泼出去的水能收回来吗?

 

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咖啡中加入牛奶,最后成了拿铁

  今天来聊一个物理概念——熵。这个概念属于物理学领域的热力学第二定律,其定义是,在一个封闭的系统中,随着时间的推移,物质的混乱程度会不断增加。有序的程度越高,其熵直越低,反之,越大。熵就是繁荣的反面,兴旺的反面,有序的反面,封闭系统中自然界的一切物质都倾向于熵增的过程。

也就是说,我们生活中的物质,还封闭系统中,都能自发得从有序走向无序,这是一个熵增的过程。熵增的过程在我们的生活也是中随处可见的,比如屋子在不收拾的情况下会倾向于越来越乱、新鲜的苹果会腐烂变质、铁会生锈,往咖啡中加入牛奶最后变成拿铁的过程,甚至人的衰老,其本质都是熵增的过程。

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苹果腐烂过程

  物质在自然界中,都自发地倾向于以更加稳定的状态存在,而熵增的过程正是物质趋向于稳定平衡的过程。所以新鲜的苹果扔在地上最终会腐败,化为泥土,重新回到大自然,达到一个平衡的状态。

  相信细心的读者自己察觉到,刚才我在论述熵增的过程的时候,提到了一个“封闭的系统”,所谓封闭系统,就是没有外界能量进入的系统,这个系统会自发地产生熵增的过程,最终达到平衡。

  要实现一个负熵(不是富商)的过程,需要外界能量的参与,否则就不可能井然有序的细胞,不可能出现生物体,更不可能出现结构精巧的生态圈,甚至连地球都是一片混沌。生命体的运作过程其本质就是熵值降低的过程,这一切都得益于有外界能量的输入,其主要是太阳能量源源不断地输入地球,造就了地球的文明。

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井然有序的街道

  有时常常在思考,构成手机、汽车、椅子、甚至整座城市这些物质的原子分子,在地球诞生之初肯定就存在,那究竟是什么成就了今天世界的模样?

  答案是秩序,一堆废铜烂铁堆在一起,肯定不能称之为汽车,是肯定不能完成汽车的功能的,虽然在分子层面上的构成可能是一样的。其本质是,汽车是一个高度负熵的状态,它里面的每一个原件都摆放得合理且井然有序,技术工人通过对一堆铜铁等元器件进行加工,源源不断地往这个系统中输入能量,实现负熵的过程,将汽车生产出来。

  关于熵在其他领域的思考,这里由于篇幅有限先按下不表,现在我们在谈谈关于熵在生命体中的思考。

  我们知道,生命体是一个结构极其复杂的综合体,人类可以制造各种功能高级的电脑,却无法制造出一个细胞。

  薛定谔说,一个动物想要活着,就得持续不断地吃下去混乱度比较低、熵也比较低的食物,然后排泄出混乱度比较高,熵也比较高的粪便。

  这样一来,动物就等于是从环境中攫取了负的熵,从而能够降低自身的混乱度,维持生命现象的发生。

  人会感到饥饿,这是人体在表达需要能量的需求,就是一孩子,如果他不吃东西,他就会饿死。一个鲜活的肉体就会变成尸体,尸体就是一个达到了静态平衡的生命体。

  你可能会问,动物可以从食物中获得能量、攫取负熵,那植物呢?薛定谔也给出了一个解释——最终的负熵来源,就是太阳光携带的能量。

  因此,吃东西或者晒太阳这些日常行为,其实是生命体在完成一个崇高的使命——吸取能量,对抗热力学第二定律,维持生命现象,这就是“生命以负熵为生”。

  整个宇宙会随着熵增的方向行进最后达到一个无序混沌的状态,生命就是在这个不断走向混乱大局中的局部有序,不得不说,生命的存在是个奇迹。

  那么,泼出去的水能收回来吗?也许能,但系统不会自发地发生这个过程,这是个熵值减小的过程,需要外界系统能量的参与。

  写到这,我突然明白了一句话,建设总比破坏难,从熵的角度来思考这句话,更容易懂,你也试着琢磨琢磨吧。

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