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熵增定律可以被生命逆轉嗎

生活 更新时间:2024-12-05 14:24:14

現在宇宙論指出,當今這個世界的一切是由能量轉化而來的,因此,能量的特質決定着我們這個質量态宇宙。

能量的兩大基本特質就是能量守恒定律與熵增定律,基本決定着質量态宇宙的構建法則。

其中的熵增定律,更是核心中的核心,愛因斯坦稱他是最高定律,是最不可能被證僞的定律,而這條定律,又被稱為生命中最絕望的定律。

為什麼熵增定律如此強大,它是如何影響着生命的,為什麼又會被稱之為最絕望的定律,難道真的最絕望嗎?

能量的自發狀态

我們看如下圖01,球員腳受傷了,救護人員第一時間拿一個冰袋敷上,這可以使得腳上的熱量快速轉移到冰上,而這種能量的轉移,是自發的。

這種轉移成立的條件,就是能量一定自發的從高溫轉移到低溫,這就是能量的自發狀态

熵增定律可以被生命逆轉嗎(生命中最絕望的定律)1

圖01

比如一杯熱水,放置一段時間後變涼了,熱量轉移到空氣中了。

這就是能量的最基本狀态,我們生活中到處都可以看到能量的這種狀态。即能量自發狀态,永遠是從高溫向低溫流動,這就是熵的最基本定義

由這個定義,引發出我們的熵增定律:孤立勢力學系統,熵不減少,除非有外力的作用

也就是上面冰敷的過程,熱量自發從高溫的腳向低溫的冰袋轉移,如果要讓熱量從冰袋向腳轉移,除非有外力的作用。

比如我們房間的空調,制冷過程,熱量就是從低溫的房間向外面高溫的空氣轉移,這種隻要是逆能量的自發過程的,就必須有外力做功,空調就是通過壓縮機把能量強制從低溫的房間壓縮到高溫的空氣。

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圖02

比如我們燒開水,一壺水放着,不會自動升到100度,必須有外力做功,它才會燒開。燒開後,放在那裡,熱水又會變涼,也就是能量自發傾向下,永遠從高溫轉移到低溫。

結構的自發狀态

由于一切物質都是能量轉化過來,因此一些物質也具有能量的這個狀态,而隻要我們說到物質這個詞,即表明他是結構,宇宙所有物質都是以誇克,輕子,波色子為基本單元的結構。

我們要考察結構的自發狀态,那麼我們得先來考察下,結構是如何形成的

熵增定律可以被生命逆轉嗎(生命中最絕望的定律)3

圖03

上圖是一個原子的示意圖,由于宇宙是從137億年前的基本粒子一步一步分化而來的,我們來大概的模拟下,這個分化過程,這是個非常重要的演化過程,有助于我們理解當今所有一切。

我們看圖03的中子,他是由2個下誇克和1個上誇克組成的,根據現代宇宙論信息,獨立中子無法單獨存在,當它單獨存在時,他随即衰敗成1個質子和1個電子。

也就是中子的這個結構,它作為一個結構體,在能量熵增定律的規定下,他無法單獨存在,隻要單獨存在,他就會分化成質子和電子。

分化後,它随即與質子形成原子核,形成原子核後,中子才能存在,而此時,它是存在原子核裡面,它必須通過與質子形成一個更高級的結構,它才能存在。

而原子核也無法單獨存在,他必須與電子形成原子,才能存在。也就是原子核隻能存在原子裡面,以原子作用載體,才能存在。

這就是我們的原子。

由于隻要有獨立中子,它就會分化,于是他不斷分化,演化出92種天然元素。

比如從最開始中子分化出1個質子與1個電子,于是形成我們化學元素周期表的氫,

  • 然後再分化,2個中子和2個質子及2個電子形成氦
  • 然後再分化,3個中子和3個質子及3個電子形成锂。
  • 然後再分化,4個中子和4個質子及4個電子形成铍。
  • 然後再分化,5個中子和5個質子及5個電子形成硼。
  • 然後再分化,6個中子和6個質子及6個電子形成碳。
  • 一直這樣分化出92種天然元素,本質都是由中子不斷衰變,然後與新的結構聯合,從而演化出所有天然元素。

這個模型,是我們後續所有結構的演化模型:

  • 每一個結構都無法一直圓滿存在,因為能量的熵增定律規定着
  • 無法存在時,結構必須聯合其他結構,演化成新的結構,以新的結構為載體才能存在。
  • 新的結構在熵增定律的繼續作用下,随着能量耗散到一定程度時又無法存在,于是又得聯合其他結構,再次形成更進一步的結構,以更進一步的結構為載體,才能存在。
  • 宇宙137億年,在熵增定律的規定下,結構疊加結構,最終演化出我們目前這個宇宙。

因此,結構之所以會存在,因為熵增定律的規定,也就是因為能量的衰變,即使是最開始的那個非結構體,如奇點,它也衰變出誇克,輕子,波色子,随後任何個體或結構,當能量衰變到一定程度,它當即無法單獨存在,此時它就必須進入結構體裡面才能存在,它就必須進化。

這個演化的進程,就構成我們的時間,因此時間是萬物的第一屬性。

本質就是因為能量從137億年前的能量最高點,一直衰變到我們今天,而且還在一直衰變下去,最終達到我們的大寂靜,也就是熱寂狀态,即能量不再流動,達到平衡态,這是人類邏輯推演的最高點。

在能量單向流動的規定下,所有結構呈現出從簡單到複雜的過程,從最開始的誇克一直演化到我們今天,我們今天的社會就是這個不斷結構化進程的最高結構體。

社會這個結構體,包含所有前行的結構,所有前行的結構體都以社會為載體才能存在着。

在這條從最簡單的結構到最複雜的結構的演化過程中,所表達出來的現象就是能力的遞增,為什麼能力需要遞增,因為必須從外界獲得越來越多的能量,這個越來越複雜的結構才能存在。

結構是反熵增的過程
  • 因此,結構之所以會出現,因為熵增定律。
  • 結構之所以會一直不斷分化與再結構化,不斷從簡單變複雜,也是因為熵增定律

能量或許一開始可以滿足某個結構A的存在,但在熵增定律規定下,能量一直在耗散,當能量耗散到一定程度時,結構A的能力不足以抓取足夠的能量來滿足他的最低需求時,此時結構A就必須進化到一個更高級的結構B,比如聯合另外一個A,即2個A形成一個更高級的B。

結構B此時能力比A大了,因此,能在競争中獲取足夠的能力來維持B的結構,但外界能量永遠是耗散的,衰變到一定程度,競争又惡劣化了,一方面其他結構也進化了,一方面外界能量不足了,于是B的能力又不足以獲取到足夠的能量了,B此時又得聯合其他結構,繼續進化。

就這樣,一直循環下去,137億年,從能量奇點爆發出三種基本粒子,三種基本粒子分化出92種天然元素,92種天然元素分化出上千種分子物質,上千種分子物質分化出數十億種物種,然後到目前我們這個人類社會的最高結構體。

熵增定律可以被生命逆轉嗎(生命中最絕望的定律)4

這就是萬物一系演化的路徑的大概模型。

一切的規定者,就是能量的熵增定律,而結構在熵增定律的規定下,呈現出反熵增的過程,它即是熵增定律的産物,也是反熵增的産物,它不這樣做,就不能存在。

因此,我們說萬物都在求存,這是萬物演化的唯一目的。

自然界的自發傾向

我們上面從能量的自發傾向考察到結構的自發傾向,由于萬物是一系演化的,因此,在能量特質的影響下,結構也呈現出越來越複雜,能力越來越強的過程。

既然一切都是能量轉化态,那麼熵增定律即适合一些事物,我們把它擴展到自然界的事件上。

我們看如下這張圖,兩個氣室A和B,中間是4個氣體分子。把A氣室的隔離層打開,最終B氣室中的4個氣體分子在B中的分布,主要會是什麼樣的?

熵增定律可以被生命逆轉嗎(生命中最絕望的定律)5

一開始,4個氣體分子都主要分布在左邊,随着時間的推移,這4個氣體分子會均勻分布在B中。

這就好比将一滴墨水滴入一杯清水中,墨會不斷擴散開,最後均勻充滿整杯水。如果我們拿一個錄影機把這個過程錄下去,然後倒着看影片,我們就可以看到墨水從擴散狀态向一滴墨集中。這個一滴墨水的概率是最小的概率,而那個擴散到最均勻狀态的概率是最大的概率。

這就是熵增的另外一個含義,表達自然界概率事件的含義:自然界的自發狀态總是從小概率事件向大概率事件轉移。

因此,上面墨水滴入清水中,最小的概率就是墨水集中成一滴,最大的概率就是墨水均勻分布在整杯水中,假如這滴墨水中有1萬個粒子,這1萬個粒子進入水中,集中在一起的狀态就是最小概率。而它們分散開的狀态可以有無數種。


熵增定律可以被生命逆轉嗎(生命中最絕望的定律)6

比如我們抛4枚硬币,正面用1代表,反面用0代表。

那麼結果如上表,第一列為正面向上的次數,第二列為該正面次數向上時對應狀态有多少種,最後是對應的概率。

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抛4枚硬币對應的狀态

我們把0,0,0,0假設為一種狀态。其他狀态根據這個計

  • 比如,正面0次時,即0,0,0,0這個狀态隻有一種,概率是1/16。
  • 正面1個時,即0,0,0,0這個狀态任何1個位置為1的,有4種可能,概率是4/16。
  • 正面2個時,即0,0,0,0這個狀态任何2個位置為1的,概率是6/16。
  • 正面3個時,即0,0,0,0這個狀态任何3個位置為1的,有4種可能,概率是4/16。
  • 正面4個時,即1,1,1,1這個狀态隻有一種,概率是1/16。

把它轉化成柱形圖,如下:

熵增定律可以被生命逆轉嗎(生命中最絕望的定律)8

在每一次抛這4枚硬币的事件中,全部為0或者全部為1的概率最小,中間均分的概率最大。也就是2:2的概率最大。

把我們把硬币的數量不斷增加時,出現的結果圖如下:

熵增定律可以被生命逆轉嗎(生命中最絕望的定律)9

這就是自然界的自發傾向,它總是傾向于從概率小的宏觀态向概率大的宏觀态過渡。

比如人這個高度有序化的結構,它是極小的概率,它的大概率狀态是趨向無序化。

比如我們的房間,它的最整齊狀态是小概率事件,而房間混亂可以有無數種狀态,是大概率事件,因此,房間總是傾向于混亂化,除非有外力作用。

比如我們社會,他的小概率狀态就是他最有序的狀态,如果社會所有人都不需要維持結構,國家養所有人,則社會會亂成一團,因為每個人,每天上下班隻有一種狀态,如果他不用上班,他可以有無數種狀态。

我們可以一直列舉下去,結論都是一樣,即自然界的總是傾向于從小概率的宏觀态向大概率的宏觀态轉移。

其根本規定性,就是能量的熵增定律。

人類社會是反熵增最高的結構

我們從上面的演化進程可以看出,結構越來越複雜的過程,也是能量越來越耗散的過程,正是因為能量越來越耗散,結構才必須越來越強大,這表達為在演化軸上随着能量的耗散結構變得越來越複雜的結構。

  • 能量的單向度耗散,我們表達為存在度單向度下降。
  • 結構越來越複雜,我們表達為物種的進化及能力的提升。

如下圖,存在度單向下降,即存在效價不斷遞減時,萬物的屬性及結構都不斷遞增。

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其中這裡的根本,就是熵增定律的影響,能量從137億年的最高點,不斷單向衰變的這個特性,就是萬物存在效價遞減的根本。

萬物就是被這個熵增定律給規定着的,表達為結構與能力的萬物,随着存在度的下降,下降到達一定的程度時,萬物如果不進化,則該物種會被淘汰,隻有那些進化了的,能力變強了的,獲得足夠能力的物種,才能存活下來。

因此,從137億年前存在度下降到今天,萬物也從基本粒子不斷分化進化結構化,最終演化出我們今天的人類,目前的最高結構體,就是我們的人類社會。

人類社會就是萬物存在度下降到終未階段,結構屬性反比遞增到最高狀态的載體存在形式,今天所有人都必須通過社會這個結構體才能生存,每一個裡面的載體,都必須在裡面參與分工與合作,然後通過社會共同體來分配能量,才能有效獲取能量。

每一個個體,在當下的生存形勢,已經無法單獨存在。都必須依靠社會這個最高結構體才能存在。

我們體内的所有前存的存在體,也都必須靠我們人類存在,即最終都必須依靠社會共同體這個最高結構體而存在。

存在度是指數下降的

當萬物演化至目前這個最高社會結構體時,意味着我們的存在度已經下降到一個極低的水平,這就是為什麼,我們當下的生存形勢,已經表達極為惡劣的狀态,我們每一個人,不得不依靠社會這個共同體才能有效獲取能量,比如,我們不得不進入社會參與社會分工與合作,僅有如此的高效率,才能應對當下獲取能量的困境。

如下圖的抛物線,随着演化分化時間的推進,存在度效價是指數下降的,這表達為我們的生存形勢惡化得越來越快了。

比如我們在叢林中當猴子當了300-400萬年,當現代智人十幾萬年,農業文明1萬年,工商業文明200-300年,今天信息文明100年還不到,目前我們的到了迫切需要進入下一個時代的時候了,比如人工智能時代或者機器人時代。

熵增定律可以被生命逆轉嗎(生命中最絕望的定律)11

這就是能量熵增定律的強大之處,所有的一切都是在它的規定下演化的,生命所表達出來的進化,也是在它的驅動下,不得不進化的過程。

根據現代宇宙論,從137億年前的能量奇點,也就是能量最高點,然後能量一路衰變,如果我們把能量的衰變推演到極點,最終宇宙會達到能量的最低點,到那時,能量不再流動,達到了宇宙大寂靜的結局,也就是所謂的熱寂。

那麼,到那時,任何結構将無法再獲得能量,這就是為什麼會把熵增定律稱為生命中最絕望的定律,這條定律是如此的普遍以至于愛因斯坦稱它是所有科學定律之最,稱它是最不可能被證僞的定律。

于是,我們不禁有這樣一個疑問:難道最終的終局是一切都将無法存在嗎?

熵增定律,在目前的信息量的情況下,是公認的一條最不可能被證僞的定律。不過即使如此,我們也不會就此下定結論說它就是真理,因為這個世界是一個增量的世界,新信息量不斷在出現,随時都有可能出來一個新的信息量,使得一個原先的邏輯自恰模型破潰,這就是為什麼當今,任何理論都不是真理,任何理論都隻是暫時的正确。

因此,我們不會把熵增定律稱為真理。

但熵增定律,依舊是目前人類的第一大難題。

其中最大的難題,就是原本一切的結構均是因為當能量衰變到不足是地,結構才進化的,在結構尚且有能力獲取足夠能量時,結構不進化。

這就導出萬物進化的一條基本原則:最小作用量原理。

過度反熵增

由于結構都需要從外界獲取能量來維持結構,結構一提升,那麼就需要更多的能量來維持提升後的結構,也就是一旦進化,維持生存的代價就變大,因此,萬物求存進化,首先遵守最小作用量原理。

這是反熵增的第一原則,既然能量都是耗散的,不足的,而我們又需要能量來維持結構,那麼第一個首要原則,就是保持結構不需要消耗太多能量,萬物都是遵守這條原理的。

而我們人類主宰這個地球後,在反熵增這條道路上越跑越快,這不是一個好事,生命結構本身就無法圓滿存在,本身就需要時刻從外界獲取能量來維持,而我們在獲取生存優勢後,不但把本性給遮蔽掉了,還不斷過度的提升能力,提升結構,提升人口數量,這直接導緻我們目前不得不越跑越快,這也是為什麼,我們當下所面臨的生存形勢正在指數級惡化。

生命本身就需要反熵增,但過度的反熵增,反而使得我們進入一個惡性的循環。

對于每一個有限的人來說,我們似乎隻是跟着本能做事,這就是問題所在,自然界萬物原本都是生存在一種生态平衡裡面的,即所有的物種都是有天敵的,要麼種間,要麼種内。

當資源不足時,物種的數量就會被資源限制。這是數幾十億年來,這個地球可以安然存在的原因。

今天人類面臨資源不足時,第一時間就是調動能力,更進一步開發這個地球,獲得新的大量的能源時,就大量的繁殖人口,過度的消耗,農業文明我們尚且有1萬年,工商業文明300年,而目前的信息文明100年不到,我們當下已經到了不得不用核能,不得不進入下一個文明的緊迫形勢了。

這不是一個良好趨勢,這種加速的反熵增給我們帶來種種的問題,資源過度消耗,生态過渡破壞,氣候異常,環境惡劣,而且這個惡化的生存形勢還在加速度,這将導出一個可怕的未來。

如果熵增定律最終無法被證僞,也就是說他成立,那麼從這個定律邏輯出發,可以推導我們的結局,這個結局雖然可怕,但按照正常進程,按照萬物演化進程及萬物演化原則,達到這個結局所需要的時間遠超人類壽命的量級,要知道當今地球的現代智人,也不過存在十幾萬年。

然而,最為可怕的是,我們在加速這個進程,生命原本就靠反熵增而生存,然而人類卻在加速反熵增的過程,人類未來所要面臨的,不是來自自然界,而是來自于自身,我們正在不斷的糟蹋這個地球,過度開發這個地球,而且這個開發的速度還在加快,這将會導出一個可怕的未來。

這也就是為什麼,當代最偉大的科學家之一,霍金說:“地球将在200年内毀滅,建議移民外星球”。如果說霍金是悲觀主義,不如說他在向人類敲響警鐘。


熵增定律可以被生命逆轉嗎(生命中最絕望的定律)12

彙總

本篇的核心,關鍵不是讨論生死問題,我們更多的是要理解為什麼我們越發展,生存危機越嚴重的局面​。這個現象非常簡單及普遍,比如我們看一個人,如果他過渡消耗,過度折騰,那麼他的生活壓力将會極大,我們每一個個體的本性裡面,都是有保守傾向存在的,​就是這個定律的結果。

為什麼我們社會表達為分工合作的體系,其本質也是為了提升效率,抵制熵增現象,我們無處不在跟這個熵增定律作鬥争​。

比如公司,公司競争的本質,也就是在競争獲取能量的效率,以最低的代價獲取最大能量,所有的一切,都體現​熵增定律。

在正常的競争環境中,不會有任何一家公司過度消耗,因為過度消耗必然使得這家公司快速死滅​。

但是,人類這個物種,作為一個整體,缺失了限制,缺失的競争,表達出了過度的貪婪與無節制,這是人類目前面臨種種危險的直接原因。

正如任何一個物種的本性一樣,非得等到資源不足的限制後,才懂得節制,隻是當下的人類​,所面臨的局面已經不是那麼簡單了!

人類是有必要反思的,起碼有必要搞清楚,我們的大體出路在哪,在還沒搞清楚前,其中一個最有效的做法,就是放緩節奏,保護好這個地球,這至少是一個大的正确方向。​

小務虛專注思想模型,因此注定糟糕的務實能力,如文章對您有幫助,請支持純粹的創作活動,因善流轉

本文有部分思想模型來自于恩師王東嶽先生,得益于站在巨人肩膀上,小務虛才能看得如此遠,推薦先生的絕世之作《物演通論》,它是我近幾年唯一本反複研讀的哲學書,是我思想之源泉


《物演通論》是一本極具難度的哲學書,但卻是一本價值無限之書。知魚之樂算是《物演通論》導讀,讀《物演通論》得從它開始才比較容易切入。

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