熵与热力学重要模型
熵的概念
什么是熵?
熵(shāng)是热力学中表征物质状态的参量之一,用符号 S 表示,其物理意义是体系混乱程度的度量。简单来说,熵越大,系统越混乱;熵越小,系统越有序。
数学理解
假设有两个容器,一个装着热水,一个装着冰块。哪个容器里的分子更活跃?显然是热水,因为热水的分子排列松散、动能更大,而冰块的分子排列紧密、动能较弱。
如果把分子排列情况简化,假设每个容器只有四个分子:
- 热水分子的可能排列方式有 N 种
- 冰块分子的可能排列方式只有 1 种
到着就很好理解了,熵就是把1和N这种表明可能存在状态的数字,取一个自然对数,然后再乘以一个数算出来的。
熵的数学定义是:S = K * ln W
- K:玻尔兹曼常数
- ln:自然对数
- W:微观状态数(系统可能的状态数量)
忽略K和ln,可以简单理解为(S = W):熵与系统可能的状态数成正比。状态数越多,熵越大。
生活理解:为什么熵代表混乱?
例子:房间布置
假设有两种布置房间的方式:
- 有序布置:台灯放在桌子上,床和床头柜放在一起(要求苛刻,排列方式少)
- 无序布置:物品随意堆放(要求宽松,排列方式多)
显然,无序布置的状态数更多,熵更大,对应着混乱;有序布置的状态数更少,熵更小,对应着有序。
更简洁的理解:可能性 = 混乱
从高处随机扔下一堆砖头,更可能出现哪种情况?
- 整整齐齐码成一堆(几乎不可能)
- 散落一地(极大概率)
很明显,是右边的这种,如果出现左边的这种情况那真就是奇迹了。
所以:状态数多 = 可能性大 = 高熵 = 混乱无序
对生活的启示
这个原理揭示了一个不太乐观的真相:
- 如果随波逐流,一个普通人的人生更大概率是混乱的,而不是有序的
- 如果因为催婚而结婚,这段婚姻更可能是不幸的,而不是幸福的
- 如果你想做出与众不同的事,更可能会遭遇失败,而不是成功
在这个世界上,混乱才是常态,有序需要刻意营造。
封闭系统与熵增定律
熵增定律
熵增定律指出:在封闭系统中,熵会随着时间推移而增加。
例如:
- 年久失修的房子会破败
- 路边停久了会生锈
- 房间不整理会变乱
为什么这个过程不能反过来?这需要理解“封闭系统”的概念。
什么是封闭系统?
物理学中有两个相关概念:
- 孤立系统:与外界没有任何物质和能量交换
- 封闭系统:与外界没有物质交换,但有能量交换
简单模型理解
假设一个容器中有空气分子,最初全部分布在左边。随着时间的推移,分子会如何运动?
- 左边的分子会逐渐扩散到右边
- 最终两边分子数量趋于均衡
这个过程熵是变大还是变小?
- 初始状态:分子集中在左边(状态数少,熵小)
- 最终状态:分子均匀分布(在更大空间里,位置组合更多,状态数多,熵大)
结论:封闭系统 → 时间推移 → 混乱无序(熵增)
如何摆脱混乱无序?
麦克斯韦妖:熵减的可能性
什么情况下熵会随着时间减少?比如让分子全部集中到左边,而不是均匀分布。
这就需要引入一个思想实验,麦克斯韦妖:
- 在容器中间放一个“小人”
- 小人做一件事:判断分子的运动方向
- 规则:从右向左的分子放行,从左向右的分子阻挡
只要小人持续工作,分子就会逐渐全部集中到一边——熵减少了。
小人的秘密:感知与选择
这个小人做了什么事,能让系统自发变得更有序?
仔细看,他一直在做两件事:感知和选择。更准确地说,是正确的感知和正确的选择。只要持续做好这两件事,随着时间的推移,系统就会变得越来越有序。
其背后的哲理是:感知和选择,可以让事物变得更加有序。
生活中的例子:
我们的大脑每天会闪过1.2万到6万个想法,本质上是混乱无序的。如果在大脑里也放一个“小人”,每天判断哪些念头该想、哪些不该想,经常这样做,大脑就会变得有序。这就是《论语》讲的:吾日三省吾身。
耗散结构
从封闭到开放
观察麦克斯韦妖做的事:
- 感知需要能量(观察分子运动)
- 选择需要信息(判断方向、执行阻挡)
放入小人后,整个系统就从封闭系统变成了开放系统,我们向系统注入了能量和信息。
由此引出一个重要概念:耗散结构。
什么是耗散结构?
耗散结构是指这样一种系统:它能够不断从外界输入能量、信息和物质,同时不断排出熵,从而维持自身的有序状态。
典型例子:
-
河流
-
上游不断注入水分子
-
水流从高到低带来能量
-
结果:永不腐败,保持动能与活力
-
与之对比:年久失修的游泳池,池水腐败发臭,因为它是封闭系统。
-
人体
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通过新陈代谢,不断输入能量、信息、物质
-
同时排出熵(排泄物、负能量、负信息)
-
流水不腐,因为流水是耗散结构。我们人体也是一个耗散结构,比如生物学上的新陈代谢,通过不断输入能量,信息和物质,让自己不断的从身体排出熵。
耗散结构的哲学启示
耗散结构有一个神奇的特点:
- 你每天看到的河流都是“新”的(水分子一直在变)
- 但它千百年来还是“同一条”河流(形态稳定)
这个是一个哲学命题,释迦牟尼佛在两千多年前就跟波斯王探讨过这个问题。所以耗散结构这种神奇的东西,古往今来有很多智者都思考过。
它为什么神奇呢,因为这是一个动态平衡体,而非静态平衡体:
- 动态:一直在变
- 平衡:保持稳定形态
人体也是如此。大约每7年,人体大部分细胞都会全部更新一遍。从细胞层面看,你已经不是以前的你了;但从整体看,你还是你。
这揭示了一个深刻的道理:人是可以彻底重塑自己的,只是需要的时间比大多数人预想的要长,大概是四到七年。无论现在对自己多不满意,脱胎换骨都是可能发生的。永远不要给自己判死刑。
如何应用耗散结构
如何选择城市和公司?
城市和公司本质上也是耗散结构。选择时应该:
- ✅ 加入那种能不断从外界吸取能量和信息,能不断做出成绩,让自己变得越来越有序的城市和公司
- ❌ 不要选择那种尽管现在很有成就,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
如果进入封闭系统,最大的问题是:无论它现在看起来多好、能给你多安逸的生活甚至高工资,随着时间的推移,它一定会越来越糟糕,这是熵增定律决定的。
如何让人体这个耗散结构运作良好?
人体耗散结构可以拆解为:
输入端(蓝色部分,应重点关注):
- 求知:输入信息
- 娱乐:注入能量
- 食物:输入物质
- 环境(家庭、朋友圈、工作氛围、城市):综合影响信息和能量输入
输出端(红色部分,应接纳存在):
- 排泄物
- 负能量(情绪宣泄)
- 负信息(如撒谎、谣言,增加世界的不确定性)
内循环:
- 睡眠、运动、思考、活动
运作策略:管吃不管拉,管睡不管醒
虽然人体耗散结构复杂,但运作策略不复杂:
-
把焦点放在蓝色部分(输入端):求知、娱乐、食物、环境
-
对红色部分采取接纳态度:承认它们存在的必要性
-
因上努力,果上随缘:如果“因”都是对的,得到好的结果只是时间问题
最容易犯的错误:无法接纳自己的“红色部分”(如忍不住撒谎、抱怨、胡思乱想、拖延),产生大量自责。自责反而可能阻止熵的正常排出,最终导致身体病变。
正确做法是:从源头减少身体积累的熵,而不是产生了很多熵后去压抑排解的过程。
这个原理也适用于面对失败:如果取得的是负成果,不要只盯着结果去后悔懊恼,而应该释怀接纳,然后盯着“蓝色部分”继续下功夫。
选择的自由
如果被困在封闭系统里怎么办?
假如暂时离不开不喜欢的城市、不满意的工作,被限定在相对封闭的系统里,如何过好接下来的日子?
在一个封闭系统里,你改变不了系统本身的格局,但依然可以做好“感知”和“选择”这两件事。只要持续做好这两件事,就能使整体的熵逐渐减少。
《活出生命的意义》中有句话:
你无法控制生命里会发生什么,但你可以控制面对困境时你的情绪和行动。残酷的世界可以拿走你很多东西,唯独一样东西它永远拿不走——选择的自由。
古罗马哲学家爱比克泰德也说:
如果我必须被流放,谁又能阻止我面带微笑、愉悦而且平静地离去呢?
这就是在极端环境下的选择的自由。
辩证法的启示
其实我们的人生选择的维度来看大概能分成三段
- 我们出生和刚刚独立的这一段,这一段我们能控制得事情确实不多。
- 第二个阶段就是我们开始独立了,可以选择的东西变得很多了,一旦和身边得人比较,就会有人停留在对人生第一个阶段得抱怨里出不来。
- 第三个阶段稳定态,就是找到了一份稳定得工作,可以干一辈子得工作,但有个隐含着一个潜在得危险,就是陷入封闭系统,不断得熵增。
所以这一切还是看个人得选择得结果,这个世界充满了辩证法。
这一切最终取决于个人的选择:
- 那些热衷冒险的人,应该多一点追求务实和安稳的态度
- 拥有稳定生活的人,应该多一点追求开放和冒险的精神
这样都能让自己的生活变得更好。
无论哪种选择,都要记住:再精致的封闭也会腐烂,再简陋的耗散也会鲜活。
总结:A模式与B模式
《终身成长》一书中有一张图,对比了两种反应模式:
| A模式(封闭系统倾向) | B模式(耗散结构倾向) |
|---|---|
| 拒绝挑战 | 拥抱挑战 |
| 对努力持消极态度 | 对努力持积极态度 |
| 忽视负面反馈 | 从批评中学习 |
| 感觉受到他人成功的威胁 | 从他人的成功中获得启发 |
这两种模式日积月累,就会使人生演变成完全不同的结构——封闭系统或耗散结构。具体而言,它取决于我们对很多小事情的第一反应。
大多数人不是纯A或纯B,而是两种模式的融合,只是比例不同。随着时间的推移,两种模式都会形成不断增强的闭环,直到逐渐形成牢固的系统。
知易行难
整体来看:
- A模式一直在拒绝信息和能量的输入,更符合人性,因为趋利避害是本能
- B模式一直在强迫自己接受更多的信息和能量,伴随着更多痛苦
选择B模式,就意味着要不断承担痛苦、花精力做逆人性的事情。这正是构建耗散结构的过程,注定充满困难。
但“难”并不是真的无法做到,而是因为我们没有掌握正确的方法论。
《道德经》说:天下难事,必作于易。要把一件非常困难的事情做成,就要把它拆解成一件又一件简单可执行的小事,然后一步一步去做。

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