(上图中,能量 E 的转换,总是会导致能量损耗 ∆E。)
一开始,物理学家以为是技术水平不高导致的,但后来发现,技术再进步,也无法将能量损耗降到零。
他们就将那些在能量转换过程中浪费掉的、无法再利用的能量称为熵。
后来,这个概念被总结成了
"热力学第二定律"
: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。
熵既然是能量,为什么无法利用?它又是怎么产生的?为什么所有能量最后都会变成熵?这些问题我想了很久。
物理学家有很多种解释,有一种我觉得最容易懂: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。但是,就像细胞突变那样,还有一部分能量会生成新的状态。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。
(上图,能量转换过程中,创造出许多新状态。)
总之,能量转换会创造出新的状态,熵就是进入这些状态的能量。
现在请大家思考:状态多意味着什么?
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,上面结论的另一种表达是:
能量转换会让系统的混乱度增加,熵就是系统的混乱度。
(上图中,熵低则混乱度低,熵高则混乱度高。)
转换的能量越大,创造出来的新状态就会越多,因此高能量系统不如低能量系统稳定,因为前者的熵较大。而且,凡是运动的系统都会有能量转换,热力学第二定律就是在说,所有封闭系统最终都会趋向混乱度最大的状态,除非外部注入能量。
(上图中,冰块是分子的有序排列,吸收能量后,变成液体水,分子排列变得无序。)
熵让我理解了一件事,
如果不施加外力影响,事物永远向着更混乱的状态发展。
比如,房间如果没人打扫,只会越来越乱,不可能越来越干净。
(上图中,如果不花费能量打扫,房间总是越来越乱。)
为什么"世间好物不坚牢,彩云易散琉璃脆"?就是因为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。
这就是我世界观的变化。我从此认识到,人类社会并非一定会变得更进步、更文明。相反地,人类如同宇宙的其他事物一样,常态和最终命运一定是变得更混乱和无序。过去五千年,人类文明的进步只是因为人类学会利用外部能量(牲畜、火种、水力等等)。越来越多的能量注入,使得人类社会向着文明有序的方向发展。
(上图中,经过130多亿年的膨胀,宇宙变得越来越无序了。)
工业革命以后,人类社会的进步速度加快了,变得更加先进有序,消耗的能量也指数级地增长:水力不够了用煤炭,煤炭不够了用石油,石油不够了用核能。
能量消耗越大,就会产生越多的熵。因此,人类社会始终处于一种矛盾状态:整个社会变得更加有序和严密的同时,无序和混乱也在暗处不断滋长。
我们只是依靠更大的能量输入,在压制熵的累积。不断增加的熵,正在各种方面爆发出来:垃圾污染、地球变暖、土地沙化、PM2.5、物种灭绝......甚至心理疾病、孤独感和疏离感的暴增,我认为都是熵的增加对人类精神造成的结果。
我们需要能量,让世界变得有秩序,但这样是有代价的。
物理学告诉我们,没有办法消除熵和混乱,我们只是让某些局部变得更有秩序,把混乱转移到另一些领域。
人类社会正在加速发展。表面上,我们正在经历一个减熵过程,一切变得越来越有秩序,自动化带来了便捷。但是,能量消耗也在同步放大,为了解决越来越多的熵,我们不得不寻找更多的能量,这又导致熵的进一步增加,从而陷入恶性循环。
迄今为止,人类一直能够找到足够的能量,解决熵带来的混乱。但是,这种解决方式正变得捉襟见肘。如果我们继续像现在这样加速发展,那么终有一天会出现能量缺口,地球上的能量不足以解决熵,那时一切就会发生逆转,仿佛细小的裂缝演变成巨大的雪崩,秩序开始崩塌,世界走向混乱。
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高中语文有节选,初中时看过,不大懂,只对“熵”这个字有一点印象,。
等学了高中物理化学就明白了,而且自己很自然的就会往生物和社会上套。
为什么有水土流失,大海为什么是咸的,因为熵增是趋势;
什么是生命,生命就是一套伟大的“空调系统”,利用太阳能抵抗熵增;
农业为什么伟大,因为人类能大规模利用太阳能抵抗熵增;
工业革命的本质是什么,是化学能源的利用,和能源利用率的提高;
氮肥的发明为什么伟大,因为人类终于能把石油的能量转化为粮食了;
生物燃料为什么是“邪恶”的,因为人要吃的玉米拿去给汽车烧,和“氮肥”恰恰相反。
整个世界就清晰了。
后来知道了还有“信息熵”。
“熵”,确实就是目前最适用的世界观。
初中物理学过:机械装置能省力但是不省功。使用机械装置多消耗的部分就是熵吧,虽然能量总体上多耗费了,但是省力了 省时间了...
写程序也是如此:时间和空间,为了节省时间必然耗费更多的空间;反之亦然
天之道损有余而补不足 人之道损不足而奉有余。
"物理学告诉我们,没有办法消除熵和混乱,我们只是让某些局部变得更有秩序,把混乱转移到另一些领域。"
把人类社会看做一个领域,人类社会的有序化;混乱会转移到另一些领域如大自然界...
引用朱雷的发言:
从宇宙发展来看,人类的命运最终是悲剧的。
也许未来人类有能力抽取其他宇宙的资源来维持我们所在宇宙的高度有序化...
您对熵的理解是片面的。
首先,随着技术的进步,能量的利用率是不断增加的。以轨道交通为例,我们每百公里运输货物需要大量的煤炭,造成大量污染和能耗;后来我们有了内燃机车和电力机车,耗费的能量大大减少了,运输量却上升了。
再比如,最早的计算机,能耗巨大性能缓慢;而现在的计算机,您肯定知道。
再者,高技术的能量利用形式是非常节约而经济的。最早,我们农村都砍树获取能源,由于人口压力,满山的树几乎都要砍空了。而最近十年,由于技术进步和农村电网改造,我们农村的山地都恢复了植被,野生动物也都恢复了种群数量。
最后,生命是低熵体,低熵体有个特点,随着技术的发展,低熵体的熵只会越来越低,对能量的利用率会不断的提高。在可以设想的未来,戴森球,反物质捕获器,空间聚变电站,月球太阳能电站这些都将实现。
看看浩渺的宇宙,有着无穷无尽的资源等着人类去发掘,谁都知道宇宙最终的命运是灭亡,且人类的全部文明史将更为短暂。但是这并不妨碍人类在短短的文明史中,成为宇宙一霸,建立光辉璀璨的功勋。
所以悲观主义不仅是可耻的,也是可笑的。
温度总是自发地由高温物体传向低温物体。在宏观世界不可想象低温物体自发传热给高温。但是当分子数目足够少的时候呢?
假设有三个分子组成的系统,动能分别为5,10,15焦耳,按照温度对应于分子平均动能的观点,它们的温度对应于平均动能10焦耳左右。另外也有三个分子组成的系统,完全一样的分子只是速度不一样,7,8,9焦耳。现在这两组分子被一个隔板分隔在长方体容器的两端。现在隔板去掉,让这两组分子发生碰撞,很有可能第一次碰撞就在动能为5的分子和这三个分子之间。假设是动能5焦耳和9焦耳发生碰撞,动量守恒交换交换速度,也同时交换能量,结果是原来5,10,15的系统变成了9,10,15;原来7,8,9的系统变成了7,8,5。这样,高温系统的分子平均动能更高了,低温系统的平均动能更低了,也就是高温更高,低温更低,热量自发地从低温传向高温。
您这看法就是历史上著名的“热寂”假说。很遗憾,热寂说在大部分时候被认为是有问题的。具体可参考知乎的这个答案:
https://www.zhihu.com/question/20291924
希望您在写书时也能把这个有争议的观点表明给读者。
@低级程序员:
我觉得你根本没明白这个文章的终极意义,整个宇宙的能量是有限的,也是一个常量,整个宇宙是没有外部力量给你供给能量的,所以整个宇宙的能量最终肯定全部变成熵,那时称为宇宙热寂,那时将没有时间的概念了。
你扯的那些什么月球太阳能电站什么的,只是在利于现在宇宙中还剩余的有序能量而已。最终宇宙的有序能量会用完,那时太阳都没有了,你的那些山上野生动物还有会存在吗?我们不能控制这个结局,我们唯一能控制的是这个过程,享受这个过程,让能量利用率提高,让能量更耐用,但是这只是在减慢它到宇宙热寂的脚步。
有,我觉得感触最深的是稻盛和夫的《活法》,在我每天碌碌无闻,又想有所作为的时候指明了方向。工作是契而不舍,只求结果,追求极致,追求真理的过程,在当中磨炼灵魂,心智成熟,发现人生真理。在我明白这个道理后,没有一天的工作会觉得是苦的,一次次努力只为更接近优秀。
对不起各位博友了,发个招聘广告,懂球帝招中高级前端,简历可发
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,谢谢!
一边看视频一边看文章,所以不大专心。
给我的感觉生成熵和解决熵就是一个矛盾的过程,
更高的能量产生更多的熵,而为了控制熵维持秩序又要输入更多的能量,就好像为了圆一个慌言要无数个谎言来弥补一样。所以这个结果必然是悲观的,谎言总有破灭的一天,能量总有控制不住(或者文中说的匮乏)的一天,这真是一个悲剧。
或许这个结果从人类最初开始利用能量的时候就注定了,解决的办法难道是要换一种使用能量的方式么?
摩擦,摩擦,摩擦,我的滑板鞋哈哈,摩擦出了静电,个人人文熵还是可以可以利用的,没有绝对的混乱的能量就不能变成可用的能量,钻木取火就是利用熵的一个很好的案例,还有天空中巨能闪电,也是熵的积聚,成为一股巨大的能量,如果我们能够将这样的能量捕捉到这样的能量,我们就不用再污染环境去发电了。可以这样说,地球上的绝大部分能量来自于太阳的熵。
不过,从整个宇宙来说,熵是无法逆转的,我们说利用到的知识尘埃一粒,对整个宇宙的大势几无影响
你说事物维持美好是需要能量的,我也赞同,所以我想说的是,大家能不能相信宇宙是有起点的,宇宙也是有终点的。我想很多人都相信宇宙有起点,那宇宙是怎么产生的呢,部分科学家相信是大爆炸,但我不相信,因为爆炸通常产生的是混乱,而不是有序,宇宙是这么的有序,我们都惊叹于宇宙的奇妙,大自然中事物的奇妙,美妙,这一切不可能通过爆炸而没有外界更大的能力,就能以产生一个这么美好的宇宙。而且就是自然系统、生命系统等等都是极其复杂,规律,本来也是很美好,这些系统的运作也不可能就归结于一个自然,而没有外界更强的能力来维持。所以我更相信圣经所说,在创世记中1章1节说,起初,神创造天地,意思是宇宙有起点,有人问神又是谁造的,圣经说神是自有永有的神,在祂没有时空的概念,时空更多好像是给人造的,因为有限的事物才需要时空,无限的就不需要了吧。圣经也有一处说,希伯来书1章3节,他常用祂权能的命名托住万有。关于有没有神,有神祂又管不管祂造的这个世界呢,对于前者,我觉得要简单也挺简单的,如我前面所说,更简单的例子是,当我们看到一个冰箱,我们一定相信它背后有创造它的人,它不是凭空而来的,所以对于现存世界,我也相信有创造他的那位,就如人比冰箱跟智慧和厉害,我也相信造物主比人被造物跟厉害,既然如此,人通常是不可能完全理解神的事情,但是祂已经给出了一些显然的证据,叫人可以信。罗马书说,自从造天地以来,神的用能和神性是明明可知的,虽是眼不能见,但借着所造之物就可以晓得,叫人无可推诿。
一切都是相对的,随便举个例子:一块冰在南极是稳定状态,放在非洲又是不稳定状态.那你说这块冰是稳定还是不稳定;
在说熵这个词是属于热力学的,所以当你讨论它的时候就应该在热力学这个圈子里面讨论,跳出此圈就不一定行得通了,应了老祖宗那句话:"凡事不可一概而论";当然万事万物都存在很多相似性,
但是你用这个圈子里面证明的定律强加在圈子外的事情上,是非可行就得另辟它论.
随便再举个例子,再数学这个圈子里面1+1=2;
但是再boolean运算这个圈子里面1+1=1.
诸知否......
这一点和咱们大中华的神话传说还是很想的,盘古开天辟地,女娲造人等,这些都是空穴来风凭空想像的吗?假如天地是盘古开的,人是女娲造的,那么他们又是谁创造的呢,万物必有始终,这就跟先有鸡还是先有蛋的问题是一样的了,迷糊了。。。
虽然世界上有很多的关于神的论说,首先,我觉得这件事的答案或说真理当是唯一的,世界有没有神,要么是有,要么是没有,不会是中间状态的答案,类似于既有又无,既无又有;从我之前的评论所论述,我持有神论;在此前提下,那么这么多的论说,既是各不相同,就不可能都对,如我前面所说,真理多半是唯一的,有其绝对性;这些论说在大体不同下而又在某些层面上有相似性,我认为这可能是他们有有神的感觉和概念,但又不真正认识和知道,所以就自我片面地论说甚至编撰,当然,有的也纯可能是抱一种期望或幻想,比如希腊神话,我们可以明显的看出,是人写的自己想象的神,我们也可以大致且多半正确地判断这论断是假的,因为从人的想象和猜测去判断一个真理,对的概率几乎为0,其次比较主要的一些论说就是几大有名的宗教,都轮到了世界观,宇宙观方面的东西,这些宗教总体是不同的,相互矛盾的,排斥的,因为毕竟真理应该是唯一的,当然其中有些相似的东西,原因诸多不论述,但关键性的论点答案肯定是唯一的,只能有一个对,或者还有一种可能就是都不对;比较几大宗教而言,很多都是从人产生的宗教,是人为了有很好的行为,发明的修行方式,其实从这点看出呢,人里头有恶的性质存在,所以人想极力地变好,变善,其实我看圣经呢,我觉得圣经更能接受,圣经说神造人的时候是照着自己的形象和样式造的,所以人有一些善的因素在人里头,又说人受魔鬼的引诱而犯罪,从此人堕落成罪人,所以人生来就有一些恶的天性在人里头,人可能犯出来,也可能在自我约束的情况下不犯什么大罪,圣经里面对人的定罪就是从内心就开始定罪,不是等到行为出来才定罪,法律定罪是从行为来定,因为出发点可能是危害到别人了,所以要加以限制,圣经说人人都是罪人,所以我个人是赞同的,人实在是因为里面有罪,所以才会犯出罪的行为来,我看到小孩的天性就会有嫉妒、争强、打骂,所有大人都会教导他来规范他的行为,其次我们的良心也是一个比法律更高的一个在我们里面做是非判断的一个律,只是现在也有很多人,违背良心惯了,而良心麻木,和良心判断错误,都因人是罪人;圣经是说,因为人误用了神所赐的自由意志而犯罪成为罪人,但是圣经说神爱世人,因此就赐下救恩。
让整体变好,只是一个幻想。就像每个人都终将死去。
你会说,人们多少会和外界有所关联,我们可以把希冀寄托于其他人。然而,“整体”是没有外界的。假设你就是整个世界,一切事物的总和就是你,其他任何东西都不存在,那么努力的意义是什么?
一切都毫无意义。
或许还有一点:让自己的死期来得慢一点,然后健康快乐地活过剩下的日子,并且在死时无悔一生。
不要看熵色變。問題依然是絕對的封閉系統在哪裡?地球是封閉系統?太陽系,銀河系,宇宙是封閉系統?沒有得到證明啊.....焉知宇宙之外是宇宙啊....如果找不到絕對的封閉系統我們幹嘛要憂慮熵增熵減?
還有房間整齊和混亂問題。我個人認為每人打掃房間會越來越混亂,到時有一個時間界限,試想100年不打掃1000年不打掃,該房間會否會回歸自然?做功熵增讓房間整齊,需要多大攻用多大熵房間最終能整齊到什麼程度,也有一個整齊界限或者定點。既然討論的是宇宙問題,所以就要把時間拉大到宇宙的範圍,而不是討論一個小小的生命幾年幾十年的變遷.....所以熵增熵減或許就是自然界宇宙的一個普通再普通的現象,只是我們還沒有太了解它......不好意思,大言不慚了:):):)
赞同 lcgogo 的言论,就我目前的理解,我也相信世界是一个可循环的圆,人类能够找一个合适的点。
能量A转换为能量B,产生了能量C,人类能否以能量B作为外部能量去干涉C,维持一个循环呢!
这篇文章让我想到了小说中的一句话---》唯有黑暗才是永恒,为啥是有了光才驱散了黑暗,而不是有了黑暗才...