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1 # 認知框架
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2 # 語境思維
熵,是舶來品,英文entropy,是一個縮合詞,其中,en=energy能量,tr=trans超越/越來越,op=open開放,y[字尾]表特性。
故,熵的字面意思:能量越來越開放的特性。通俗的講:熵是濃度擴散的特性。
其實,古代道家,早就感悟到了熵增原理。其“無極”即是“熵至”。
無極,顧名思義,是沒有極性(即最無序)的元氣分佈。
國學的元氣,即西學的以太,即量子場論的真空介質。
熵增加原理:一個封閉系統,其中的高密度物態,總是要輻射能量或自我分解,發散到附近空間,最終形成熱平衡。
例如,將墨水滴入一杯清水中,因有濃度擴散效應,墨分子將滲透稀釋到所有水分子,成最分散、最均勻、最無序的分佈狀態。
1000千米大氣層內的氣體分子,可進入50000千米左右高度真空的地球輻射帶,由於濃度擴散效應,或者叫熵增加動力,氣體分子會自行分解為等離子態或亞原子,如,自由電子、自由質子,其分佈最混亂、其震盪最無序。
光總要紅移,水總向低流,水總要蒸發,熱總要膨脹,壓抑要發洩,劫富可濟貧,冷熱要均勻。這些都是熵增加的自然行為。
物理新視野,旨在建設性新思維,共同切磋物理/邏輯/雙語的疑難問題。
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3 # 澤然一面生
熵是宇宙混沌度。怎樣形容和衡量大千世界混沌初開,就搞了這麼一個東東,熵。用以描述當時的狀態。接下來就簡單了,假設宇宙大爆炸誕生,那麼誕生那一刻起,就是熵增。而到了人類社會,混亂趨於秩序,無序趨於規範,這是熵減。熵的增減,可以很明確的反應該地區的文明化程度。而熵變則是人與自然不斷較量的結果,當然最終自然獲勝,熵增到極值。
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4 # 物理哲學
首先熵是一種宏觀的概念!
提到熵,必然引出資訊熵和熱力學熵,二者本質一樣。
資訊熵的定義:S=∑ p(x) lin 1/p(x),其中 p(x)是系統處於狀態x時的機率,1/p(x)衡量狀態x的資訊量。
熱力學熵的定義:S=klinΩ,其中k是玻爾茲曼常數,Ω則為系統宏觀狀態中所包含的微觀狀態總數。一般情況下,熱力學熵考慮的是微觀狀態等機率的情形,即處於每個微觀狀態的機率為1/Ω,若不是等機率的,則形式與資訊熵完全一致。
為什麼熵要取對數?
凡是變化與自身相關的量通常是自然常數e的指數形式。
例如大家熟知的衰變律:放射性元素的數量隨時間以指數規律衰減。對於放射性元素,在dt 時間內衰變的原子數dN與自身元素數量N和時間dt乘積正相關,dN=-λNdt,其中λ為衰變係數。設t=0時刻的放射性元素數量為N0,則衰變律為N=N0e^-λt。
同理,微觀狀態變化量(或資訊變化量)dN與自身微觀狀態量(或資訊量)N和熵變dS乘積正相關,dN=λNdS,故微觀狀態量(或資訊量)N=N0e^λS,故熵是取狀態量的對數關係。狀態量越多,不確定性越高,熵越大。
宏觀不確定性是一種混亂度。例如下面三幅點圖,每幅圖有1000個隨機可重疊的點,哪個更加混亂?
在0-1二維平面內:a只能取x,y座標被0.05整除的點;b能取x座標被0.05整除的點;c可以取0-1範圍內任意點。
首先,經驗主義告訴我們:c最混亂,因為毫無規律可言而成散狀。b次之,因為豎向被限制而成線狀。a最簡潔,因為豎向橫向都被限制而成點狀。
然後,熵理論分析可得:S=klinΩ,Ω為系統宏觀狀態中所包含的狀態總數。一個隨機系統可能取到的狀態總數取決於系統的限制條件。a橫向豎向的限制,致使1000個點重疊最多,只能取到小於400(1/0.05^2)個的狀態數,b豎向限制下可以有大於400小於1000的狀態數,c沒有限制,狀態數可以接近1000個。所以狀態數或資訊量越多,不確定性越高,熵值S越大。
熵的意義在於熵變。
以資訊熵的為例,資訊熵衡量平均資訊量,熵越大表明平均資訊量越大,說明資訊的不確定性越大。例如天氣預報,如果能100%確定明天一定是晴天,那麼資訊熵就是S=klin1=0,也就是說不確定性為0。如果說明天有50%機率晴天,50%機率下雨,那麼就是S=klin1/50%=klin2,可以說不確定性為klin2。而如果明天有25%機率晴天,25%機率下雨,25%機率陰天,25%機率下雪,那麼就是S=klin1/25%=klin4。
熵的意義並非絕對的,而是相對的,其真正意義在於熵變,若熵不發生變化,則熵或大或小對系統都不產生任何影響。
假設可以100%確定明天一定是晴天,直覺告訴我們這是有意義的,這可以幫助規劃明天的活動等等。但客觀理論分析,可以預測的前提是今天到明天的熵變必然不為0。如果今天是晴天,熵變為0,則明天也是今天,這就形成了悖論,產生悖論的原因是天氣預報不可能做到100%預測。這個悖論有力的詮釋了熵的意義在於熵變!
只有熵變才能引起系統的變化,熵增原理就詮釋著宇宙本身的熵變。
回覆列表
談一下個人的視角,熵這個字比較偏,很多人不會讀,它的拼音【[shāng]】,是指一個封閉系統的混亂程度,今天著重談一下熵[shāng]對我們有什麼啟發的意義。
談意義之前,我們要建立對熵的一種認知。
舉個例子:比如閱讀一本書,讀完後你還會大概記得這本書講什麼。因為這時大腦裡的神經元層次還留下印跡以及一些不牢靠的組塊。
但如果隔了一段時間,可能只需要2周,大腦裡關於這本書的印跡就會變得很淡、模糊、以及一些不牢靠的組塊,這些組塊也開始消失。關於這本書的內容,在大腦裡可以變得混亂。 這就是熵增,你什麼都沒做,隨著時間的流逝,事物會自動熵增【混亂更大程度】的方向變化。
再舉個例子:你在外地工作,離開老家之前,把房子收適得很乾淨,窗明几淨,然後封裝所有的門窗,去外地了。隔了幾個月,你回到老家。整體房間,都會佈滿了灰塵,還有難聞的味道,對於一個封裝系統,如果你什麼都不做,這個封裝系統【房間】會自動的朝著熵增【混亂程度增加】的方向變化。於是,你花了一個上午的時間,重新收適了這個房間,於是又愎復了原先的窗明几淨。一個封裝系統如果要保持有序【負熵】,就必須從其它系統輸入能量進行做功。
熵的意義在於指出,如果你什麼都不做,事物不能保持現狀,只會朝著更加混亂的方向變化。因此,我們要付出能力【做功】,把混亂帶入有序【負熵】的狀態。
能量-熵-熵增-負熵-精神熵-心流-意志力-自制力的意義,幫助自己開啟視角,看待自身與看待自身之外的事物。從【人】自身的視角,指向思想、思維,為什麼思想、思維要有序【負熵】,而且思想、思維的有序是可以透過自己設計出來的。如果你不去設計思想、思維,會什麼會朝向混亂方向發展。從【物】的視角,指向複雜的事物,為什麼複雜的事物【熵增】比較大,一定要透過設計從【複雜之中設計出簡單】,降低熵增,設計出有序【負熵】。
這就是我認為熵於個人的意義。