熵的概念
热力学第二定律和熵实际上对指导我们生活有着巨大的价值。了解熵的原理可以为我们生活中很多问题提供思考框架,比如说,为什么挺直腰就可以集中精神?为什么运动很重要?为什么好音乐就能改善我们的生活?
举一个例子来讲熵的概念。假设有两个容器,一个容器里面装了热水,另一个容器里装了冰块,根据物理学常识,热水这边的分子排列更松散,分子可能的状态数比较多;而冰块这边分子排列很紧密,只有一种状态。
再举一个生活中的例子。假设两种摆放家具的方法,红色这边是没有规则随便放,蓝色这边则是按照一定规则来放,比方说,台灯一定要放在桌子上面,床和床头柜要放在一起,很明显,红色这边更乱,状态数较多,而蓝色一边给人的直观感受更整洁,状态数较少。
其实,熵呢其实就是一个数值,这个值与事物的状态数成正比。
假设一堆砖头,在地上有两种放法,左边放为成金字塔形,右边随意放。左边按规则摆放的状态数只有一种,熵少,更加有序;而右边随意放的一侧可能的状态数更多,熵就更多,更混乱。
这个例子套用在在我们生活中意味着,如果随波逐流,一个普通人的人生更大可能是混乱的在这个世界上,混乱才是常态,而有序是需要刻意营造的。
回过头,我们再看文章一开始提出的问题?
为什么挺直腰可以集中精神?因为挺直腰代表着更少的状态数,代表了更小的熵,也代表了更有序的状态;放松的时候,可以站着、躺着、坐着,状态数就多了,熵就增大了,也就更混乱了,我们也就更容易走神了。
熵与时间的关系
熵和时间也有着紧密的关系,根据熵增定律,在封闭系统中,熵会随着时间而增加,比如一栋年久失修的房子会破败,一辆在路边停了很久的单车会生锈。为什么会产生这种现象,我们先来理清一个概念,封闭系统。广义的封闭系统可以理解为一个和外界隔绝的,不交流的系统。
用一个简单的模型来表示,一个封闭的容器,容器里面有空气分子,分子分成左边和右边,最开始的时候,假设空气分子会全部集中在左边,随着时间的推移,左边的分子会移动到右边,最终,分子会逐渐达到一个平均化的状态,那么容器里的熵是变大了还是变小了呢?
我们来回忆一下定义,熵和状态数成正比。同样的分子,在两倍空间下随机分布的位置就更多了,换句话说,可以随机产生的状态数就更多了,状态数越多,熵越大,在这个实验里,随着时间的推移,系统会变得越来越无序。
但这个现象和我们观察人类活动的直观感受并不一样。人是随着时间不断进化的,但我们并没有变得更加野蛮或者混乱,反而科技文明在不断发展,这个怎么解释?
在什么情况下,熵会随着时间而减小呢?
这就要提到麦克斯韦的思想实验,还是上面空气分子的例子(如果一个封闭容器中,空气分子是左右两边均匀分布的,如何使得右边的空气分子全部集中到左边,使之变的更有序呢?)
当时麦克斯韦做了这样一个实验,就是在这个封闭系统里面,放进去一个小人,这个小人只做一件事情,就是判断,判断什么?如果分子是从左边往右走就不给通过,如果是从右边往左边走,就给通过。
因为分子是一直在自由移动的,只要这个小人一直在工作,随着时间的推移,这些分子就会满满的集中到左边去。这不就是熵减了吗?
这个简单的思想实验,实际上在19世纪造成了非常大的轰动,它里面蕴含了一个深刻的哲理,就是到底这个小人做了什么事,可以让一个系统自发变得有序起来?
其实我们仔细看就会发现,这个小人他一直在做两件事情,就是感知和选择,只要他能不断做好这两件事情,那么随着时间推移,整个系统就会变得越来越有序。这背后蕴含的哲理就是感知+选择可以使事物变得更有序。
比如我们的大脑,其实一个正常人的大脑在日常生活中是混乱和无序的,美国国家科学基金会曾经发表过一篇文章,发现普通人每天脑海中会闪过1.2万到1.6万个想法,这就很像上边讲到的那个分子随机运动的容器。
如果套用上边的思想实验,在大脑里放一个小人,他就负责判断我们的念头是什么,我们应不应该想他,只要经常这么做,就可以使我们的大脑变得有序起来,就像论语里吾日三省吾身这个道理。
耗散结构
接下来,让我们更深一层的去探究这个小人,小人每一次的感知和选择,是需要能量和信息的。感知分子的运动状态,并且去阻止它,这两件事情都是需要能量的;而判断哪个方向能通过,哪个方向不能通过又是需要逻辑的,这个就是信息输入。
所以,放了这个小人之后,整个系统就从一个封闭系统变成了一个开放系统。尽管表面上看,它还是与外界隔绝的,但实际上,我们给这个系统注入了能量和信息。
所以,我们又得到一个新的东西,就是能够不断从外界输入能量信息和物质的系统,然后自己又可以不断排除熵,这个东西就叫做耗散结构。
最典型的耗散结构就是河流,河流从上游注入水分子,水分子从高往低走,还会带来能量,所以河流这个系统,它永远不会腐败,一直保持着动能和活力。人体的运动方式也比较相似,就是一方面不断输入能量、信息和物质,另一方面不断的排出熵。
耗散结构有一个很有趣的特点,比方说河流,你每一天看到它,它都是新的,因为它的水分子都是不一样的,但是它千百年来又都是同一条河流。古往今来很多智者都探讨过耗散结构这种神奇的结构,它神奇的地方在于它是一个动态平衡体,动态指的是一直在变化,平衡指的是能够一直保持稳定形态。
人也是这种动态平衡体,其实我们每天都在变化。大脑里边的海马体每天都会新生出700多个神经元,我们的皮肤每28天就会更新一次,红血球大概四个月会更新一次,肝脏5个月会更新一次,骨骼大约7年会更新一次,基本上人体每七年大部分细胞都会换过一遍,那既然身上大部分细胞都换掉了,你还是你吗?从细胞层面上,其实你已经不是原来的你了。了解了耗散结构的原理,我们会发现在物理层面人真的是可以彻底重塑自己的。
那么耗散结构,对于我们生活中的实际问题有什么启发呢?比如如何选择城市?如何选择公司?城市和公司其实也是耗散结构,我们要选择那种效率更高,运转更良好的耗散结构,加入那种能够不断从外界获取能量和信息,然后不断做出成绩,让自己不断变得越来越有序的城市和公司。反过来不要选择那种目前有所成就,但已经陷入自我封闭,自我感觉良好,拒绝与外界进行信息和能量交换的城市和公司,如果你进入了这样的封闭系统,最大的问题就是不管当下看起来有多好,多安稳的生活,多高的工资,随着时间推移,它一定越变越糟糕,这是熵增定律决定的。
下面我们再次回到人体的耗散结构,人体这个运转结构,仔细拆分一下,输入端有求知、食物、娱乐、环境;输出端有排泄物、负能量、负信息等,简单来说一下负信息,负信息是相较于正信息而言的,如果说正信息是消除世界的不确定性,负信息则是增加了世界的不确定性,比方说撒谎、谣言,或者是胡思乱想,这都是负信息的一种展现,因为它会干扰我们的生活,增加世界的无序性。
了解了人体这个耗散结构,我们应该如何运行好自己这个复杂的耗散结构呢?总结为一句话因上努力,果上随缘,即管吃不管拉,管睡不管醒,如果你睡的早,那么你不可能起的晚,如果你因都是对的,那么得到好的结果就是时间的问题了,也就是说,这张图里我们应该把焦点全部放在蓝色的部分,对于红色的部分我们直观接纳就好了。
但是生活中经常存在一种现象,就是我们经常忍不住撒谎抱怨或者胡思乱想有拖延症,实际上这是因为我们身体里的熵太多了,它需要被排泄出来。人最容易犯的错误就是无法接纳自己的红色部分,产生大量的自责,自责则会阻止你继续排出熵,最终导致另外一种结果,就是负面的东西长期无法排泄,积聚在身体里,时间一长,导致身体发生病变。
反过来,我们应该从源头减少身体里积累的熵,而不是产生了很多熵,而去压抑他们排出的过程。如果我们取得的是负成果,那我们不能只盯着这个负成果去后悔、去懊恼,而是应该释怀和接纳,然后盯着输入端去下功夫,比如我们应该采取什么样的行动,我们的睡眠、运动、思考做的好不好,我们的求知、娱乐方式是不是使我们身体减少了熵,这些才是产生正成果的核心原因。
再问一个更残酷的问题,如果我们已经被困在一个封闭系统里怎么办?比如我们不喜欢自己的城市,甚至有一份不满意的工作,但是一时半会也离开不了,我们被限定在一个相对封闭的系统里面,我们还怎么过好接下来的日子?
答案是如果改变不了这个封闭系统本身的格局,但还可以做好感知和选择这两件事情,只要持续做好这两件事情,就可以使得整体的熵逐渐减少。
举一个非常极端的例子,著名心理学家Viktor Frank在纳粹集中营的故事。Viktor在二战的时候,被关进了奥斯维辛集中营关了三年,当时这个集中营里的每28人只有一个人能够活下来,他的父亲、母亲、妻子、哥哥身边几乎所有人全部死在集中营里,而身边没有死的人,精神也几乎失常了。
但就是在这样的环境中,他却发现了一种方法,可以一直保持头脑清醒,身体健康,这个东西是什么呢?就是选择的自由,他书里有这样的一句话,你无法会控制生命里会发生什么,但是你可以控制面对困难时,你的情绪和行动,残酷的世界可以拿走你很多东西,唯独有一样东西永远也拿不走,就是选择的自由,正如古罗马哲学家爱比克泰德,他在中年被剥夺了所有的财产,然后被逐出罗马,被流放的时候,他是这么对他朋友说的,如果我必须被流放,谁又能阻止我面带微笑,愉悦而平静的离去呢!
心理学家Carol Dweck写的终身成长里面画了一张图,对应耗散结构和封闭系统,他发现人有两种反应模式,A模式和B模式,这两种模式日积月累之后就会使人生演变成完全不同的两种结构,耗散结构和封闭系统。
具体而言就是,它取决于我们对很多小事情的第一反应,比如说遇到挑战的时候A思维模式倾向于逃避,觉得挑战很烦,但B模式第一时间是兴奋,会试着迎接这个挑战,日常生活中,大多数人不是纯A或者纯B,大家其实都会有这两种模式的结合,但有的人A多一点,有的人B多一点,但是随着时间的推移,两种模式就会形成不断增强的闭环,直到逐渐形成牢固的系统。
整体来说,其实A模式一直不断拒绝信息和能量的输入,而B模式一直在强迫自己接受更多的能量和信息。所以选择B模式,通常会伴随着更多痛苦,毕竟趋利避害是人的本能,所以A模式其实更符合人性。在我们的人生中,构建耗散结构的过程,就是要不断承担更多的痛苦的,花精力去做一些逆人性的事情,所以把这件事情落到实际就会充满了困难,正所谓知易行难就是这个道理。
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