wú)刻不想揭開(kāi)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(gè)講座來(lái)試探性地回答這個(gè)問(wèn)題。后來(lái),，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(dòng)的效果,。話說(shuō),，薛定諤的這本書引發(fā)了一場(chǎng)生物學(xué)革命，開(kāi)出了好一朵燦爛的花兒,，名字叫“分子生物學(xué)”,。
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埃爾溫·薛定諤
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薛定諤在這本書中提出了一個(gè)驚人的觀點(diǎn)：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,。”當(dāng)無(wú)生命的孤立系統(tǒng)處于均勻一致的環(huán)境中時(shí),，其中的運(yùn)動(dòng)最終會(huì)趨于靜止,，溫度趨于均勻一致，化學(xué)反應(yīng)最終也會(huì)停止,，也就是達(dá)到了熵的最大化,。無(wú)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(lái),，所有的生命都有一個(gè)終點(diǎn),，那就是死亡。好,，且說(shuō)人吧,，每個(gè)人熵最大化的狀態(tài)便是死亡（由熵談?wù)撍劳鲆彩莻€(gè)有意思的話題，好吧,，這里且不說(shuō)）,。因而,，人在生命期限內(nèi)，一直保持不穩(wěn)定的狀態(tài),，對(duì)抗熵增加,。* D9 h) Q/ r: x7 A
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對(duì)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(jí)的汲取秩序也就是一個(gè)人要存活，要從周圍獲取食物,，說(shuō)白了,，你得吃，這是生理需求,。那高級(jí)的汲取秩序是什么,？你要增加自身的技能，長(zhǎng)見(jiàn)識(shí),，在跟他人和社會(huì)的交往中獲益,，說(shuō)白了，這是馬斯洛的各種高級(jí)需求,�,？梢院�(jiǎn)單地認(rèn)為，對(duì)抗熵增加需要付出智慧,，而這是人類生存的根本,。9 ^1 ` |9 ]1 z, `# u3 r
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其實(shí)這里還有一個(gè)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(jià),。中間其實(shí)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(duì)不起,，我數(shù)學(xué)也沒(méi)學(xué)好,。
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（下面開(kāi)啟胡言亂語(yǔ)模式）從“人以負(fù)熵為食”我得出一個(gè)非常俗氣的結(jié)論，如果一個(gè)人什么都不做,，熵就會(huì)增加,，用一句大白話表示就是：你的德智體美勞會(huì)全面下降，你正以前所未有的正加速度沖向死亡的終點(diǎn),。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(diǎn)負(fù)熵吧！（結(jié)束）+ g" M V, m. g& l2 X8 B9 s( K

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最后,，其實(shí)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(lái)著~~~
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有一種追捧，發(fā)自內(nèi)心1 N% Q+ O# G/ S4 y+ ?( K

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讀書的過(guò)程中非常驚喜,，神經(jīng)緊繃,，邊讀邊暗自感嘆作者的知識(shí)廣博、語(yǔ)言幽默含蓄,、見(jiàn)解深刻獨(dú)到,，并且在讀完的時(shí)候還帶有一副意猶未盡以及稍顯傷感的神態(tài)，怎么就沒(méi)了,？你明明想看到更多,！這樣的書不常有，《信息簡(jiǎn)史》算一本,。! ]" Y5 t) z' M! s