熵的社会学意义

作者: 阮一峰

日期: 2013年4月 9日

1.

上周,我读完了《熵:一种新的世界观》

总体上,我不推荐这本书。因为作者是两个经济学家,他们写了一本物理学的书!

正如经济学家所擅长的,书中充满了夸大偏颇的描写,以及片面的和逻辑不严密的论证。而且这本书(英文版)出版于1980年,内容不是很新。

但是,我不得不说,他们的结论说动了我:从熵的角度看,如果不改变发展模式,人类无法继续发展。我还发现,熵是一种解释力极强的理论,许多现象都可以用熵来解释,看上去非常合理。

下面我就来解释,什么是熵,以及为什么它会影响人类社会的发展。

2.

根据热力学第一定律,能量是守恒的,可以互相转化(比如机械能转化为电能),而不会消失。

热力学第二定律进一步指出,虽然能量可以转化,但是无法100%利用。在转化过程中,总是有一部分能量会被浪费掉。比如,汽油含有的能量可以转化成发动机的能量,但是会伴随产生大量的热能和废气。即使科技再发达,也无法将被浪费的能量减小至零。

写成公式就是:

  能量的总和 = 有效能量 + 无效能量

"有效能量"指的是,可以被利用的能量;"无效能量"指的是,无法再利用的能量,又称为熵。所以,熵就是系统中的无效能量。

考虑到宇宙的能量总和是一个常量,而每一次能量转化,必然有一部分"有效能量"变成"无效能量"(即"熵"),因此不难推论,有效能量越来越少,无效能量越来越多。直到有一天,所有的有效能量都变成无效能量,那时将不再有任何能量转化,这就叫宇宙的"热寂"(Heat Death)。所以,热力学第二定律的一个重要推论就是:熵永远在增加。

3.

热力学第二定律只是定义了"熵",没有解释"熵"的产生原因:为什么总是有一部分能量无法再利用?

1877年,奥地利物理学家玻尔兹曼(Ludwig Boltzmann)对"熵"做出了令人信服的解释。

他认为,任何粒子的常态都是随机运动,也就是"无序运动",如果让粒子呈现"有序化",必须耗费能量。所以,能量可以被看作"有序化"的一种度量。热力学第二定律实际上是说,当一种形式的"有序化"转化为另一种形式的"有序化",必然伴随产生某种"无序化"。一旦能量以"无序化"的形式存在,就无法再利用了,除非从外界输入新的能量,让无序状态重新变成有序状态。

"熵"就是"无序化"的度量。考虑到"无序化"代表着混乱(实质是随机运动),可以得到三个重要结论:

  结论1:如果没有外部能量输入,封闭系统趋向越来越混乱(熵越来越大)。比如,如果房间无人打扫,不可能越来越干净(有序化),只可能越来越乱(无序化)。

  结论2:如果要让一个系统变得更有序,必须有外部能量的输入。

  结论3:当一个系统(或部分)变得更加有序,必然有另一个系统(或部分)变得更加无序,而且"无序"的增加程度将超过"有序"的增加程度。

4.

上面三个结论在物理学上是很明显的。假设一杯冰水,如果没有外部能量输入,在常温下冰块将会融化(结论1);要让它变得更冰,必须有外部能量的输入(结论2);当它变得更冰的同时,周围的温度一定会升高(结论3)。

如果社会现象也符合热力学定律(我认为是的),那么就可以用这三个结论来推断社会现象。

如果没有能量输入,人类社会将变得越来越混乱(结论1);人类社会要变得更进步(有序化),必须要有能量输入(结论2);这种"能量输入"最好来自地球以外(比如太阳能)。如果只是使用地球上的能源,必然意味着在人类社会变得更有序的同时,地球的某个部分将变得更无序(结论3)。

于是,问题的关键就是,人类是否能找到足够的能源?

5.

1804年,世界人口达到10亿;1927年,达到20亿;1974年,达到40亿;1999年,达到60亿;2011年10月31日,达到70亿。专家估计,2025年达到80亿,2045年达到90亿。

由于生活水平的提高和维持现行秩序的需要,如果人口增加1倍,所需要增加的能量将不止1倍。因此,能源的增长速度必须高于人口增长速度+经济增长速度,才可能支持人类社会现在这种发展。

麻烦的是,能源几乎肯定无法这么快地增长。太阳能,以目前的技术,大规模使用还不现实;化石能源,应该都会在本世纪内开采光;核能、水能和风能,将是未来的主要能源,但是都有各自的弊端(核废料、水坝、高昂的设备成本等等)。更要命的是,根据热力学第二定律,使用系统内的能源,必然增加系统内的熵。

这意味着,如果人类单纯依靠地球自身的能源,地球必将变成一个越来越混乱的地方。

6.

目前的种种环境问题----空气污染、水污染、冰山融化、生物灭绝----其实都可以归结为熵的增加。



就连人类心理、思维、价值观上的混乱,也可以归结为熵的增加。比如,计算机系统是高度有序的系统,维持计算机系统的秩序,需要大量人类思维的输入。根据热力学第二定律,计算机系统越有序,对应的人类思维就越无序。这解释了为什么世界上一些最好的科学家和程序员,在世人眼里,都有点不太正常,甚至行为混乱。这还解释了,为什么工业时代和信息时代的到来,伴随着人类的心理和精神疾病患者激增。

一句话,除非减少能源消耗和降低人口,否则人类没有未来。

7.

附录:《熵:一种新的世界观》的摘录

  - 热力学第二定律告诉我们,物质与能量只能沿着一个方向转换,即从可利用到不可利用,从有效到无效,从有秩序到无秩序。热力学第二定律实质上就是说宇宙万物从一定的价值与结构开始,不可挽回地朝着混乱与荒废发展。

  - 热力学的两个定律可以用一句简短的句子来表达: 宇宙的能量总和是个常数,总的熵是不断增加的。

  - 熵是不能再被转化作功的能量的总和的测定单位。

  - 能量只能沿着一个方向----即耗散的方向----转化,那么污染就是熵的同义词。

  - 世界的熵(即无效能量的总和)总是趋向最大的量的。

  - 在一个封闭的系统里,物质的熵最终将达到最大值。

  - 当熵处于最小值,即能量集中程度最高、有效能量处于最大值时,那么整个系统也处于最有序的状态。 相反,熵为最大值、有效能量完全耗散的状态,也就是混乱度最大的状态。

  - 如果没有外界作用,那么物体是不会自动趋于井 井有条的状态的,每个打扫过房间或在办公室工作过的人都知道,如果东西不加收拾,那么 它们就会越来越乱。而要使物体重新归于秩序那就又要进一步花费能量。

  - 我们应该强调某处发生的熵的逆转,都必须以周围环境的总熵的增加为代价。这是因为每发 生一件事情总会有一定能量被耗散,并不能再被利用了。

  - 每次在一定地点由人力或机器造成的熵的减少都伴随着周围环境熵的更大增值,从而保持了熵的总值的必要增加。

  - 大爆炸学说符合热力学第一和第二定律,它声称宇宙是以有序的状态开始,并从此不断地向无序的状态发展。宇宙的熵最终必然达到最大值,热寂必然会到来,那时所有的有用能量已被消耗一空,宇宙中再也不会有任何变化发生。宇宙的热寂相当于永恒的宁静。

  - 时间体现了能量从集中状态到耗散状态,从有序状态到混乱状态的 变化。如果熵的过程是可以逆转的,那么过去发生的一切都可以挽回。

  - 能量本身永远从有效状态转化为无效状态。

  - 我们的朋友一个个衰老死亡。我们坐在火堆旁,看着火苗慢慢燃尽,只留下灰白色的灰烬。我们历经沧桑变迁,而这个经历就是熵定律的展开。这就是不可逆转的能量耗散过程。

  - 每当发生任何事情,世界上的能量就有一次耗散,熵的总值就有一次增加。说时光就要流逝完就是说世界的有效能量将要告罄。

  - 世界上的能量消耗越快,可能发生的事情剩下的也就越少,世界上所剩下的时间也就相应地越来越少了。

  - 当世界达到最大熵状态,再无更多能量作功的 时候,由于万物陷于一片沉寂,时间便会终止。

  - 有机体的生长所体现的熵的微小的、局部的递减, 都伴随着宇宙总熵的更大范围的递增。

  - 所有东西将是以某种原材料(有效能量)开始, 而最后又将以废物(无效能量)而告终。

  - 能源是人类文化的基础,正如它是生命之本一样。因此每个社会的权力最终归于那些掌握了转化、交换和排除能量的外部工具的社会成员。

  - 很多人类学家早就认识到,某一特定环境的能源基础就是这个文化形成过程中的决定因素。

  - 煤比木材更难开采、加工,因此把它转化到有用状态要耗费更多的能。

  - 技术只不过是自然界所蕴藏的能量的转化器。

  - 熵定律告诉我们,每当一定的有效能量被消耗掉,周围环境的混乱就会増加。现代工业社会巨大的能量流通,给我们居 住的世界带来了极大的混乱。技术现代化的进程越快,能量转化的速度也就越高,有效能量就耗散得越多,混乱程度也就越大。

  - 我们竭力把一切活动技术化、条理化,而结果只是加快了能量转化和熵的过程。

  - 我们越是把技术扩散到整个文化中去,整个社会就越是支离破碎,熵的增加也就越快,混乱程度也就越大。我们当代世界的危机触目惊心的道理就在这里。

  - 我们使用的合法货币就代表着对我们以前所投入的能量的报酬。归根到底,货币只是对贮存着的能量的债权而已。工资就是对人们所作的功或所耗的能的报酬。

  - 事与愿违, 汽车在得到广泛使用后,美国人住得距离工作地点越来越远了。40年前,大部分人是步行上班的。

  - 城市越大,所需输入能量就越多。流进城市的能量越多,随之而来的混乱就越厉害,混乱越厉害,组织内部结构便更趋庞大以对付各种骚乱,这个过程不能被永久地维持下去。

  - 求知过程是一种违反热力学第二定律的活动,它或者树立更严格的秩序或者发展负熵。

  - 我们正在很快地接近矿物燃斜能源环境的极限。如果我们坐以待毙,我们就会发现,我 们根本没有剩余能源可用来渡过难关。

  - 我们即将进入的低熵时代要求我们大幅度减少世界人口。

  - 人类要生存,唯一的希望就是放弃对地球的掠夺,转而适应自然秩序。

(完)

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留言(149条)

看的我好悲观。我一直也认为,人类的文明是个不归路。只能向前,无法后退。

地球正在变的越来混乱,但愿地球上的领导精英能着手解决问题,但愿更多的普通人能认识到这个问题的严重性

"一句话,除非减少能源消耗和降低人口,否则人类没有未来。"

按照文章的逻辑,应该是除非从外部获取足够的能源,否则人类没有未来。另外文章逻辑已经清晰易懂,摘录部分对说理没有用处。

联想到中国现在面临的改革,不知道那些外来的能量究竟会是什么?是不是已经到来?现在流行一个词叫“倒逼”,不知道那些倒逼zf改革的能量现在在哪儿,处于什么发展状况。

所以的能量都是可以被利用的 二次能源 三次能源 甚至N次能源都行

这一切的前提是基本粒子是不再可分的,即有基本粒子的存在

峰哥好,很喜欢你写的东西,其实不单单是你写的内容吸引人,你的文字本身就很吸引人,也就是说,你无论写什么都可以写的好看。。。。但是,肯定会有但是的,是吧。。。但是,你的关注面似乎太广了,往好了说,是知识面宽,但是,这样不也分散了你的精力吗?你为什么不把你的精力放到做一件什么事情上去,然后做到极致,然后。。。我也不知道然后会怎么样了。

一直没搞懂”熵“是啥玩意,看了本文懂一点了。 不过我有点疑问,所谓的有效和无效,似乎是对不同的系统来说的吧。汽油对发动机无效,但是对加热大气是有效的,这样何来的无效能量总是越来越多呢?

也许无序也是一种生命。这个文章让我觉得有些杞人忧天。

关于热寂的描述太缺乏常识了吧,宇宙的总熵是没有极大值的不会出现热寂。而且社会学很难划分出孤立的系统,论述完全是在拿物理学打比方啊

1:文中结论和推论大量用到“有序”和“无序”这两个词,可是“有序”和“无序”是不是一个主观的概念呢?一个整洁的房间对人来说是有序的,对一头猪来说肮脏和混乱的环境才更舒服
2:如果按照文中推论,地球终有一天会死寂,人“放弃对地球的掠夺,转而适应自然秩序”只是放缓了这个过程,所以没有希望可言

从正确的理论推导出混乱的结论。

人类的文明破坏了宇宙的秩序和发展节奏;
但阻止人类的文明又将注入更多的能量,产生更多的熵;
人类的文明将不可逆转地加速宇宙走向"热寂".



根据热力学第二定律,计算机系统越有序,对应的人类思维就越无序。这解释了为什么世界上一些最好的科学家和程序家,在世人眼里,都有点不太正常,甚至行为混乱。这还解释了,为什么工业时代和信息时代的到来,伴随着人类的心理和精神疾病患者激增。

看到这里,我不得不说,小阮同学就像是一台精确转动的机械钟表一样,一个齿轮接一个齿轮,一个轴承接一个轴承的,滴滴答答,答答滴滴的推演出了这个让我的下巴差点合不上的结论。不,是谬论。


就如同前面网友的评论一样:

王大德 说
这一切的前提是基本粒子是不再可分的,即有基本粒子的存在

不论任何理论,总是基于一些前提。


建议小阮同志多研究研究量子科学。特别是量子科学中关于意识的描述。比如《朱清时:物理学步入禅境:缘起性空》

一百年前的那些基于无穷多随机运动的,可爱的小圆球的物理理论,我觉得只能当成是塑料玩具,虽然看起来是真的,但是和真正的物品不一样。

这本书的熵挺高的……

比方说,水能和风能其实就是间接利用的太阳能而已。化石能源也是,只是化石能源有几千万年的储备,而水能和风能的利用周期比较短。这两个都不能算“系统内的能源”。

其实细想想,地球归根结底消耗的是太阳的能源,风能,石油,都是太阳能量转化的。只要太阳的能量不消失,地球是不缺少外部能量输入的。问题只是太阳输送能量的速度可能已经赶不上人类消耗的速度,或者说人类利用太阳能的效率太低

方舟子写过一篇文章批这本书,

http://it.sohu.com/7/0604/18/column220771805.shtml

(from http://news.dbanotes.net/item?id=3457)

这本书确实是生搬硬套。。。看了方舟子的文章后瞬间对方舟子有了好感。。。

引用snowqiang的发言:

人类的文明破坏了宇宙的秩序和发展节奏;
但阻止人类的文明又将注入更多的能量,产生更多的熵;
人类的文明将不可逆转地加速宇宙走向"热寂".

在宇宙尺度上,渺小的人类的活动对宇宙的影响完全可以忽略不计,随便一颗超新星爆发释放的能量足够全人类出现-灭绝-出现-灭绝……这么循环10000次,我们就不用在这里为宇宙大哥杞人忧天了。

如此说来,彻底的佛教徒主义,是人类的方向。


熵增的原理解释更为复杂现象,有点生硬。这里少了几个两字。

 - 没有考虑生长二字。
树汲取无序的能量生长,还能阻挡无序的风。

 - 没有转化。
废≠无,条件适合可以转化。

 - 没有文明。
人口的增加VS动物的减少,是否可以抵消熵增?


再来举两个小例子:

 - 都是相对封闭系统,靠的很近池塘却有可能浑浊度不同,因为有无水草、藕等植物的缘故;

 - 禽流感,大家不敢吃鸡,该吃龙虾了。龙虾就是生存在污染的环境。

人类对太阳能的利用虽然不高...
但是整个生物圈的生产者都有来自太阳的能量输入...
不然世界早就在人类没出现的时候就完蛋了...
这种对热二的曲解...实在是伪科学

阮兄这篇文章肯定不是认真的,肯定不是……

这……楼主的行文疏漏的地方很多啊
建议多了解一点相关知识再评述吧

社会学家都非常“善于”利用自然科学的理论来武装自己,马克思就是用“科学”来注释他的哲学的。所以本书尽管是经济学家写物理学上的东西,但它阐述的是社会学上的理论。早年看的时候(大概是上世纪80年代看到的中译本),确实觉得很震撼。后来想想,其实我们的老祖宗早就说过类似的话,比如庄子的某些观点。这本书其实是对现代工业文明的反思,放在现在来说,就是要用“科学发展观”来指导经济社会发展。嘿嘿……

引用[0,1]的发言:


熵增的原理解释更为复杂现象,有点生硬。这里少了几个两字。

 -没有考虑生长二字。
树汲取无序的能量生长,还能阻挡无序的风。

 -没有转化。
废≠无,条件适合可以转化。

 -没有文明。
人口的增加VS动物的减少,是否可以抵消熵增?

树无法汲取无序的能量,实际上它是汲取太阳的能量,就是常常听到的光合作用,而太阳的能量就是来自对自身的“燃烧”
因为很不幸,人类生活的宇宙是熵增的宇宙,所以总体来说……不会从无序变有序
如果认为智慧是一种高度有序东西,那么认为有智慧的生命的熵极低,那么为了维持自己的低熵,就要让其他生命体的熵增加,因为无智慧的熵较高,无法维持智慧。这就对应了人吃动物,吃植物。而且很不幸,人无法光合作用,也暂时无法制造出高效率光合作用的机器……所以只能依靠牺牲其他的生命来维持自己的存在

实在看不下去了。这篇文章有点误人子弟。我也曾学过热力学,虽然学的渣,不敢说自己知道熵是怎么回事,但还是觉得博主的理解很浅啊,有些也不对。非专业人士写这种科普文章要慎重。。。

引用小H的发言:

树无法汲取无序的能量,实际上它是汲取太阳的能量,就是常常听到的光合作用,而太阳的能量就是来自对自身的“燃烧”
因为很不幸,人类生活的宇宙是熵增的宇宙,所以总体来说……不会从无序变有序
如果认为智慧是一种高度有序东西,那么认为有智慧的生命的熵极低,那么为了维持自己的低熵,就要让其他生命体的熵增加,因为无智慧的熵较高,无法维持智慧。这就对应了人吃动物,吃植物。而且很不幸,人无法光合作用,也暂时无法制造出高效率光合作用的机器……所以只能依靠牺牲其他的生命来维持自己的存在


树不仅仅吸收太阳的能量,还有很多无用的“废物”,比如大便。

人的成长不仅是吸取有形的东西,还有无形。比如在相对封闭的大学,不同的宿舍,整洁程度等面貌是不一样的,就是无形的东西在影响。——这就是靠文明转化。

n个1,有效0.5,无效0.5。累积起来,无效不是0.5n,实际无效不是机械的累积仍可以生长、转化。

有一天太阳燃烧能量不够用了,这不是熵增的胜利,而是宇宙能量转化在地球面有问题了。

地球上的所有能量都来自太阳,化石燃料只是存储太阳能的一种形式,所以燃烧石油煤炭只是利用以前的太阳能;结论是:只要太阳还没燃烧完,就没什么本质问题。

熵增原理:封闭系统,熵永远增加。是热力学第二定律,是人类有限的观察空间和时间的结论,是物理学的精辟和科学所在,毋庸置疑。至于把它应用或移植到其它,我不知。记得有一位科学家说过,当物理学家没有认识宇宙的时候,只能让巫婆去瞎说。

世界的问题,必须人类集体努力去解决。但可惜人类是自私、不信任的。人类的陋习不得不面对啊。

得到结论的逻辑并不清晰。

无为永恒

热力学第二定律或熵增原理用于有限的自然界是绝对正确的。用于宇宙就有争议了。因为这会引出热死论,从而承认造物主的存在。无神论者不接受。前苏联的热力学教材就明确指出:“热力学第二定律不得用于宇宙,因为会引出热死论。”(确用‘不得’二字,岂有此理。最近英国的霍金有了新理论,宣称可以不请出上帝了。)。至于热力学第二定律是否可用于社会科学领域争议就更大了。热衷的是懂点皮毛经济学家,而深谙此道的物理学家则保持缄默。但这确是一个值得人们思考和讨论的问题。谢谢阮兄。

引用FourthOff的发言:

热力学第二定律或熵增原理用于有限的自然界是绝对正确的。用于宇宙就有争议了。因为这会引出热死论,从而承认造物主的存在。无神论者不接受。前苏联的热力学教材就明确指出:“热力学第二定律不得用于宇宙,因为会引出热死论。”(确用‘不得’二字,岂有此理。最近英国的霍金有了新理论,宣称可以不请出上帝了。)。至于热力学第二定律是否可用于社会科学领域争议就更大了。热衷的是懂点皮毛经济学家,而深谙此道的物理学家则保持缄默。但这确是一个值得人们思考和讨论的问题。谢谢阮兄。

我看了开头两段之后,我就开始略读,打算留个评论。评论翻到最末,看到FourthOff这段几乎完全就是我想说的话,虽然我对热死论一无所知。总之,这文章前两段关于物理学的部分已经有硬伤了,而到了推广至社会科学领域,则更近于梦呓了。
我的确相信在社会和经济学领域应该引入更多自然科学研究的方法,但是方法绝对不是将现有的物理理论直接嫁接至社会和经济学领域,更不用说是基于对一个经典理论的错误理解。

(一)
信息处理的一个特征是要消耗能量。我现在在打印这本书所用的文字处理机必须与电源相连接,理由就在这里。每条信息消耗的能量与热力学因素有关。当处理机的工作温度与环境温度相仿时消耗最小。人的大脑和大多数计算机的工作效率是很低的,它们要消耗大量额外的热能。例如,人脑产生出相当大一部分体热,而许多计算机需要专门的冷却系统来保护它们不被熔毁。这种余热的起因可以追究到作为信息处理基础的实际逻辑线路,后者对于清除信息是必不可少的。例如,要是有一台计算机在执行 1+2=3 的计算,这时两条输入信息(1 和 2)被一条输出信息(3)所置换。一旦计算完成,计算机也许会把输入信息清除掉,其结果是一条信息取代两条信息。事实上,为防止存储器堆满信息,计算机不得不随时清除掉这种多余的信息。清除过程按定义是不可逆的,因此就牵涉到熵的增加。因此,基于这个最基本的理由,信息的收集和处理由于它们活动的结果,看来必然会按不可逆的方式把可供利用的能量消耗殆尽,并使宇宙的熵增加。

戴森认真地考虑了下述情形,也就是仅仅出于对某智慧生物社会需要以一定速率消耗能量的前提假定的考虑,则在宇宙朝热寂状态冷却的过程中它们所面临的问题。第一个约束是这种生物的温度必须比他们所处环境的温度更高,否则余热不会从他们身上向外流出。其次,物理系统向周围环境辐射能量的速率受物理定律的限制。很明显,如果这种生物产生余热的速度要比排除余热来得快,那么它们是不能长期工作的。这种生物必然要消耗能量,而上述要求对能量消耗的速率规定了某个下限。因此,一个最基本的要求是必须存在某种自然能源,以补充这种为维持生命所必须的热外流。戴森的结论是,所有这类能源在宇宙遥远的未来注定会越来越少,因而所有的智慧生物最终还是要面临能量危机。

现在有两种延长智慧生物寿命的方法。一是应当尽可能长地活下去,另外是要加快思考问题和取得经验的速度。戴森作了一个合理的假设,即智慧生物对时间流逝的主观感受取决于他们处理信息的速率:处理的机制运行得越快,每单位时间内这种生物的思维和知觉就越多,时间也好像过得越快。罗伯特·福雷沃德(Robert Foreword)在他的科幻小说《龙蛋》 (Dragon’s Egg)中,以引人入胜的手法运用了这个假设。它讲的是生活在中子星表面上的某个有理智生物社会的故事。这些生物是靠核过程而不是化学过程来维持他们的生存。由于核相互作用要比化学相互作用快几千倍,中子星生物对信息的处理速度也就快得多。人类时标的 1 分钟等价于他们的许多年。这种中子星社会在同人类第一次接触时是相当原始的,但每一分钟它都在发展,很快便超过人类社会。

(二)

遗憾的是,采用这种策略作为在遥远将来生存下去的手段有一个缺陷:信息处理得越快,能量消耗速率也越大,因而可利用能源耗尽得也越快。你也许以为这必然会导致我们后裔未日的来临,不管他们采取何种形体也无法避免。但情况并非一定如此。戴森已经指出,可以有某种巧妙的折衷方案,使这个社会逐渐减慢它的活动速率,以做到与宇宙的衰退相匹配。一条途径是使这种社会进入体眠状态,以不断增加时间长度。在每个休眠阶段中,从前一个活动阶段的努力得来的热可以慢慢地加以消耗,而有用的能量就累积起来,以便在下一个活动阶段中予以利用。采用这一策略意味着这种生物的主观感受时间在实际流逝时间中所占的比例越来越小,因为这种社会的休眠期总是变得越来越长。但是,我曾强调指出过,永久之长,长不可测,我们不得不与相反的两个极限作斗争:资源趋于零而时间趋于无穷。戴森对这两个极限作了简单的研究后指出,即使总
的资源有限,总的主观时间也可以为无限。他引用了一项令人大吃一惊的统计结果:人口水平与今天人类社会相当的某个生物社会,只需 6×1030 焦耳的总能量就可永远维持下去,而这仅仅是太阳在 8 小时内的能量输出!

但是,真正的永垂不朽要比对处理无穷多信息的能力的要求更高。如果一个人的大脑状态的数目有限,那么他只能思考有限数目的不同思维。如果永远维持这种情况,则意味着翻来覆去地重复相同的思维。这样一种生存方式看来是毫无意义的,就同注定要灭亡的物种所处的情况一样。要避开这条死胡同,这个社会或单个超人必须在尺度上永远不断地扩大。这对非常遥远的未来提出了严峻的挑战,因为物质的消散将比物质能被收罗来作为大脑材料来得更快。也许一个绝望然而却很聪明的人会企图利用那些难以捉摸却又永恒存在的宇宙中微子去扩大他的智力活动范围。戴森所作的许多讨论,以及对遥远未来智慧生物命运的绝大多数推测,实际上是假定这些生物的精神活动过程始终归结为某种数字计算过程,毫无疑问,数字计算机是一种有限状态的机器,因此它所能达到的状态数有着严格的极限。但是,还有另外一种称为模拟计算机的系统。计算尺就是这类系统的一个简单例子。连续调节滑尺就可进行计算,而在理想化情况下,这可以有无限多种状态。因此,模拟计算机便摆脱了数字计算机的某些限制,即只能贮存和处理有限数目的信息。如果仿照模拟计算机的工作方式对信息进行编码,如用物体的位置或角度来编码,那么这种计算机的能力看上去好像就没有限制了。所以,如果某个超人可以像模拟计算机那样工作,那么他也许不仅能进行无限多个思维,而且可以进行无限多个不同的思维。

(三)
遗憾的是,我们并不知道就整体而言宇宙是像一台模拟计算机还是像一台数字计算机。量子物理学认为,即使整个宇宙归根结蒂也应当是 “量子化”的,它的所有属性都表现为离散的跳变,而不是连续的变化。不过这纯粹是推测。实际上我们也并不理解大脑的精神活动和物质活动之间的关系。也许不可能以这里所讲的方式用一些简单的物理因素把思维和经验联系起来。不论精神的本性如何,不容置疑的是,遥远未来的生物将面临最终的生态危机:一切能源为宇宙所消耗。尽管如此,通过“节衣缩食”,看来他们仍有可能达到某种永垂不朽。按照戴森描绘的演化景象,他们的活动对宇宙的影响会越来越少,而宇宙对它们的需求则漠然置之,毫不关心。他们应当无限长地处于不活动的休眠状态,保持然而却并不增加他们的记忆力,同时几乎一点也不干扰寂静黑暗的垂死宇宙。但是,借助巧妙的组织他们仍能够进行无限多个思维,感受无限多个经验。我们还能希望什么呢?

宇宙热寂是我们时代经久不衰的神话之一。我们已经看到,罗素和其他一些人是怎样根据热力学第二定律的预言,抓住宇宙看上去必然要退化的结论来支持由无神论、虚无主义和绝望观念组成的一种哲学思想。随着对宇宙学理解的深化,我们今天能够描绘出一幅多少有所不同的图象。或许宇宙正在逐渐衰退,但它不会消亡。热力学第二定律肯定适用,但它不一定会妨碍文明的永垂不朽。

事实上,也许情况甚至并不会像戴森描绘的那么糟。迄今为止,我一直假定宇宙在膨胀和冷却时或多或少会保持均匀性,但这可能并不正确。引力是许多不稳定性的根源,而且今天我们所见到的宇宙的大尺度均匀性在遥远的将来会被某种较为复杂的结构所取代。例如,膨胀速度在不同方向上的微小差别可能会被放大。巨黑洞也许会因它们相互间的引力战胜宇宙膨胀的弥散效应而集聚成团。这将导致一场奇特的争斗。请记住黑洞越小则越热,蒸发得也越快。如果两个黑洞并合在一起,所生成的黑洞就变大,因而温度就会下降,而蒸发过程将大为减慢。凡是谈及宇宙遥远的未来,关键问题在于黑洞并合的速率是否足以跟得上黑洞的蒸发速率。如果跟得上,那么总会有一些黑洞始终存在,它们可以通过霍金辐射提供有用的能源,为人类社会所开发提取,以维持他们的生活而无需休眠。物理学家唐·佩奇(DOn Page)和兰德尔·麦基(Ran-dall Mckee)的计算表明,这场争斗就像在走钢丝,关键问题取决于宇宙在不断衰退的过程中膨胀速度究竟有多大。但是,在某些模型中,并合的确最终取得了胜利。

(四)
戴森还忽略了这样一种可能性,即我们的后裔自身会尽力修正宇宙的大尺度结构,以使他们能一直生存下去。约翰·巴罗(John Barrow)和弗兰克·蒂普勒 (Frank Tipler)曾考虑过一些方法,由此一个高度发达的技术社会也许能稍稍调整恒星的运动,以便巧妙地造成某种对他们自己有利的特定的引力安排。例如,可以利用核武器给小行星的轨道以少量的摄动,于是来自行星的一次弹射式推动能使它撞向太阳。碰撞产生的动量会使太阳在银河系里的轨道发生极其微小的变化。尽管这种效应很小,但具有累积性:太阳走得愈远,偏差便愈大。假如要使太阳向另一颗恒星接近,那么经过许多光年的距离后,这种偏差就能导致具有决定性意义的差别,使原本蜻蜒点水般的相遇发生改变,从而极大地修正了太阳在银河系内的运动轨道。通过这种方式操纵许多颗恒星,便可以创造出一些天体集团井把它们管理好,使之造福于社会。而且,由于这一效应的放大和累积作用,可以通过这种方式来加以控制的系统的尺度就没有任何限制,只要在不同的地方轻轻地推推恒星就可以了。要是有足够长的时间——我们的后裔肯定有充裕的支配时间——甚至整个星系都能加以调度。这种宏伟的宇宙工程将不得不同恒星和星系的天然无规则行为作斗争,因为随机运动会把天体从引力束缚团中抛离出去,从而促使系统走向瓦解,这一点在第七章中已经介绍过了。巴罗和蒂普勒发现,通过操纵小行星来重新调整一个星系需要 1022 年, 而系统自然瓦解发生在大约 1019 年的时间内。所以,这场战斗看来大自然明显地占了上风。另一方面,我们的后裔也许能做到控制比小行星大得多的天体。还有,自然瓦解的速率取决于天体的轨道速度。对于整个星系来说,这种速度随着宇宙的膨胀而减小。轨道速度慢了,人工操纵的过程也会放慢,但这两种效应不会以相同的速率减小。看来,随着时间的推移,自然瓦解的速率也许会比工程社会能对宇宙作出重新安排的速率来得低。这样就出现了一种十分有趣的可能性,即随着时间的推移,宇宙中的资源越来越少,而智慧生物却越来越能做到对宇宙加以控制,一直到整个自然界基本上实现“技术化”,而那时自然与人为两者之间的区别应当就不复存在了。

(五)
戴森的一个关键性假设是,思维过程不可避免地要消耗能量。人类的思维过程肯定如此,而且迄今都假定任何形式的信息处理必须付出最小的热力学代价。令人惊奇的是,严格说来这个假设并不正确。国际商用机器公司(1BM)的计算机专家查尔斯·贝内特(Charles Bennett)和罗尔夫·兰道尔(Rolf Landauer)已经证明,可逆计算原则上说是可能的。这意味着某
些物理系统(就目前而言这完全是假设性的)可以无消耗地处理信息。这就为想象有这样一种系统提供了可能性,该系统能进行无限量的思维而无需供给任何能量!我们并不清楚这种系统能否收集并处理信息,因为从周围环境中获取任何有用的信息似乎总要涉及到这种或那种形式的能量消耗,哪怕只是从噪声中提取信号都应如此。所以,这类无所需求的生物可以对它周围的世界没有任何感觉。但是,它能记住宇宙是什么,说不定它还能做梦。

有关宇宙垂死的形象已经使科学家们困惑了一个多世纪。我们生活在一个因嫡的挥霍而逐渐退化的宇宙之中,这种假设乃是科学民间传说的一部分。但是,这一假设的可靠程度如何呢?我们能否肯定所有的物理过程必然使我们走向混饨和衰退呢?

生物学的情况又如何呢?从某些生物学家为捍卫达尔文进化论所采取的极端辩护方式中,我们可以有所启发。我相信,引起他们这种反应的原因是,对一种显然是建设性的过程抱有格格不入的抵触情绪,而这一过程又是由本质上应该起破坏作用的一些物理作用所推动的。地球上的生命起源于某种粘稠的原始原生质。今天的生物圈是一个复杂繁荣的生态系统,一种由各种各样极为复杂的有机体组成的网络,而这些有机体之间又在发生微妙的相互作用。这好像是一种进步。但是,多数生物学家表现为急于否认曾经发生过任何进步。他们声称,采用这样一种说法只不过是按人类的标准来渲染进化论的变化:一种人类也许被另一种人类判定为在某种意义上优于细菌,但这纯粹是主观意志。使这些生物学家惶惶不安(我相信这种惊慌是有某种正当理由)的是担心人类会倒退到达尔文之前的目的论的思维方式,即倒退到自我信仰的轨道上去。这种自我信仰认为,我们人类处于进步阶梯的顶端,它代表了上帝刻意安排的某种过程的顶峰,而人类便是这一过程所预期的最终产物。这种思维方式早就名誉扫地,而为了同堕落到这种思维方式的行为作斗争,许多生物学家毫无保留地放弃了所有与进步有关的术语。他们声称不存在任何的阶梯,进化没有变得越来越复杂,特别是进化论的发展根本不存在方向性。所存在的只是随机性和无规则行为。

英国科学评论家和幽默作家拉尔夫·埃斯特林 (RalphEs-tling)曾经写道:只有高级生命才会否认过去 30 亿年中生命一直在进步。对一名物理学家以及对大多数普通人来说,有一点看来是很明显的,那就是今天生物圈的状态与 30 亿年前有着天壤之别。 问题是应该更为准确地来说明这种差别有什么特征。

(六)
前面关于生存问题的讨论焦点在于信息(或有序)与熵之间的斗争,其中熵始终占据上风。但是,信息本身是我们应当关心的量吗?不管怎么说,有条不紊地努力工作,把所有可能的思维方式都理一遍,这种做法实在令人不敢问津,差不多就像要你读一本电话簿一样。值得考虑的无疑是经验的质,或者说得更通俗一些,是有待收集和利用的信息的质(而不是量)。
就我们所知,宇宙的最初状态根本无特征可言。随着岁月的流逝,出现了我们今天所见到的形形色色而又丰富多采的各种物理系统。因此,宇宙的历史就是复杂结构的组织和成长史。这看上去好像是一种佯谬。我最初曾经解释过,热力学第二定律告诉我们宇宙正在走向死亡,它不可避免地要从初始的低熵状态不知不觉地走向最终的最大熵状态,而且毫无前途可言。那么,事情正在变得更好还是变得更糟呢?

事实上不存在任何佯谬,因为结构复杂性与熵不是一回事。熵,或者说无序,是信息即有序的反义词:你处理的信息越多,或者说产生出越多的有序,那么所付出的熵的代价就越大,这里的有序意味着另外某个地方的无序。这就是第二定律,熵总是赢家。但是,结构和复杂性并不仅仅是有序和信息。它们只与某些类型的有序或信息有关。举个例子来说,我们清楚地认识细菌和晶体之间的重要差别。这两者都是有序的,但方式却不同。晶体点阵表现出严密的均匀结构;这种结构是很漂亮的,然而却显得呆板,实际上多看便令人生厌。相反,细菌的构造安排得非常精巧,它会使人产生浓厚的兴趣。这些看上去好像只是主观上的判断,但利用数学可以使之更具说服力。近年来开创了一个全新的研究领域,它的目标是使结构复杂性这类概念定量化,并力图为结构建立起与现有物理定律有同等地位的一些普适性原理。这一领域现在仍处于摇篮时期,但已经对许多关于有序和混饨的传统假设提出了挑战。

(七)
在《宇宙蓝图》(The Cosmic Blueprint)一书中,我曾经提出有一条“复杂性增加定律”对宇宙是适用的。它应当与热力学第二定律处于同等的地位。这两条定律之间不存在任何不相容性。实际上,对一个物理系统来说,结构复杂性的增加是以熵为代价的。例如,在生物进化的过程中,在一种更为复杂的新有机体出现之前,必然要发生许多破坏性的物理过程和生物
过程 (例如非适应性突变体的过早死亡)。即使一片雪花的形成产生的余热,也会使宇宙的熵增加。但是,我们已经作过解释,这里不存在任何直接的替换关系,因为结构并不是熵的反义词。我非常高兴地看到,许多研究者已经得出类似的结论,并正努力使复杂性 “第二定律” 公式化。 我可以推荐米切尔· 沃尔德鲁普 (MiicheII Waldrup)所著的 《复杂性》 (Complexity)一书来作为对这类研究进展的绝妙的总结。虽然复杂性定律与热力学第二定律并不矛盾,但它对宇宙变化的解释却大为不同,它所描述的宇宙正在进步,从基本上无特征的初始状态,发展到结构越来越复杂,越来越精巧。
复杂性第二定律正在不断完善之中,它对宇宙的结局有着深远的意义。如果结构复杂性不是熵的对立物,那么尽管宇宙中负熵的贮存有限,也不需要对复杂性程度加以限制。因复杂性的增加而付出的熵的代价也许完全是附带的,而不是基本的;纯有序化或者进行信息处理正是这种情况。如果是这样的话,那么我们的后裔也许有能力达到结构不断地变得越来越复杂的那种状态,而同时却没有对不断减少的资源造成浪费。尽管他们处理信息的数量也许会受到限制,但就他们的智力活动和体力活动的丰富程度和性质而言,也许并不存在任何的限制。

在本章以及前面一章中,我一直试图简要他说明宇宙正在缓慢地衰退,但也许永远不会完全把精力消耗殆尽;这也就是要说明那些稀奇古怪的幻想出来的生物为了维持生存而尽力减少不必要的额外开支——这种开支总是越积越多而给他们造成了困难,并借以考察他们为对付热力学第二定律不可避免的逻辑结局所表现的聪明才智。他们不顾一切地为生存下去进行着一场并非完全绝望的斗争,这种场面也许会使某些读者感到兴奋,而另外一些读者可能会对此忧心忡忡。我本人则是两种情绪兼而有之。但是,全部推测的基础是假设宇宙将会永远不断地膨胀下去。我们已经知道为什么这只是宇宙的一种可能的命运。如果这种膨胀的减速能足够快,那么有一天宇宙也许会停止膨胀,并开始朝一场大危机收缩。那时,生存下去的希望又是什么呢?

——《宇宙的最后三分钟》

和食物链有点像。无效的能量会越来越多,好在有太阳。我们生存,归功于太阳。那么,文化艺术呢?是不是也和太阳有关?

所以,试图建立秩序的努力是徒劳的。万物各从其性,自由生发才是道。在这个点上,佛法、道家、熵的原理似乎有些暗相呼应的地方。

引用bravluna的发言:

文中结论和推论大量用到“有序”和“无序”这两个词,可是“有序”和“无序”是不是一个主观的概念呢?一个整洁的房间对人来说是有序的,对一头猪来说肮脏和混乱的环境才更舒服

偷换概念。你把“有序”等价于舒适,“无序”等价于“肮脏”。实际上它们只有相关关系,并没有等价关系。

与宇宙相比,地球只不过是一粒灰尘,你保护环境不如去探索外面的星球。宇宙的事情现在是管不了的,等需要管的时候说不定就会有办法了。

认同物理学定理,其社会学推论我还得思考一下。

熵是一种相对的概念,而不是绝对的概念,有用和无用也是一种相对的概念,都必须有一个施与对象或者说是对照事物,否则如何定义?

引用[0,1]的发言:


熵增的原理解释更为复杂现象,有点生硬。这里少了几个两字。

 -没有考虑生长二字。
树汲取无序的能量生长,还能阻挡无序的风。

 -没有转化。
废≠无,条件适合可以转化。

 -没有文明。
人口的增加VS动物的减少,是否可以抵消熵增?

暂时觉得这个有理

关于熵,谁有比较好的书推荐。物理、经济、XX著作都行,

计算机系统是高度有序的系统,维持计算机系统的秩序,需要大量人类思维的输入。根据热力学第二定律,计算机系统越有序,对应的人类思维就越无序。

同意 @laoguo 的意见,这种结论需要怎样跳跃的思维才想得出来啊……

在此处无法再利用的能量在别的地方可能就是有效能量,混乱无序在物理学中可能是统一的,但在人类社会这个有“意义”特征的系统中,这样简单的类比是不可靠的。

博主的总结很简单易懂。当然,这也是以牺牲细节和过程为代价,没看过书,不好过多评价。

化石能源也是太阳带来的啊
环境变化为何一定要是熵增?人类正在把无序的自然拆毁,重建自己能够控制的有序生态圈。

伪科学文的不科学观感,充满了“夸大偏颇的描写,以及片面的和逻辑不严密的论证”。

引用[0,1]的发言:

树不仅仅吸收太阳的能量,还有很多无用的“废物”,比如大便。

人的成长不仅是吸取有形的东西,还有无形。比如在相对封闭的大学,不同的宿舍,整洁程度等面貌是不一样的,就是无形的东西在影响。——这就是靠文明转化。

n个1,有效0.5,无效0.5。累积起来,无效不是0.5n,实际无效不是机械的累积仍可以生长、转化。

有一天太阳燃烧能量不够用了,这不是熵增的胜利,而是宇宙能量转化在地球面有问题了。


但是很明显,大树吸收大便等等,需要能量的供给,将大便中的物质转化为其他形态,也需要能量,吸收CO2,更需要能量,顺便产生有机物来固定能量,固定下来的能量又被其他生物汲取。这些能量基本源于太阳的辐射。关于这个过程,包括光合作用,可以在高中的生物书上学到,里面写的还算比较详细。能量在生物链上的传递,也可以在地理书和生物书上看到。例如假设人吃牛,牛吃草,草光合作用的能量大约只有10%到20%可以传递给人类。其他的部分,就是能量在生物链上一级级流动的消耗。而这些能量,都是源于太阳上的核聚变。/* 顺便,化石能源(煤,石油,天然气)的能量也都源于太阳哦,不过是N久前太阳的能量被固定下来留到了现在而已 */。
太阳上进行的是核聚变,现在主要是氢原子合成成氦原子,如果某一天,氢原子用完了,太阳会发生什么,估计在各种纪录片和科普材料里面都讲过了。

熵这个东西,虽然听起来比较玄,其实是有明确的定义的,在某些地方,甚至是有确定的数值的(维基:标准摩尔熵)。高中化学的一个知识点(考点=_=)就是关于焓变和熵变。

熵在物理化学上最简单的举例,气体的熵>液体的熵>固体的熵。所以加热水,水会更无序,变成气体水蒸气。如果你不管它又会冷却下来,但是伴随的就是热量传到了周围的环境,增加了外界的熵。假设有一天,所有的地方都变成了这么热,水蒸气的热量散不出去,就只能一直以水蒸气这种无序的形态存在了。这就是所谓的热寂了,熵增的宇宙的结局就是热寂,这点已经被主流所接受了吧。至于为什么是熵增的宇宙,我也不知道……

文中描述的熵和我理解的有出入。
感兴趣的朋友可以看看BBC 2011出的一个纪录片Wonders of the Universe,里面有讲熵

民间科学。

一些基本事实:

人口指数增长的前景并非指数增长,而是停滞不前,可参考Rosling的TED演讲http://www.ted.com/talks/hans_rosling_religions_and_babies.html;

环境污染与环境净化只是特定的两个发展阶段,与熵风牛马不相及;

熵在封闭系统中的推论是宇宙学时空尺度上的概念,在宇宙学时间尺度上,人类以概率1没有未来;

在人类可影响的时空尺度相对人类视野所及的时空尺度,可谓沧海一粟,这个小世界内是熵增还是熵减纯粹是随机的。


复杂,只大概瞄了下~

最早知道“熵”这个概念,是在王小波的《我为什么要写作》一文里,窃以为还是他说得最简略最精辟:趋利避害谓之熵,趋害避利则是减熵或反熵。下面是他两段原话:

“顺便说一句,人类的存在,文明的发展就是个反熵过程,但是这是说人类。”

“我还可以说,光有熵增现象不成。举例言之,大家都顺着一个自然的方向往下溜,最后准会在个低洼的地方汇齐,挤在一起像粪缸里的蛆。”

就整个宇宙而言,熵真的是在增加吗?---不是,从混沌到形成有结构的星系等,熵减。原因在于宇宙在不断膨胀,有能量交换,并不是封闭系统

宇宙也许本身就是一个整体,它还在膨胀?按你所言还有能量输入(从哪里输入?宇宙不是存在的全体么) 既然质量可以转化成能量,还担心有用的能量不够用吗?

没有细究过,但据说量子有超距传播效应,(能量等瞬间交换传递),质量or力只是时空弯曲,真空是亚原子的激情海、风暴洋,现代物理的公式里没有了力的概念,时间和空间是最基本的最真实的物理概念么,能量和功只是对物理实在一个很粗糙和局限的理论建模。。。。现有的理论很可能残缺粗泛,局促,不足以得出某些悲观的预言

这本书在大学的时候借过,还做了笔记摘抄。负熵的概念比较新鲜。

人类的发展也许并不一定是朝着有序化的方向发展,没准未来社会学的熵会越来越大呢

除了减少能源消耗和降低人口,我们也许还可以依赖外星文明。--小说《三体》

《熵》出版于1980年,赫尔曼o哈肯《协同学》完稿于1981年,以他专业精神,应当翻过《熵》一书,这段话可以看作他的回应:“结构形成的过程似乎不可避免地朝某一方向前进,但并非循着热力学规律所预言的那种方向,甚至也并非循着无序性不断增长的方向。”(《协同学》P8)
  如今,《熵》的原著在美国早已绝版,里夫金(Jeremy Rifkin)近年来致力于全盘否定生物技术的发展,在其简介中甚至不好意思把这本书列入。但《熵》的节选却被选入高中《语文》第六册,继续误导着中国中学生;北大哲学系的田松博士,也一再拿里夫金当权威。中国的教育界与学术界,就是这个样子。

上海译文的黄皮书“当代学术思潮译丛”系列,1987年有两本书轰动一时,一本是美国 里夫金、霍华德 合著的《熵:一种新的世界观》,一本是比利时 伊o普里戈金与法国 伊o斯唐热 合著的《从混沌到有序——人与自然的新对话》。
  《从混沌到有序》中提出了“耗散结构理论”,普里戈津(I.Prigogine)因此获得了1977年诺贝尔化学奖。几乎同时,德国赫尔曼o哈肯(H.Haken)提出了从研究对象到方法都与耗散结构相似的“协同学”(Syneraetics),却只得了一个小奖(1981年美国富兰克林研究院迈克尔逊奖)。赫尔曼o哈肯《协同学》初版于1981年,直到前几年才有了汉译本。

如果社会现象也符合热力学定律,那么就可以用这三个结论来推断社会现象。
这点成不成立,并不一定。但后面文字的是假设这个成立,就当是成立好了。

地球并非一个孤立的系统,毕竟有太阳光,宇宙射线,坠石等等,从长远的角度来看,地球的能源也几乎都是来自太阳的。如果地球并非孤立,后面很多推论也是相当牵强的。

现在最有前途,更环保的是核能,核废料埋在深井,散到地面的辐射很少。加上之前核原料的利用率不高,现在技术提高了,还可以将原来的核废料再挖出来利用。用太阳能是环保,但是做太阳能电池就很不环保,加上太阳能电池的寿命不长。

核能普及更大的问题是公众心理,公众觉得很能很危险,稍有点动静就引起恐慌。就如坐飞机,飞机其实是很交通中最安全的,但每次飞机失事,媒体大肆渲染,之后几天甚至几周,搭飞机的人就会减少。
可能会有人说,核能无问题时就好,但一有泄露后果就很严重,比如最近日本核泄漏。但如果想想,现在几乎所有行业都用计算机,钱也只是银行里的数字,计算机无问题就好,一有问题后果更严重。我相信计算机会普及,新能源,包括核能也会慢慢普及的。

熵增是容易发生的,而熵减却是很难发生的。

MY CALCULATOR是您的团队做的?

不要胡说八道。

居然认同了这本反智主义书籍中的观点,这篇文章的作者到底是不是阮一峰?我非常怀疑。

方舟子的文章也有些瑕疵疏漏,但是他对这本书完全是在瞎扯淡的观点非常正确。如果作者不是智障,也不是生活不能自理的精神病患者的话,他对这些观点的宣传就必然有其他原因。可能是为了直接的收入,也可能是为了政治上的目的,毕竟极端环保主义和反科学主义有不小的政治市场。但是就算他最开始只是想要牟取利益,在经过长时间的宣讲之后,也免不了最后真的相信了这些他自己创造的谎言,使得他也加入了自己原本想要利用的群体之中。

但是这些我完全不关心。我关心的是我所认识的阮一峰逐渐远去了,留在那的是一个他不喜欢的人。

人类社会的『有序』,必需靠物理学中的『能量』么?

当年孔夫子和他的门徒们也就写了几本书,就让中国有序了 2k 年。

有两个问题:
1、若说必须依赖外部能源,那么化石能源从哪儿来?太阳?
2、人生的老死是个有序趋向无序的过程?但是生呢?是什么能量造就了人的出生?

推论的太远

"如果社会现象也符合热力学定律(我认为是的),那么就可以用这三个结论来推断社会现象"
这里开始,下面就说远了。

如果社会现象也符合热力学定律(我只是说如果),那么这个热力学定律也只是应用在社会现象这个系统里面,和前面的不应该扯上关系。

大家争论的无非是
地球是不是一个封闭的系统,如果不是,就一定有外来能量抵消熵的增加;
熵的增加是不是一件绝对的事,意即,有用能量到无用能量是一个不可逆的过程吗?
人口增长势必需要更多的能源和物资,反对极端环保主义的人无非是相信人类总可以找到新的能源,实现新的生产力,可是这个追求的过程也同样伴随着熵。
而一切生产、消耗的过程都依赖于人,人类的思想与行为,对地球的发展才是最直接的推动力,或毁灭力。
自然科学和社会科学本来就有很多相互关联,互相了解和探索不是很好嘛,真理越辩越明,总比大家只懂LV没听过熵要好……

引用rudian的发言:

《熵》出版于1980年,赫尔曼o哈肯《协同学》完稿于1981年,以他专业精神,应当翻过《熵》一书,这段话可以看作他的回应:“结构形成的过程似乎不可避免地朝某一方向前进,但并非循着热力学规律所预言的那种方向,甚至也并非循着无序性不断增长的方向。”(《协同学》P8)

上午心血来潮,凭着自己的一腔热情写了篇《熵及其他》http://citiesheart.com/
下午有朋友推荐来到这里,看大家的讨论着实很有趣。
再次印证当我们初接触一个新概念时往往容易激情澎湃,有一种“原来是这么回事”的快感,但其实真相往往比我们想象的要复杂。十分感谢rudian这位朋友的点评,让我意识到与熵造成的无序相对应的是协同学、耗散结构和自组织理论提出的从混沌到有序。准备明天要去图书馆借哈肯和普利高津的书来扫个盲!

很生硬,不敢苟同~

有启发,但感觉推理不够严谨。

结论1:如果没有外部能量输入,封闭系统趋向越来越混乱(熵越来越大)。比如,如果房间无人打扫,不可能越来越干净(有序化),只可能越来越乱(无序化)。

  结论2:如果要让一个系统变得更有序,必须有外部能量的输入。

  结论3:当一个系统(或部分)变得更加有序,必然有另一个系统(或部分)变得更加无序,而且"无序"的增加程度将超过"有序"的增加程度。

我觉得这3个结论,我不认同一和三,我的论据是:先设置一个物理环境,在一个封闭的容器内置入温度不同的两种气体,因为温度不同,所以会产生一系列变化,存在着热能传递,与动能直接的转换,都会引起熵存在,最终达到一个平衡状态,即同种气体温度密度都达到一个平衡状态,熵为最大值不会再减少,也不会增加了

引用:熵增加原理:孤立系统的熵值永远是增加的(更精确的说,是永不减少!!!)原理也可表为:一个孤立系统的熵永远不会减少。它表明随着孤立系统由非平衡态趋于平衡态,其熵单调增大,当系统达到平衡态时,熵达到最大值

所以结论一封闭系统趋向越来越混乱(熵越来越大),房间无人打扫,不可能越来越干净,只可能越来越乱,这是定义在房间里是有人存在的,假如没有外界能量输入,屋里的人最终会死亡,而房间就此达到常态,不会无限制的越来越乱

结论三,任何物体都会趋于一种平衡状态,比方说月球绕地球运转,也是由于各种力之间的平衡所致,如果需要改变这种平衡,需要外力输入来改变,这属于能力转换的过程,这种转换的效率结果具有不确定性

用计算机的有序来解释人类的无序,这里说不过去,理由纯为作者主观臆断。热力学第二定律深刻归深刻,但不可滥用。如果对热力学感兴趣的话,推荐「从混沌到有序」这本书。

我觉得熵增还要考虑时间和空间的问题,大家都认为太阳能是清洁干净的能源;但对整个宇宙来说还是被污染了,因为太阳发生核聚变,人类得到了干净的太阳能,但核聚变发生的辐射、有害粒子等留在宇宙了-----只是暂时影响不到人类而已。

热力学第一定律只说对了一半,爱因斯坦错了,E>mc2,世纪伟人特斯拉已经证明了宇宙的能量是用之不竭的,飞碟的造价比摩托车都低,我们都被骗了,分享两个链接开开眼界吧http://www.whale.to/b/lyne_h.html,http://www.scribd.com/doc/28678539/Ether,目前的世界状况是少数精英策划的结果。

作者明显在开玩笑。

写的非常不错,一下就看懂了!!

宇宙的结局可以不是热寂的。因为宇宙的尺度在扩张,而尺度的扩张带来的就是温度的下降,所以温度永远不可能相同,也就不会达到平衡。

引用snowqiang的发言:

人类的文明破坏了宇宙的秩序和发展节奏;
但阻止人类的文明又将注入更多的能量,产生更多的熵;
人类的文明将不可逆转地加速宇宙走向"热寂".

其实恒星不就是把核能转换成热能和光能(额,不知道有光能这说法没),这个也是在能量转换,也是在增加熵。宇宙中恒星的数量得多少?人类想要加速宇宙走向热寂,貌似就算霸占了银河系也办不到吧

俺的理解:任何一种系统都会朝着更稳定的方向发展,更大的熵就是一种存在概率更大的状态

经济学家总是喜欢用纯粹的理论应用到社会中然后得出一堆目的性很强的结论,纯属胡扯.

引用T的发言:

伪科学文的不科学观感,充满了“夸大偏颇的描写,以及片面的和逻辑不严密的论证”。

我可耻的笑了...本身也想吐槽一下这篇文章的漏洞百出,但是楼上有几位网友已经都点明了...博主的文章多是抛砖引玉。可以当slashdot来看了。

对这方面话题感兴趣的人,建议可以了解一下“耗散结构”或者“非平衡态开放系统”。了解之后,定会对这方面有更进一步的认识。

对比来说,构成社会的个体(人)与构成世界的个体(粒子)有太多一致性,物理学或者说科学,早期都研究宏观运行,近现代研究微观运行,粒子运行的不可预测与个体人的行为的不可预测性是一样的,我们确定一个人在十字路口的选择是向左还是向右还是翻墙还是穿马路还是蹲在那里思考人生是基本不可能的。。。

但是从概率上将,这小子90%的可能是向左穿马路去对面的全家买烧饼····是吧,跟物理学家预测粒子运行轨迹是一个道理···

而社会学研究一开始就不得不面对个体的研究,大量的去研究个体心理和行为,而对社会整体(宏观)的研究基本是不科学的···

历史就是如此,整个人类历史如果用物理学上例子类比来说,也只不过是在研究水的性质的时候,把水放到烧杯里面加热冷却反复四五次而已。。。远没有达到全面掌握性质的实验条件····

转文:http://lxwj.blogbus.com/logs/231793651.html

无序和有序是怎么定义的?这是相对的

同一个变化,有人觉得是有序,有人觉得是无序.

>我们即将进入的低熵时代要求我们大幅度减少世界人口。

那么先从减少美国人口做起吧。

另外,此书实在是在静态的层面思考问题,把人只当成累赘而不是财富。古代人可是没法利用U235里面的负熵的。

个人看法,作者多虑了。

物理学世界的,和人类世界的,盲目类比并不合适。

首先,熵的理论,本身并不完善。比如,最终状态,热寂,是否是一个稳定状态?
这些东西还都没有得到证明,熵的理论只是在宏观状态的下的解释,并非物理学的根本定律。
和宇宙大爆炸理论一样,一切都根本还是科学家的假象。

其次,即使熵的理论完全是正确的,从逻辑上,你还要证明,物理世界的规则,能够应用到人类社会中去。

我可以轻易的否定你这个理论。

比如美国的南北战争,北方是资本主义社会,南方是规则相反的,但是北方要消灭南方的规则模式,就是同化。事实和这个熵推出的结论是相反的。

土摩托也谈热力学第二定律了,莫非受到阮兄影响:http://www.immusoul.com/archives/2187.html

能量的总和 = 有效能量(相对系统内而言) + 无效能量(相对系统内而言)

能量是守恒,无效能量转化成其它系统的有效能量

那么从所有“系统”的能量这个角度来考虑,没有熵一说。

关于熵的说法很有意思
可是感觉作者的想法有些不太客观
确实熵的存在,毋庸置疑
可是熵转换的方向性也是随机的,作者的观点都是积极的东西消逝,产生越来越多消极的东西
不免有些悲观
就比如人口越来越多,使得自然资源消耗越来越大,但是增加的人口,文明的发展,也会降低各种灾害的产生吧,虽然最近几年的四川地震确实应了作者的观点,但是也只是一方面而已

引用bravluna的发言:

1:文中结论和推论大量用到“有序”和“无序”这两个词,可是“有序”和“无序”是不是一个主观的概念呢?一个整洁的房间对人来说是有序的,对一头猪来说肮脏和混乱的环境才更舒服
2:如果按照文中推论,地球终有一天会死寂,人“放弃对地球的掠夺,转而适应自然秩序”只是放缓了这个过程,所以没有希望可言

同意

世界终将归于沉寂,趋势无可扭转。

我只能说,阮兄这篇文章实在是遍地槽点以至于我不知道如何吐槽了。。。

写的非常好,怪不到MAC系统我用了几天就不想用windows了. 乔布斯把身体的健康都搭上了, 这个系统能不好用吗.

引用Lessy的发言:

写的非常好,怪不到MAC系统我用了几天就不想用windows了. 乔布斯把身体的健康都搭上了, 这个系统能不好用吗.

亮了~

有物理功底,但是我想吐点槽:1我们并非用来自地球内部的能,我们现在用的化石能也是古时代的生物遗体,归根还是生物利用太阳能转化成的化学能。2谪的增加现在物理学界更倾向于用概率来解释吧,因为可利用能通常是高度结构化的,从热能的无序状态重新回到高度结构化的状态从数学上说就是概率性极低的。
以上说法有错误还请高人指出

书中的观点貌似已经说了很久了

基本上,我没有见过比这更好的理解,以前我不太理解熵的含义,这个比喻非常恰当。

阮大侠对哲学科学融会贯通了~~

涉及到物理知识,如果你不是学物理的,在发表自己的评论之前还是查一下维基百科吧!热力学一本书有四五百页,要学习1个学期才能基本的理解其中的概念,我不信在这里讨论物理的各位真的理解了熵的意义。如果理解了熵的物理意义,再读这篇文章或许,就会有不同的感受了。
另外:
能量的总和 = 有效能量 + 无效能量
这是一个不通俗的说法,有效能量的正式叫法叫做:自由能(Free energy).

世界不会向单一方向发展,循环才是本质。

分久必合,合久必分;
日出日落,春夏秋冬;
电子围绕质子作圆周运动...

循环是自然规律,宇宙规律!

本文的主旨就是:世上本无事,庸人自扰之?

你让我想起了阴阳平衡的道理

太挫了刚才,被博主的”我信任你,不会填写广告链接“深深打动了,结果忘记写评论就点击发送了。。。总之我觉得终极规律就两条,能量守恒,牛三。完全可以和佛教的因果律挂钩,解释人类世界一切现象。。。

关于熵的描写离物理上的描述还是有一点距离,要谈熵还是先得设定条件,原文没有把孤立系统(封闭系统)熵不减中的“孤立系统”这个前提描述出来,还是会让人产生一些误解的。一些评论对着比喻死磕也是让人哭笑不得。

引用YTed的发言:

同意 @laoguo 的意见,这种结论需要怎样跳跃的思维才想得出来啊……

这个结论很有启发性啊,中国古老的阴阳,否泰观念就是这个理啊。

《少有人走的路》中提到过熵,人的心智成熟必然耗费心力,否则由于熵的效应,放任心智不管,人的心智只会越加不成熟。

我认为有一定的道理啊!

这个看法很独到

计算机的有序是通过大量人的思维而来的,计算机变得有序的同时程序员的思维也变得更加有序——更理智,逻辑思维等能力更加强了。

这篇文章大多数的观点都同意
但是你忽略了一点, 就是很多问题是技术问题, 并且是能够解决的技术问题。
比如能源问题, 实际上核能就是终极的解决方式, 也是可控的,并不会带来更大
的“混乱”

我记得您的博客说过原因:地球自身不是一个封闭的系统,我们的能源大部分来自太阳。

请您注意:杀伤物理学概念的致命病毒就是 形而上学。1.宇宙是发展变化的。2.人类是什么?只是宇宙间的一种产物。千万不要认为人类是万能的。有很多很多的是人类万万不能的!

很有意思的观点,很独特的视角。
得仔细研究下将熵从物理学中搬到社会学中是否存在逻辑上的问题,就像把达尔文进化论推及到社会学中时出现的问题一样。

受益匪浅

孩纸,别担心,总有牛人可以将"熵"转化为"非熵", 比如二氧化碳对人类是没用的负能量,对植物却是正能量。

引用 genens的发言:

孩纸,别担心,总有牛人可以将"熵"转化为"非熵", 比如二氧化碳对人类是没用的负能量,对植物却是正能量。

那是因为输入了太阳能,光合作用的副作用是太阳又燃烧了一部分自己的氢元素

太极思想,道高一尺魔高一丈

引用[0,1]的发言:
熵增的原理解释更为复杂现象,有点生硬。这里少了几个两字。  - 没有考虑生长二字。树汲取无序的能量生长,还能阻挡无序的风。  - 没有转化。废≠无,条件适合可以转化。  - 没有文明。人口的增加VS动物的减少,是否可以抵消熵增?
- 树汲取的是太阳能,另外,风作为空气的动能,是比被树挡住之后摩擦产生的热能更高形式的能量,所以树挡住风其实是熵增过程。另外,任何生物生长发育繁殖都是要消耗更多外界能源的,摄入的能量比其自身增加的能量多得多,无论其能量是以阳光还是以食物形式摄入。 - 能量是不会消失的,但是会变成无用的热能散失到空间中。能量还在,但是不能做有用的功了。能量不变,但是因为能量的分布变得无序,所以熵依旧是增加了。 - 动物减少能给人类文明带来微量的熵增,但是实在是太微不足道了。另外,动物减少更多的原因是我们需要他们的土地,需要开采资源、建设城市、耕种农田等等,而不是为了掠夺他们那一点点的能量。

恐怕您得重新审思你的观点了,奇点这本书上对熵的解释有不一样的表述.

引用安心博客的发言:

熵增是容易发生的,而熵减却是很难发生的。

热二定律是说孤立体系自发的向熵增加的方向进行,请注意,孤立体系是热二定律成立的前提,地球、人类社会、一个国家、经济系统、乃至个人都不存在孤立体系,地球有来自太阳的大量的能量输入,只要消耗速度不超过太阳输入的速度,地球上的熵是减小的(当然太阳的熵是增加的)。同样的,人类社会从大自然获取能量(负熵),只要获取的速度不超过自然积累的速度,人类社会的熵是减小的,同时大自然的熵是不增加的。对于国家、经济系统、个人都是如此。所以总的看来,在一定条件下,地球、大自然、人类社会等的熵可以不增加,但是太阳的熵增加。推广到全宇宙,宇宙作为整体的熵增加,但作为局部的银河系、太阳系、地球等的熵确是减小的情况是可能发生的。

你说:“熵解释了为什么世界上一些最好的科学家和程序员,在世人眼里,都有点不太正常,甚至行为混乱”。完全是牵强附会。实际上你们这些搞社会科学的才是表面君子,实在是捣糨糊。把一个自然科学的概念弄得太俗了。熵用作社会学方面是可以的,但这个例子实在不恰当。爱因斯坦,牛顿,包括克鲁伊夫本人都是爱好很广泛的高尚人。

引用adminn的发言:
计算机的有序是通过大量人的思维而来的,计算机变得有序的同时程序员的思维也变得更加有序——更理智,逻辑思维等能力更加强了。

同意你的观点,阮的有些观点太过了。牵强附会。但他对熵的其它理解我还是同意的。

引用Lin Xiangyu的发言:
方舟子写过一篇文章批这本书, http://it.sohu.com/7/0604/18/column220771805.shtml (from http://news.dbanotes.net/item?id=3457) 这本书确实是生搬硬套。。。看了方舟子的文章后瞬间对方舟子有了好感。。。

方的观点也不完全,地球不是孤立系统,但宇宙呢。难道地球的垃圾再生不会消耗太阳的能量?太阳也会燃烧殆尽。所以整个宇宙熵还是在增大的。熵的结论没有错的。

人类的文明等级还没有达到驱动恒星级能源的阶段,更不要说驱动星系核心黑洞了。人类的扩张之路还很漫长,人类文明所能达到的顶点还很遥远。
以太阳能为例:太阳能不用也是浪费,使用化石能源实在是因为路径依赖,而以人类目前的技术水平,直接使用太阳能没有技术困难。
以核能为例:按如今的购买力平价计算,如果能源价格达到300美元一桶石油的当量,可控核聚变很快(30年,一代人之内)就会出现。不要低估人类面临生存困境时爆发的巨大创造力,我们的祖先就是这么从树上走下来的。

引用孙吉心的发言:

你说:“熵解释了为什么世界上一些最好的科学家和程序员,在世人眼里,都有点不太正常,甚至行为混乱”。完全是牵强附会。实际上你们这些搞社会科学的才是表面君子,实在是捣糨糊。把一个自然科学的概念弄得太俗了。熵用作社会学方面是可以的,但这个例子实在不恰当。爱因斯坦,牛顿,包括克鲁伊夫本人都是爱好很广泛的高尚人。

其实程序员这个例子,用熵增理论应该这么解释:为了维持计算机系统的有序性,程序员要付出额外的(脑力)劳动,也就是为此额外消耗能量,于是整个生态系统的能量消耗增加了,熵也增加了。

引用abelfourier的发言:
其实程序员这个例子,用熵增理论应该这么解释:为了维持计算机系统的有序性,程序员要付出额外的(脑力)劳动,也就是为此额外消耗能量,于是整个生态系统的能量消耗增加了,熵也增加了。

这样说就通了。

社会学家研究社会学范畴的逻辑严格性与理科并无多大差异,然而将某种理学定理生搬硬套入社会学科需要反复辨证,因为现在广为共识的一点社会学原则就是“社会学不存在严格的定理”。
人类是一群依靠发展复杂文化模式来在自然环境中生存的生物,所谓的熵的混乱实质是齐美尔早已指出了文化悲剧问题。人类在利用文化适应自然的同时,客观文化本身在疯狂增殖,最后发展为人们难以理解的程度,你可以称他为文化丛林——人们利用文化推平了自然丛林,却陷入了文化的丛林之中。后现代社会的方方面面的特征都可以说这种文化丛林挑战的反映。某种比喻层面而言是一种熵,这是文化的熵,文化这样疯狂而无所止境的增殖总有一天会达到人类所能承担的极限,即是热学中所说的‘热寂’状态。
这种结果并非一定是悲观的,人类历史的发展是一个选择过程,这种选择没有一个是十分关键的,即便可能某个核大国对全世界发动了核攻击,世界性的的核反击也会是一个选择,而在共同灭亡和苟合之间,选择苟合的几率恐怕远大于反击,这也是核威慑理论长期以来的一个争论点。如果人类总是更多会选择生存,那么所谓的文化热寂状态前就必然存在大量的生存性选择支路。其中一个就是这本书想要强调的方向,顺应自然环境本来的状况而“简陋”地生存。

真是好文啊!!!

大家无需惊讶,通过社会物理学的资源开发和生产的熵理论其实可以深知作者的观点。

一句话把太阳能带过,也是醉了。现在的技术来看,太阳能大规模商用只是时间问题。

“根据热力学第二定律,计算机系统越有序,对应的人类思维就越无序。这解释了为什么世界上一些最好的科学家和程序员,在世人眼里,都有点不太正常,甚至行为混乱。这还解释了,为什么工业时代和信息时代的到来,伴随着人类的心理和精神疾病患者激增。”我总觉得这个论证有些问题

引用abelfourier的发言:


其实程序员这个例子,用熵增理论应该这么解释:为了维持计算机系统的有序性,程序员要付出额外的(脑力)劳动,也就是为此额外消耗能量,于是整个生态系统的能量消耗增加了,熵也增加了。

个人认为这才是让信服的一个对理论的应用

楼主写的很好,让我了解了熵的意义及价值。个人感觉在物理学领域,熵是一直在发挥着作用,随着熵的不断增加,世界的总可用能量在不断减少,这是个不可逆转的过程。个人感觉,即使是开发太阳能,也将大大增加地球的熵值,因为开发制造采集太阳能的装置也将会大量增加地球的熵,关键看如何平衡太阳能与地球熵值的增加量。
文中摘录了一句“  - 求知过程是一种违反热力学第二定律的活动,它或者树立更严格的秩序或者发展负熵。”
如果这个是可以证实的,或许可能是人类未来的出路。曾看过一个关于信息理论的文章,好像是说信息活动不符合热力学定律的,个人不太明白,希望有高人能指点。
看了大家的评论我也感觉很有意思,本来已被楼主的深刻观点所倾倒和折服,结果看到大家各抒己见的看法后,感觉这个帖子果然证实了随着每一个人的加入,帖子的熵值增加了。

最近互联网很火,但又遇到寒冬,有人在思考有些互联网+是否真正的给用户带来了价值,便捷,或者是真正的提高了行业,社会运转的效能。如果真正的带来了价值,提高了效能,不就是减少能量的消耗了。。。

人类,与可能的可能,也即,不必放弃。人的度量远超想象

智能的存在可以视作是一种能量体系的自我修正。当稳定只是相对的,一切我们看到的物质形式都会崩塌、都会屈就于更高级的能量干涉时,智能就是对这种干涉的顺应。更高级的能量干涉可以理解为规律,或者神,这种能量是一种约束能量,在人间社会又叫“天下式”。只有这种约束能量崩塌了,才是真正的崩塌。在我的理解里,这种崩塌如果发生,也是人类管不了的。

不得不提醒这篇文章的作者,这篇文章的基本观点是错误的,而且通过看这篇文章,使我发现了,人类社会走到今天,总会莫名其妙面对很多无端错误的原因.

不说废话,

这篇文章中的根本错误主要有一下几点:

1\宇宙的能量总和不是常量(作者认为是常量,事实不是)

2\以局限的观察去放大认定原本很简单的大的东西,导致进入死循环趋势.

3\以以上两个观点为依据,所做出的多数推论(有些推论错错得正得以正确).

上面三个结论在物理学上是很明显的。假设一杯冰水,如果没有外部能量输入,在常温下冰块将会融化(结论1);要让它变得更冰,必须有外部能量的输入(结论2);当它变得更冰的同时,周围的温度一定会升高(结论3)。

那如果是水,会(如果没有外部能量输入)变成水蒸气吗?

最近看《从秦始皇到汉武帝》,始皇帝的焚书坑儒,汉的罢黜百家独尊儒术,都是为了社会的熵减。我党也要经常的整风,统一思想。社会要发展,确实需要熵减!

引用胡永强的发言:

世界不会向单一方向发展,循环才是本质。

分久必合,合久必分;
日出日落,春夏秋冬;
电子围绕质子作圆周运动...

循环是自然规律,宇宙规律!

循环是没错,但这种循环可能是大循环,如果把太阳系看作一个封闭的系统,太阳死亡,太阳系就终结了

文中有提到一点,奥地利物理学家玻尔兹曼认为任何粒子的运动都是无序的。如果直接采用热力学熵的概念,必须首先满足个人的发展是无序的这一前提。但人是社会化的生物,盲从、羊群效应比独立更容易发生,自然简单套用热力学熵的概念不准确,不能直接套用。但当然,不妨碍从中获得启发。

你说能量会减少,但这不符合能量守恒定律啊,能量不会减少,只会变得分散,变得不利于利用而已,而这种分散会慢慢沉淀变得利于利用的,不是吗?我个人认为我们的利用远小于或者慢于能量的沉淀或者凝聚过程。

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