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都在追求高情商,为什么生活里偏偏要低熵?

来源:蝌蚪五线谱2023-05-08 20:02

  著名物理学家薛定谔曾在其著作《生命是什么》里说,“人活着就是在对抗熵增定律,生命以负熵为生。”

  清华大学科学史系教授吴国盛也曾表示,如果物理学只能留一条定律,我会留熵增定律。

  就连现代物理学的开创者爱因斯坦也认为“熵增定律”是科学定律之最。

  “熵增”到底是什么奇怪定律,引得无数科学家为之着迷?为什么生活中偏偏追求低熵?今天,就和大家浅谈一下“熵”。

  薛定谔 图源:维基百科

  熵(Entropy)这个概念,是由德国物理学家克劳修斯于1865年提出,希腊语中意为“内在”,即“一个系统内在性质的改变”,公式中一般记为S。

  熵代表了系统的混乱程度,系统越有序,熵值就越小;系统越无序,熵值就越大。

  由能量守恒定律我们知道能量的总和是不变的,可能量却无法百分百地转换,这些损耗的能量就是熵。

  熵增定律作为热力学第二定律的一种表述形式,认为在一个不受外界影响的孤立系统内,能量只能朝着一个方向转化,即从可利用到不可利用,从有效到无效,从有秩序到无秩序。

  是不是还是觉得云里雾里?

  举个例子,假设你的面前放置着一杯冰水和一杯常温水,你觉得哪个混乱度更高?相信大多数人会说冰水,但其实水的混乱度更高。我们都知道水和冰都是由水分子构成的,不同的是水分子和水分子之间的距离不一样。

  冰具有四面体晶体结构,这个四面体是通过氢键形成的,晶体中水分子之间距离小,排列规律有序。而液体水的形成拆散了大量的氢键,使得分子间排列变得无序,故熵变大,混乱度升高。

  此外,日常生活中类似的熵增现象也比比皆是。比如,系好的鞋带会松开,手机会越用越卡,家里铺得很整齐的床单睡过后会变乱等,这些都是熵增现象。

  做家长的人也一定深有感触,孩子们玩玩具时如果没有约束,一定会把屋子搅得天翻地覆、无从下脚。当我们把一个玩具看作是元素,把所有玩具看作为一个系统时,这个系统从整齐变成了混乱。这时候,要想找到某个心爱的玩具就变得非常困难,因为它可能出现在任何角落。这个场景也蕴含了熵增的原理。

  我们也可以通过可能性或概率的方式来考虑熵。比如屋子里有100个可以放置物品的位置,需要摆放20件物品。通过组合,可以算出20件物品放置在100个位置上,其总的放置方法是一个巨大的数字:

  如果将下图中上半部分的放置方法定义为“整洁”,也就是说图中20件可以移动的物品都放在了合适的位置,其余放置方法都统称为“混乱”。那么:

  长久地保持这样的“整洁”几乎是不可能事件,“混乱”则是必然,所以“整洁”很容易变为“混乱”,这说明了任何事物都是朝无序以及熵增方向发展的。

  熵增定律进一步认为,宇宙万物都是从一定的价值与结构开始,然后不可挽回地走向混乱、荒废。无论在地球上还是宇宙或任何地方建立起任何秩序,都会以周围环境更大的秩序混乱作为代价。

  就好像我们身处的巨型城市和城市中的摩天大楼,它们造成了能量的过度投入与四处耗散:例如煤炭燃烧的能量并没有消失,而是经过转化随着二氧化碳和其他气体一起散发到了空间中;食品的过度包装,也是在大量消耗地球能量;塑料、金属未经回收利用,被掩埋到环境中。

  这些都产生了熵或能量的废弃,因此,低熵农业、低熵工业、低熵生活、低熵社会等等已经成为人类为维系自身生存所必须做的事情。

  在默认情况下,我们生活中的每件事都处于高熵状态,除非我们倾注更多的精力和注意力。正如水从高处流到低处,电流从高势能流向低势能。如果没有外力做功的情况下,所有的事物都在向着无序和混乱发展。

  所以,当熵增定律回归日常生活中,我们知道自律比懒散痛苦、放弃比坚持轻松,但假如我们不去对抗熵增规律的话,大至宇宙,小到企业、团队,甚至个人的自我管理,都会随着时间的推移越发脱离掌控。

  撰稿人:邢美波北京建筑大学环境与能源工程学院副教授 北京市科协2021-2023年度青年人才托举工程被托举人

  编辑:蔡琳、董小娴

[ 责编:蔡琳 ]
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