科学界的第一法则
热力学第二定律,即“熵增定律”是现代物理学的基石,正如爱因斯坦评价的那样,“熵理论对整个科学来说是第一法则”。
熵的概念是如此重要和基本,后来被广泛应用于信息论、控制论、概率论、数论、天体物理、生命科学等领域。
熵的概念初听起来很费解,其现象却每天发生在我们身边。你一定听过一个词,叫破镜难圆。也就是说,一面镜子掉碎了,是不会再回到完好如初的状态。镜子完好的状态就是有序的状态,碎掉的状态是无序的状态。而熵增说的就是有序总是趋向于无序,而不可逆。也就是说,如果我们看到一个视频,是一面镜子打破了,会觉得很正常。而如果这个视频倒过来播放,碎了镜子回到了完整的状态,我们就会觉得不真实。同样的,一滴墨水滴到一杯清水中,也会墨水与清水分离的有序态,逐步变为墨水与清水混合均匀的无序态。
从刚才讲述中,你可能已经注意到了:熵增代表了自然界的发展方向,也就是定义了时间流逝的方向。这不是件小事,在熵增理论之前,科学上的规律与方程都是对称可逆的,也就是正方向也行,反方向也说得通。可真实的生活经验告诉我们,事物的发展是有方向性的。直到熵增理论出现,在科学上才有时间方向的体现。
在整体熵增的趋势下,局部是有熵减的。
比如生命就是一种负熵现象。人的生命从一个受精卵开始,不断分裂成长,形成了一个婴儿。婴儿会进一步成长,身体会长高,头脑会长大,骨骼会变得坚硬。人不断从外界摄取资源,将有序内化,保持生命的活力。而个人终究是没能持续抵抗住无序,随着年老,人的头发变得稀疏,肌肤变得松驰,骨骼变得疏松。人的无序程度一天天在增加,有序的肌体不断走向无序的深渊,直到有天再也维持不住生命的活力。
社会的发展也惊人的相似。总是以负熵开始,财富资源不断的集中化,导致阶层分化。少量的人掌握了社会的大量财富。而且在自由程度更高的社会,这个集中的过程常常更加迅速。阶层分化与贫富不均,会逐步激化社会的矛盾,让社会的稳定性越来越微妙。直到社会出强制性的政策,对财富进行重新分配,控制住贫富差距的进一步扩大。或者,是通过暴力革命,通过混乱残酷的方式,让集中有序的状态重新变得平均无序化。这个过程在历史当中,总是周期性的发生。
局部的熵减是否违背熵增原理呢?不会。因为局部的熵减并没有使得整体的熵减,反而会进一步加速整体的熵增。
熵增原理的应用领域还在进一步拓展。为了研究不确性的复杂巨系统,有人受热力学第二定律的启发,在复杂系统中定义分布及其信息熵,利用信息熵增的思想研究复杂系统的演进,利用信息论中的模型和算法研究复杂系统的表达。有理由相信,信息熵和信息论的思想可以用来描述和刻画整个世界的发展和演化,也许对整个世界来说是第一法则。
最后,用爱因斯坦对热力学的评价作为结束。
一个理论,如果它的前提越简单,而且能说明各种类型的问题越多,应用的范围越广,那么它给人们的印象就越深刻。因此,经典热力学给我留下了深刻的印象。经典热力学是具有普遍内容的唯一物理理论。我深信在其基本概念适用的范围内是绝不会被推翻的。
改变人生的成功法则
“忘恩负义”只得益于一时,却会永远失信于人。切忌过河拆桥,过河拆桥会断了自己的后路。 15.凡事要留有余地 每一个人都会在自己的生命旅程中,遭遇到完全不同的“三种人”。第一种是能够理解、欣赏和器重自己的人;第二种是曲解、中伤甚至排斥自己的人;第三种人是与自己毫无关系、无关痛痒的人。第一种人...
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伦敦版上,这篇论文瞬间让他名声大噪。1958年,他的著作正式出版,因其深度和广度,迅速在全球范围内引起了广泛的关注。该书被翻译成多种语言,长时间占据美国畅销书排行榜的首位,他的讲座则总是座无虚席,深受听众喜爱。帕金森这个名字,因此与那个法则紧紧相连,成为了一段不可忽视的学术传奇。
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72、50、49,数量决定运算力量?解读量子进制的背后涵义
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