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為什麼薛定諤會說“生命以負熵為生”?

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  • 1 # 冬哥譜科

    熵:一個傷心傷神的定律!

    你不能輕易地把牙膏放回牙膏管子裡。

    你不能指望蒸汽分子自發地遷移回來形成水球。

    這些都是與熱力學第二定律(也稱為熵定律)相關的問題。

    熱力學第一定律與能量守恆定律有關,你可能記得以前聽說過封閉系統中的能量保持恆定(“能量既不能被創造也不能被消滅”)。

    然而,這種能量不斷地改變形式,火災可以將植物中的化學能轉化為熱能和電磁能。

    電池將化學能轉化為電能。

    世界在轉動,能量變得不那麼有條理。

    熱力學第二定律叫做熵定律。這是自然界中最重要的法律之一。

    熵是對封閉系統中無序的一種度量。

    根據第二定律,系統中的熵幾乎總是隨著時間的推移而增加,你可以在系統中做功來創造秩序,但即使是投入到重新排序中的功也會增加無序作為副產品,通常是以熱的形式。

    要找到一個不讓能量進出的系統比你想象的要難,我們的宇宙就是一個很好的例子,但是熵描述了一個像宇宙一樣大或像裝滿咖啡的熱水瓶一樣小的系統是如何發生無序的。

    然而,熵並不一定與你把一群黑猩猩鎖在廚房時想到的紊亂型別有關。

    這更多的是關於廚房裡可以有多少可能的混亂排列,而不是可能的混亂有多大。

    當然,熵取決於很多因素:有多少黑猩猩,廚房裡儲存了多少東西,廚房有多大。

    所以,如果你看兩個廚房-一個非常大,但非常乾淨,另一個更小,裡面的東西更少,但已經被黑猩猩弄得很髒了,你很容易說,更雜亂的房間有更多的熵,但情況不一定是這樣。

    熵更關心的是有多少種不同的狀態,而不是它目前的無序程度;因此,如果一個系統中有更多的分子和原子,如果它更大,那麼它就會有更多的熵。

    熵是令人困惑的。

    熵可能是真正理解的人最少的科學概念。

    熵的概念可能非常混亂,部分原因是實際上存在不同的型別。

    “給熵下定義有點困難,”波波維奇說。

    也許最好將它定義為非負的熱力學性質,它代表了系統中不能轉化為有用功的一部分能量。因此,任何對系統的能量增加都意味著一部分能量將被轉化為熵,從而增加系統中的無序。因此,熵是系統無序的衡量標準。

    但是,如果你感到困惑,也不要感到難過:這個定義可能會根據目前使用它的學科而有所不同。

    19世紀中葉,熱力學概念的奠基人之一、德國物理學家魯道夫·克勞修斯正在研究一個關於蒸汽機效率的問題,他發明了熵的概念,以幫助測量無法轉化為有用功的無用能量。

    二十年後,熵的另一位“創始人”路德維希·波爾茲曼用這個概念解釋了大量原子的行為:儘管不可能描述一杯水中每一個粒子的行為,但仍有可能預測它們的集體行為,仍然有可能使用熵公式來預測它們在受熱時的集體行為。

    波波維奇說:“在20世紀60年代,美國物理學家E.T.Jaynes將熵解釋為我們錯過的資訊,無法指定系統中所有粒子的運動。”

    例如,一摩爾氣體由6×1023個粒子組成。因此,對我們來說,不可能描述每個粒子的運動,所以我們做了次好的事情,不是通過每個粒子的運動來定義氣體,而是通過所有粒子的組合屬性來定義氣體:溫度、壓力、總能量。當我們這樣做時,我們失去的資訊被稱為熵。

    如果沒有熵,“宇宙的熱寂”這一可怕的概念是不可能實現的。

    因為我們的宇宙很可能一開始是一個奇點,一個無限小的有序的能量點膨脹出來,並且一直在膨脹,熵在我們的宇宙中不斷增長,因為我們的宇宙有更多的空間,因此有更多的潛在無序狀態供這裡的原子採用。

    科學家們假設,在你和我離開很久之後,宇宙最終會達到最無序的某個點,在這個點上,一切都將是相同的溫度,不會發現任何有序的口袋(比如恆星和黑猩猩)。

    如果它發生了,我們要感謝熵。

    20世紀的科學家亞瑟·艾丁頓爵士認為熵的概念對科學是如此重要,以至於他在1928年的“物理世界的性質”上寫道:“我認為,熵總是增加的定律在自然規律中佔有至高無上的地位……如果你的理論被發現違反了熱力學第二定律,我不能給你任何希望;沒有什麼能讓它在最大的恥辱中崩潰。”

    看完這篇文章你知道什麼是“熵”了嗎?

    不知道沒關係,冬哥也很迷茫,就像約翰·馮·諾伊曼說的那樣:沒有人知道熵到底是什麼。

  • 2 # 麥克老牛

    熵就是描述物體混亂度的一個值。越混亂熵值越高。生命誕生卻是把混亂無序的物質組合成有序的過程,所以生命誕生是個熵減過程。因此才會有生命以負熵為食一說。同時也是對熵增定理無限擴大得出的所謂熱寂說的一記耳光。

    題外話,熵增原理是有條件的,只適用於孤立系統,不適用於開放系統。在宇宙中對任何一個區域性都可視為開放系統,所以實際環境中沒有真正意義的孤立系統,因此所謂熱寂是不可能發生的。

  • 3 # 西安交大黎荔

    德國物理學家克勞修斯於1865年提出的一個概念。化學及熱力學中所指的熵,是一種測量在動力學方面不能做功的能量總數。在系統內部,熵只能增加不能減少,所以一切都會從有序向無序發展,所以生命才會走向衰亡。一個人孤零零來到人世,再一個人孤零零離開,融入宇宙無限的熵增趨勢,默默地被宇宙的一片混沌吞噬。這是人生在世最殘忍的很少有人能夠坦然面對的事實。但科學家相信在自然界中存在著和熵增相反的能量控制機制,只是還沒有找到它。

  • 4 # 鑫時空

    熵,熱力學中表徵物質狀態的參量之一,用符號S表示,其物理意義是體系混亂程度的度量。一個系統越混亂,其熵就越大;越是整齊,熵就越小。熵增加原理指的是一個孤立系統內的自發過程,都是從朝越來越混亂的方向發展,意思是向熵增加的方向發展。

    熵通俗的理解就是:對於一堆沙子,可以隨意的更改沙堆的“形狀”,但不管組成哪種形狀,構成沙子的“結構”不會發生任何改變,從熵的意義上講,這個沙堆(泛指一切自然形成的沙堆,大同小異)的熵值很高。

    早期時候有人認為能量是宇宙的主宰,而熵不過是其影子。後來,熵的重要性越來越明顯,德國物理學家埃姆登說過:在自然過程的龐大工廠裡,熵原理是經理,因為他規定整個企業的經營方式和方法;能原理只不過是書記員,平衡著貸方和借方。熵這個概念目前已經不僅僅在物理學、化學等自然科學中發揮作用,在經濟學、社會學等領域也引入了熵這個概念。

  • 5 # 三格智酷

    我們在生活中常常會有這樣的思考:懶散容易自律難,放棄容易堅持難,變壞容易變好難,拖延容易行動難。人為什麼會有生老病死?天為什麼會有四季更替?草木為什麼會枯萎,花兒為什麼會凋謝?……

    我們在工作中常常會碰到這樣的問題:辦公室不打掃會越來越髒,辦公桌不整理會越來越亂;工作不做會越積越多,問題不解決會越來越糟;公司大了效率反而低了,員工久了積極性下降了,……

    我們通過人類社會的發展史瞭解到:政治會越來越腐敗,機構會越來越臃腫;國家為什麼要改革開放?為什麼封閉的國家會被世界淘汰?為什麼地球環境汙染越來越嚴重?……

    以上所有的現象都源於一個不爭的事實:所有事物都在向著無規律、無序和混亂的方向發展,這個過程是一個不斷增長的過程,即熵增的過程,學界稱其為熵增定律。

    這似乎有點晦澀難懂,我們可以把這個定律三分開來理解,即什麼是孤立系統?什麼是無外力做功?以及什麼是熵(總混亂度)。

    所謂孤立系統,可以理解為單一的系統,比如一個地球,一個國家,一個企業,一個人,一件物品等等。

    所謂無外力做功,可以理解為對一個孤立系統不施加正能量。

    所謂熵,即總混亂度,可以理解為用以度量一個系統“內在的混亂程度”。也可以理解為,系統中的無效能量。

    現在我們可以得出一個基本的結論,一個無外力做功的孤立系統,其熵是遞增的,即任何事物發展的過程是熵增的過程。生命也是如此。

    基於以上認知,我們可以做如下推論:

    任何一個生命,要想擺脫糟糕、混亂、無序、無規律的局面,就必須為遏制熵增做鬥爭,也就是通過自身的努力,不斷地做功,使得“熵”不斷地減少,這個過程也就是我們通常所說的自律的過程,生命要變得自律,就得逆著熵增做功,也就是題主說的“生命以負熵為生”。

    原來每一個生命都是在逆行!

    為什麼佛家講人生是苦的,而且苦難重重?我想熵增定律是最好的解釋了。為什麼幸福都是奮鬥出來的?熵增定律是最好的回答了。

    那麼要想獲得幸福的人生,成功的人生,我們應該怎麼做呢?基本的策略就是為我們的生命做減熵,具體做到如下三點:

    第一,為自己增添正能量。比如,有自信,有毅力,有理想,有目標,有擔當等。放到日常生活中,做到早睡早起,鍛鍊身體,不斷進步等。

    第二,開放自己這個系統。也就是提高情商。廣交人緣,愛崗敬業,讀萬卷書,行萬里路。

    第三,不斷為自己做功。也就是提高智商,勤學苦練內功,廣泛收集資訊,增長自身見識等。

    生命以負熵為生,生命因奮鬥而精彩!

    祝你幸福!祝你成功!

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