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什么是熵
熵(entropie)的概念是由克劳修斯(T.Clausius) 于1854年提出的。它出自热力学第二定律,具体的描述是:
不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响,或不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响,或不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。又称“熵增定律”。
热力学第二定律表明了在自然过程中,一个孤立系统的总混乱度(即“熵”)不会减小,而总是增大的。
熵代表了一个系统的混乱程度。在一个孤立系统中,熵总是会不断增加的,也就是这个世界更倾向于从有序向混乱不可逆的转变。
结合我们的实际生活来说很简单,就是:
我们所有的努力和学习,所有的成长和进步,甚至能力的增长,产品的研发都是一种逆熵的过程,都会充满了艰难和痛苦。
从更深远的时间线上回望,生命的诞生也是一种逆熵过程,所以同样十分艰难和缓慢。生命的进化和自身的学习提高都一样,中国早就有一个词来表述这个历程,那就是所谓的逆天行事。
孤立系统和自组织系统
在一个系统中,熵会达到一个最大值,整个系统呈现一个静寂状态。例如,屋子总会趋向于变得越来越乱的。这是因为收拾屋子需要消耗能量。如果我们的能量(包括时间,意愿)不足以收拾屋子,那么屋子不会自动变整洁
还有环境污染,如果不引入外部能量加以改变,那么环境会必然越来越差。
但是我们又经常被生命的顽强所惊叹,例如经常有被抛弃的婴儿顽强的活下来,被地震废墟掩埋数十天的人依靠一点脏水硬是等到获救的时刻。还有很多牛人日复一日的努力和成长,最后获得巨大的成功,也让我们惊异而心生敬重,因为在他们身上呈现了一个熵减的效应,似乎热力学的定律对他们是失效的。
这是什么原因呢?
不,并不是是热力学定律是失效了,而是因为人的个体本身就是一个自组织系统。
当系统离开平衡态的参数达到一定阈值时,系统将会出现 “行为临界点”,在越过这种临界点后系统将离开原来的热力学无序分支,发生突变而进入到一个全新的稳定有序状态;若将系统推向离平衡态更远的地方,系统可能演化出更多新的稳定有序结构。
这就是耗散结构理论。
也就是我们的世界,身体,都不是一个封闭的系统,而是一个能与外界产生能量交换的开放型系统。
- 所以我们的世界不会随着熵增而走向消亡,而是会在能量交换中达成新的平衡。
一个孩童为什么总是那么有活力?因为作为一个新生的开放系统,他们与外界的交互是十分巨大而频繁的。
孩子是个自组织系统
我们最为重要的生活技能,例如走跑运动,语言都是在儿童时期完成的,而成年后学习第二语言往往要花费十数年的时间才能做到。
儿童时期,会有十几个敏感期存在,也就是所谓的最佳学习期。在这个阶段他们的注意力十分聚焦,学习的效率极高,进步极快。
而这种最佳学习期,在我们成年后,也是不能复见的。
所以孩子是远比成年人更加高效的自组织系统。
从热力学的观点来说,"自组织"是指一个系统通过与外界交换物质、能量和信息,而不断地降低自身的熵含量,提高其有序度的过程;
孩子的有序化过程自然就是游戏和学习了。
孩子的超强的学习能力阶段,能量交换更加频繁,信息交互十分繁杂,但是他们在有序化的同时,不可避免的造成外界的熵增。
熵增就意味着混乱,最常见的就是把家里弄得一团糟了。
热力学定律就是这么的奇妙,外界交换变得越混乱,自组织系统就会变得越有序。当父母为家里的熊孩子头疼的时候,可能你的孩子已经籍此实现了自己的逆熵过程,更加有效的有序化,学到的东西更多。
另外需要注意的是,与自组织相对的,有个他组织的概念。
如果一个系统靠外部指令而形成组织,就是他组织;如果不存在外部命令,系统按照相互默契的某种规则,各尽其责而又协调的自动形成有序机构,就是自组织。
家长不要对孩子指手画脚、参与过多的原因就在这里。如果孩子从一个自组织系统演变成了他组织的系统,就严重丧失自发的有序化的动力。与外界交换信息和能量大大减少,在生命活力大大降低的同时,必然学习能力也减弱了。
另外,逆熵的理论不构成熊孩子在公共场所可以所为所欲的理由。假定每个人都是一个自组织的话,熊孩子的破坏行为必然会造成其他人投入能量来进行维护,这当然是十分让人讨厌的事情。
多领域交叉作用塑造了人的行为,可能往往我们称之于“人”的概念更加着重于社会学的属性。但人同时也是一个物理学的概念,热力学无疑让我们多了一个解释的角度,而且是一个有趣的方向。