人活着就是在对抗熵增定律,生命以负熵为生。——薛定谔
1. 基本概念
物理定义
:熵增过程是一个自发的由有序向无序发展的过程(Bortz, 1986; Roth, 1993)。 热力学定义:熵增加,系统的总能量不变,但其中可用部分减少。统计学定义:熵衡量系统的无序性。熵越高的系统就越难精确描述其微观状态。
早在1943年,在爱尔兰都柏林三一学院的多次演讲中,薛定谔就指出了熵增过程也必然体现在生命体系之中,其于1944年出版的著作《生命是什么》中更是将其列为其基本观点,即生命是非平衡系统并以负熵为生。
人体是一个巨大的化学反应库,生命的代谢过程建立在生物化学反应的基础上。从某种角度来讲,生命的意义就在于具有抵抗自身熵增的能力,即具有熵减的能力。在人体的生命化学活动中,自发和非自发过程同时存在,相互依存,因为熵增的必然性,生命体不断地由有序走回无序,最终不可逆地走向老化死亡。
1.1. 熵增原理
熵增原理就是孤立热力学系统的熵不减少,总是增大或者不变。用来给出一个孤立系统的演化方向。说明一个孤立系统不可能朝低熵的状态发展即不会变得有序。
系统经绝热过程由一状态达到另一状态熵值不减少——熵增原理(the principle of the increase of entropy)
对绝热过程,Q = 0 ,有ΔS(绝热)≥ 0(大于时候不可逆,等于时候可逆) 或 dS(绝热)≥0 (>0不可逆;=0可逆)
熵增原理表明,在绝热条件下,只可能发生dS≥0 的过程,其中dS = 0 表示可逆过程;dS>0表示不可逆过程,dS<0 过程是不可能发生的。但可逆过程毕竟是一个理想过程。因此,在绝热条件下,一切可能发生的实际过程都使系统的熵增大,直到达到平衡态。
玻尔兹曼曾经通过仔细研究两个球形分子碰撞前与碰撞后的景象,宣称能证明碰撞前的熵小于撞后的熵,因此熵在增加。但是他的证明是错的,原因是如果是这样,同样的论证过程可以运用在时间的反方向上,那么也应该是熵增,时间反方向上熵增,也就说明正方向上是熵减。
那么什么是熵增定律呢?就是这种熵在不断增加的过程。但这是针对整个宇宙而言的,如果要针对地球,针对一个国家,针对一个企业,针对某一个人,则要加上两个限制条件——封闭系统+无外力做功。任何一个系统,只要满足封闭系统,而且无外力维持,它就会趋于混乱和无序。生命也如此。
1.2. 如何对抗熵增,实现超越
熵增定律被称为最让人沮丧的定律。
它不仅预示了宇宙终将归于热寂,生命终将消失。
而且,从小的方面来说,它也左右着国家和企业的发展规律,让组织变得臃肿,缺乏效率和创新;左右着个人的方方面面,让我们安于懒散、难以坚持、难以自律……
那么这还有办法可解吗?
从定义来说,熵增的条件有两个:封闭系统+无外力做功。只要打破这两个条件,我们就有可能实现熵减。
听起来好抽象,怎么理解?
也许我们可以从生命里得到启示,整个生命的发展就是一部负熵的历史。
理解?
也许我们可以从生命里得到启示,整个生命的发展就是一部负熵的历史。
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