熵的故事

---

文 | 又在路上Y0Y0 于 2019.6.10
书 | 《伽利略的手指》第四章 熵

日记
从端午假期中归来，返回城市生活，有些不能适应。端午期间在文章开头写下一小段简单的记载的形式倒是启发了我自己。于是打算保留这种在文章开始前记录一段小日记的风格。
假期结束还不满24小时呢，昨天11点到达北京南站，一路狂奔中踏着末班地铁回到了家。到公司又是一阵忙碌，晚上坐在书桌前都还有些恍惚，这一天是怎么度过的呢？
再三回想，提醒自己一件事，活在当下。熙熙攘攘、忙忙碌碌都是经历，过好每一天。

前段时间看了一篇文章，引用熵的概念来说明个人管理需使用“开放系统”对抗熵增。看了之后感觉好像很有道理的样子，但是又说不清道理是什么。稍经反思，我发现，问题很简单，就是我没有理解熵的概念，当然就更无从说起判断由这个概念引申出来的观点是对是错了。

因此，在恢复上班的第一天，我打算写一写熵的故事。
熵是热力学中的概念，为了更好的理解这一概念，让我们打开《伽利略的手指》这本由物理学家写的科普书籍，看看物理学家怎么讲熵的故事。

蒸汽机的故事

在讲这个故事前，写下几个问题，不知道你是否考虑过呢？

• 蒸汽机为什么需要散热器？
• 为什么蒸汽机的工作方向是将热自发的散向散热器，而不是反过来？
• 理想状态下，可不可以制造出将热完全转化为功的蒸汽机/内燃机？

这些问题很多在读这本书前，我并没有想过。可是假如想要提高蒸汽机的效率，这些问题就显得很有必要。

19世纪早期，在第一次工业革命的浪潮中，蒸汽机是财富的象征。社会力量驱动着人们对真理的探寻。

• 蒸汽机的基本原理是，通过将热源的能量转化为功，使机器运转，同时一部分能量通过散热器“损耗”掉。
• 蒸汽机中的散热器和热源的地位同等重要，正是因为散热器的存在，才使得蒸汽机得以运转。
• 为了能够做功，必须要有能量的“损耗”（即通过散热器释放的部分）。一部分热量由热源向散热器流动的过程（而不是做功），使得发动机得以运转。

物理学家们通过对蒸汽机的工作原理的解剖和分析，抽象概括出了热力学定律。
克劳休斯对热力学第一和第二定律共同做了简明扼要的总结：能量是守恒的，宇宙中的熵总是增加的并趋于最大值。

简单来讲，基本定理指出，单一系统中，熵增是自发的。而发动机作为一个系统，如果没有热量耗散（散热的部分），就没有熵增；没有熵增，此项反应就无法自发运转了。
为了启动发动机，我们除了“点火”外，更重要的是，将一部分热量传递至散热器。

物理不好的小伙伴，可能需要结合原书的案例来推导这部分内容。而最后的结论，即散热器的必要性，颠覆了我的认知。它起了这么一个普通的仿佛只是个配件的名字，却担当着不可或缺的职能。这也提示着发动机效率的上限，因为散热是启动发动机的开关，所以无法将所有的热量都转化为功。

熵的概念

为什么万事万物变化的方向是从生到死，而不能从死到生（即变化的方向）。这就是热力学研究的范畴。

熵，是度量物体中储存的能量的“品质”的指标。熵越低，能量的品质就越高。而熵增，指的就是能量品质的下降现象，即能量耗散的趋势。
还有一个更加普遍的表述讲到，熵是混乱程度的量度，混乱程度越高，熵值就越大。

将熵的概念应用于社会生活中，即是建立秩序是以增加混乱为前提的（因为需满足系统总体熵增）。生命无时无刻不遵循这一定律运行着，生物的有序生长是以增加环境的无序为前提条件的。

顺着这一思路往下想，不难提出这样的问题，即宇宙的混乱度是否会变到无限大，以至于熵将不会再继续增加，从而使所有事件都因此终结。这种猜想被称为宇宙的热寂学说。按照这一学说，在某一时刻，由于宇宙的混乱度不会再增加，任何事情都不会发生了，一切归于静止。

启示
生命以负熵为食，即通过创造环境的熵增来实现个体的熵减，维持个体的有序性（能量品质）。
想想人类对环境的全方位影响，大约都可以从此点出发。
想想个人对社会的影响，大约都需要通过这点寻找动力。（外部能量的持续输入，外部环境的耗散趋势。）

我是Y0Y0，这里记录着我的成长故事。
欢迎围观、留言、分享。
人生还长，何不结伴同行？