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熵:一种新的世界观

 成中行 2023-03-19 发布于山西

请允许我直接用「克里米·里夫金」在1980年出版的书名《熵:一种新的世界观》直接作为今天文章的主题,浅显的聊聊我对熵的理解。

熵的起源

德国物理学家克劳修斯于1865年提出熵(德语:Entropie;英语:entropy)的概念。1923年,德国科学家普朗克到中国讲学用到entropy这个词,胡刚复教授翻译时灵机一动,把“商”字加火旁来意译“entropy”这个字,创造了“熵”字,因为熵S是Q(热量)除以T(温度)的商数。

“熵”的希腊语:εντροπια,其原意为“内向”,亦即“一个系统不受外部干扰时往内部最稳定状态发展的特性”。

以上内容在「维基百科」可以很容易查询到。

我知道这个词,但我讨厌它

从小到大,尤其在初高中学了物理后,哪怕学了力学第二定律(又称熵增定律,克劳修斯表述为:热量不能自发地从低温物体转移到高温物体),这个直接和熵有关系的定律,也始终没彻底搞明白这玩意到底是什么东西?只听到身边有人不断地在提及“熵增”,“熵减”,自己也是朦朦胧胧地大概知道“能量转换总是会产生熵,如果是封闭系统,所有能量最终都会变成熵”。除了这些,我想,内心深处是无比的讨厌这个名词。

长大后,我渐渐明白了熵的意义

后来慢慢地看了一些乱七八糟的书,对熵也渐渐地有了更深刻的理解。

  • 初窥“熵”

熵的初期理解,可以认为是在能量转换过程中浪费掉的、无法再利用的能量。这怎么理解呢?

能量转换的时候,大部分能量会转换成预先设定的状态,比如热能变成机械能、电能变成光能;但还有一部分能量会生成新的状态(类比细胞突变),这部分能量就是熵。

由于状态不同,所以很难利用,除非外部注入新的能量,专门处理熵。简言之,能量转换会创造出新的状态,熵就是进入这些状态的能量。

  • 复探“熵”

我们经常说,熵就是系统的混乱度,熵越大,系统就越混乱,这怎么理解呢?

状态多,就是可能性多,表示比较混乱;状态少,就是可能性少,相对来说就比较有秩序。

因此,另一种表达就是:能量转换会让系统的混乱度增加,熵就是系统的混乱度

  • “熵”的意义

如果不施加外力影响,事物永远向着更混乱的状态发展;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。

能量的转化(熵增)是单向的,总是从有效到无效,从集中到分散,从有序到无序。

熵定律的象征:生与死、热与冷、集中与分散、可得与不可得、价值与垃圾、秩序与混乱、开始与结束……

熵在现实中无处不在:

· “手机之王”Nokia,固守功能机产品,最终被智能机在2007年开始革了自己的命;

· 闭关锁国的中国,1840年所有中国人集体被炮声震醒;

· 当下世界在一个封闭系统中朝着急剧混乱的状态发展(地缘政治、战争、病毒、逆全球化、核危机等等),整个世界在危险中徘徊……

熵的现实意义:总是提醒着我们,始终怀着开放的心态,拥抱变化,能量外化,这才能让自己处于一个“无限游戏”中!

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