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熵和熱力學第二定律,對我們生活有什麼啟發?

熵和熱力學第二定律,對我們生活有什麼啟發?

熵的概念

熱力學第二定律和熵實際上對指導我們生活有著巨大的價值。瞭解熵的原理可以為我們生活中很多問題提供思考框架,比如說,為什麼挺直腰就可以集中精神?為什麼運動很重要?為什麼好音樂就能改善我們的生活?

舉一個例子來講熵的概念。假設有兩個容器,一個容器裡面裝了熱水,另一個容器裡裝了冰塊,根據物理學常識,熱水這邊的分子排列更鬆散,分子可能的狀態數比較多;而冰塊這邊分子排列很緊密,只有一種狀態。

熵和熱力學第二定律,對我們生活有什麼啟發?

再舉一個生活中的例子。假設兩種擺放傢俱的方法,紅色這邊是沒有規則隨便放,藍色這邊則是按照一定規則來放,比方說,檯燈一定要放在桌子上面,床和床頭櫃要放在一起,很明顯,紅色這邊更亂,狀態數較多,而藍色一邊給人的直觀感受更整潔,狀態數較少。

熵和熱力學第二定律,對我們生活有什麼啟發?

其實,熵呢其實就是一個數值,這個值與事物的狀態數成正比。

假設一堆磚頭,在地上有兩種放法,左邊放為成金字塔形,右邊隨意放。左邊按規則擺放的狀態數只有一種,熵少,更加有序;而右邊隨意放的一側可能的狀態數更多,熵就更多,更混亂。

熵和熱力學第二定律,對我們生活有什麼啟發?

這個例子套用在在我們生活中意味著,如果隨波逐流,一個普通人的人生更大可能是混亂的在這個世界上,混亂才是常態,而有序是需要刻意營造的。

回過頭,我們再看文章一開始提出的問題?

為什麼挺直腰可以集中精神?因為挺直腰代表著更少的狀態數,代表了更小的熵,也代表了更有序的狀態;放鬆的時候,可以站著、躺著、坐著,狀態數就多了,熵就增大了,也就更混亂了,我們也就更容易走神了。

熵和熱力學第二定律,對我們生活有什麼啟發?

熵與時間的關係

熵和時間也有著緊密的關係,根據熵增定律,在封閉系統中,熵會隨著時間而增加,比如一棟年久失修的房子會破敗,一輛在路邊停了很久的單車會生鏽。為什麼會產生這種現象,我們先來理清一個概念,封閉系統。廣義的封閉系統可以理解為一個和外界隔絕的,不交流的系統。

用一個簡單的模型來表示,一個封閉的容器,容器裡面有空氣分子,分子分成左邊和右邊,最開始的時候,假設空氣分子會全部集中在左邊,隨著時間的推移,左邊的分子會移動到右邊,最終,分子會逐漸達到一個平均化的狀態,那麼容器裡的熵是變大了還是變小了呢?

熵和熱力學第二定律,對我們生活有什麼啟發?

我們來回憶一下定義,熵和狀態數成正比。同樣的分子,在兩倍空間下隨機分佈的位置就更多了,換句話說,可以隨機產生的狀態數就更多了,狀態數越多,熵越大,在這個實驗裡,隨著時間的推移,系統會變得越來越無序。

但這個現象和我們觀察人類活動的直觀感受並不一樣。人是隨著時間不斷進化的,但我們並沒有變得更加野蠻或者混亂,反而科技文明在不斷髮展,這個怎麼解釋?

在什麼情況下,熵會隨著時間而減小呢?

這就要提到麥克斯韋的思想實驗,還是上面空氣分子的例子(如果一個封閉容器中,空氣分子是左右兩邊均勻分佈的,如何使得右邊的空氣分子全部集中到左邊,使之變的更有序呢?)

當時麥克斯韋做了這樣一個實驗,就是在這個封閉系統裡面,放進去一個小人,這個小人只做一件事情,就是判斷,判斷什麼?如果分子是從左邊往右走就不給透過,如果是從右邊往左邊走,就給透過。

熵和熱力學第二定律,對我們生活有什麼啟發?

因為分子是一直在自由移動的,只要這個小人一直在工作,隨著時間的推移,這些分子就會滿滿的集中到左邊去。這不就是熵減了嗎?

這個簡單的思想實驗,實際上在19世紀造成了非常大的轟動,它裡面蘊含了一個深刻的哲理,就是到底這個小人做了什麼事,可以讓一個系統自發變得有序起來?

其實我們仔細看就會發現,這個小人他一直在做兩件事情,就是感知和選擇,只要他能不斷做好這兩件事情,那麼隨著時間推移,整個系統就會變得越來越有序。這背後蘊含的哲理就是感知+選擇可以使事物變得更有序。

比如我們的大腦,其實一個正常人的大腦在日常生活中是混亂和無序的,美國國家科學基金會曾經發表過一篇文章,發現普通人每天腦海中會閃過1.2萬到1.6萬個想法,這就很像上邊講到的那個分子隨機運動的容器。

熵和熱力學第二定律,對我們生活有什麼啟發?

如果套用上邊的思想實驗,在大腦裡放一個小人,他就負責判斷我們的念頭是什麼,我們應不應該想他,只要經常這麼做,就可以使我們的大腦變得有序起來,就像論語裡吾日三省吾身這個道理。

耗散結構

接下來,讓我們更深一層的去探究這個小人,小人每一次的感知和選擇,是需要能量和資訊的。感知分子的運動狀態,並且去阻止它,這兩件事情都是需要能量的;而判斷哪個方向能透過,哪個方向不能透過又是需要邏輯的,這個就是資訊輸入。

所以,放了這個小人之後,整個系統就從一個封閉系統變成了一個開放系統。儘管表面上看,它還是與外界隔絕的,但實際上,我們給這個系統注入了能量和資訊。

所以,我們又得到一個新的東西,就是能夠不斷從外界輸入能量資訊和物質的系統,然後自己又可以不斷排除熵,這個東西就叫做耗散結構。

熵和熱力學第二定律,對我們生活有什麼啟發?

最典型的耗散結構就是河流,河流從上游注入水分子,水分子從高往低走,還會帶來能量,所以河流這個系統,它永遠不會腐敗,一直保持著動能和活力。人體的運動方式也比較相似,就是一方面不斷輸入能量、資訊和物質,另一方面不斷的排出熵。

耗散結構有一個很有趣的特點,比方說河流,你每一天看到它,它都是新的,因為它的水分子都是不一樣的,但是它千百年來又都是同一條河流。古往今來很多智者都探討過耗散結構這種神奇的結構,它神奇的地方在於它是一個動態平衡體,動態指的是一直在變化,平衡指的是能夠一直保持穩定形態。

熵和熱力學第二定律,對我們生活有什麼啟發?

人也是這種動態平衡體,其實我們每天都在變化。大腦裡邊的海馬體每天都會新生出700多個神經元,我們的面板每28天就會更新一次,紅血球大概四個月會更新一次,肝臟5個月會更新一次,骨骼大約7年會更新一次,基本上人體每七年大部分細胞都會換過一遍,那既然身上大部分細胞都換掉了,你還是你嗎?從細胞層面上,其實你已經不是原來的你了。瞭解了耗散結構的原理,我們會發現在物理層面人真的是可以徹底重塑自己的。

那麼耗散結構,對於我們生活中的實際問題有什麼啟發呢?比如如何選擇城市?如何選擇公司?城市和公司其實也是耗散結構,我們要選擇那種效率更高,運轉更良好的耗散結構,加入那種能夠不斷從外界獲取能量和資訊,然後不斷做出成績,讓自己不斷變得越來越有序的城市和公司。反過來不要選擇那種目前有所成就,但已經陷入自我封閉,自我感覺良好,拒絕與外界進行資訊和能量交換的城市和公司,如果你進入了這樣的封閉系統,最大的問題就是不管當下看起來有多好,多安穩的生活,多高的工資,隨著時間推移,它一定越變越糟糕,這是熵增定律決定的。

下面我們再次回到人體的耗散結構,人體這個運轉結構,仔細拆分一下,輸入端有求知、食物、娛樂、環境;輸出端有排洩物、負能量、負資訊等,簡單來說一下負資訊,負資訊是相較於正資訊而言的,如果說正資訊是消除世界的不確定性,負資訊則是增加了世界的不確定性,比方說撒謊、謠言,或者是胡思亂想,這都是負資訊的一種展現,因為它會干擾我們的生活,增加世界的無序性。

熵和熱力學第二定律,對我們生活有什麼啟發?

瞭解了人體這個耗散結構,我們應該如何執行好自己這個複雜的耗散結構呢?總結為一句話因上努力,果上隨緣,即管吃不管拉,管睡不管醒,如果你睡的早,那麼你不可能起的晚,如果你因都是對的,那麼得到好的結果就是時間的問題了,也就是說,這張圖裡我們應該把焦點全部放在藍色的部分,對於紅色的部分我們直觀接納就好了。

但是生活中經常存在一種現象,就是我們經常忍不住撒謊抱怨或者胡思亂想有拖延症,實際上這是因為我們身體裡的熵太多了,它需要被排洩出來。人最容易犯的錯誤就是無法接納自己的紅色部分,產生大量的自責,自責則會阻止你繼續排出熵,最終導致另外一種結果,就是負面的東西長期無法排洩,積聚在身體裡,時間一長,導致身體發生病變。

反過來,我們應該從源頭減少身體裡積累的熵,而不是產生了很多熵,而去壓抑他們排出的過程。如果我們取得的是負成果,那我們不能只盯著這個負成果去後悔、去懊惱,而是應該釋懷和接納,然後盯著輸入端去下功夫,比如我們應該採取什麼樣的行動,我們的睡眠、運動、思考做的好不好,我們的求知、娛樂方式是不是使我們身體減少了熵,這些才是產生正成果的核心原因。

熵和熱力學第二定律,對我們生活有什麼啟發?

再問一個更殘酷的問題,如果我們已經被困在一個封閉系統裡怎麼辦?比如我們不喜歡自己的城市,甚至有一份不滿意的工作,但是一時半會也離開不了,我們被限定在一個相對封閉的系統裡面,我們還怎麼過好接下來的日子?

答案是如果改變不了這個封閉系統本身的格局,但還可以做好感知和選擇這兩件事情,只要持續做好這兩件事情,就可以使得整體的熵逐漸減少。

舉一個非常極端的例子,著名心理學家Viktor Frank在納粹集中營的故事。Viktor在二戰的時候,被關進了奧斯維辛集中營關了三年,當時這個集中營裡的每28人只有一個人能夠活下來,他的父親、母親、妻子、哥哥身邊幾乎所有人全部死在集中營裡,而身邊沒有死的人,精神也幾乎失常了。

但就是在這樣的環境中,他卻發現了一種方法,可以一直保持頭腦清醒,身體健康,這個東西是什麼呢?就是選擇的自由,他書裡有這樣的一句話,你無法會控制生命裡會發生什麼,但是你可以控制面對困難時,你的情緒和行動,殘酷的世界可以拿走你很多東西,唯獨有一樣東西永遠也拿不走,就是選擇的自由,正如古羅馬哲學家愛比克泰德,他在中年被剝奪了所有的財產,然後被逐出羅馬,被流放的時候,他是這麼對他朋友說的,如果我必須被流放,誰又能阻止我面帶微笑,愉悅而平靜的離去呢!

心理學家Carol Dweck寫的終身成長裡面畫了一張圖,對應耗散結構和封閉系統,他發現人有兩種反應模式,A模式和B模式,這兩種模式日積月累之後就會使人生演變成完全不同的兩種結構,耗散結構和封閉系統。

熵和熱力學第二定律,對我們生活有什麼啟發?

具體而言就是,它取決於我們對很多小事情的第一反應,比如說遇到挑戰的時候A思維模式傾向於逃避,覺得挑戰很煩,但B模式第一時間是興奮,會試著迎接這個挑戰,日常生活中,大多數人不是純A或者純B,大家其實都會有這兩種模式的結合,但有的人A多一點,有的人B多一點,但是隨著時間的推移,兩種模式就會形成不斷增強的閉環,直到逐漸形成牢固的系統。

整體來說,其實A模式一直不斷拒絕資訊和能量的輸入,而B模式一直在強迫自己接受更多的能量和資訊。所以選擇B模式,通常會伴隨著更多痛苦,畢竟趨利避害是人的本能,所以A模式其實更符合人性。在我們的人生中,構建耗散結構的過程,就是要不斷承擔更多的痛苦的,花精力去做一些逆人性的事情,所以把這件事情落到實際就會充滿了困難,正所謂知易行難就是這個道理。

參考內容-bilibili林超:給年輕人的跨學科通識課,如有侵權,請聯絡刪除!

分類: 家居
時間: 2021-11-24

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