現在宇宙論指出,當今這個世界的一切是由能量轉化而來的,因此,能量的特質決定着我們這個質量态宇宙。
能量的兩大基本特質就是能量守恒定律與熵增定律,基本決定着質量态宇宙的構建法則。
其中的熵增定律,更是核心中的核心,愛因斯坦稱他是最高定律,是最不可能被證僞的定律,而這條定律,又被稱為生命中最絕望的定律。
為什麼熵增定律如此強大,它是如何影響着生命的,為什麼又會被稱之為最絕望的定律,難道真的最絕望嗎?
能量的自發狀态我們看如下圖01,球員腳受傷了,救護人員第一時間拿一個冰袋敷上,這可以使得腳上的熱量快速轉移到冰上,而這種能量的轉移,是自發的。
這種轉移成立的條件,就是能量一定自發的從高溫轉移到低溫,這就是能量的自發狀态。
圖01
比如一杯熱水,放置一段時間後變涼了,熱量轉移到空氣中了。
這就是能量的最基本狀态,我們生活中到處都可以看到能量的這種狀态。即能量自發狀态,永遠是從高溫向低溫流動,這就是熵的最基本定義。
由這個定義,引發出我們的熵增定律:孤立勢力學系統,熵不減少,除非有外力的作用。
也就是上面冰敷的過程,熱量自發從高溫的腳向低溫的冰袋轉移,如果要讓熱量從冰袋向腳轉移,除非有外力的作用。
比如我們房間的空調,制冷過程,熱量就是從低溫的房間向外面高溫的空氣轉移,這種隻要是逆能量的自發過程的,就必須有外力做功,空調就是通過壓縮機把能量強制從低溫的房間壓縮到高溫的空氣。
圖02
比如我們燒開水,一壺水放着,不會自動升到100度,必須有外力做功,它才會燒開。燒開後,放在那裡,熱水又會變涼,也就是能量自發傾向下,永遠從高溫轉移到低溫。
結構的自發狀态由于一切物質都是能量轉化過來,因此一些物質也具有能量的這個狀态,而隻要我們說到物質這個詞,即表明他是結構,宇宙所有物質都是以誇克,輕子,波色子為基本單元的結構。
我們要考察結構的自發狀态,那麼我們得先來考察下,結構是如何形成的。
圖03
上圖是一個原子的示意圖,由于宇宙是從137億年前的基本粒子一步一步分化而來的,我們來大概的模拟下,這個分化過程,這是個非常重要的演化過程,有助于我們理解當今所有一切。
我們看圖03的中子,他是由2個下誇克和1個上誇克組成的,根據現代宇宙論信息,獨立中子無法單獨存在,當它單獨存在時,他随即衰敗成1個質子和1個電子。
也就是中子的這個結構,它作為一個結構體,在能量熵增定律的規定下,他無法單獨存在,隻要單獨存在,他就會分化成質子和電子。
分化後,它随即與質子形成原子核,形成原子核後,中子才能存在,而此時,它是存在原子核裡面,它必須通過與質子形成一個更高級的結構,它才能存在。
而原子核也無法單獨存在,他必須與電子形成原子,才能存在。也就是原子核隻能存在原子裡面,以原子作用載體,才能存在。
這就是我們的原子。
由于隻要有獨立中子,它就會分化,于是他不斷分化,演化出92種天然元素。
比如從最開始中子分化出1個質子與1個電子,于是形成我們化學元素周期表的氫,
- 然後再分化,2個中子和2個質子及2個電子形成氦
- 然後再分化,3個中子和3個質子及3個電子形成锂。
- 然後再分化,4個中子和4個質子及4個電子形成铍。
- 然後再分化,5個中子和5個質子及5個電子形成硼。
- 然後再分化,6個中子和6個質子及6個電子形成碳。
- 一直這樣分化出92種天然元素,本質都是由中子不斷衰變,然後與新的結構聯合,從而演化出所有天然元素。
這個模型,是我們後續所有結構的演化模型:
- 每一個結構都無法一直圓滿存在,因為能量的熵增定律規定着
- 無法存在時,結構必須聯合其他結構,演化成新的結構,以新的結構為載體才能存在。
- 新的結構在熵增定律的繼續作用下,随着能量耗散到一定程度時又無法存在,于是又得聯合其他結構,再次形成更進一步的結構,以更進一步的結構為載體,才能存在。
- 宇宙137億年,在熵增定律的規定下,結構疊加結構,最終演化出我們目前這個宇宙。
因此,結構之所以會存在,因為熵增定律的規定,也就是因為能量的衰變,即使是最開始的那個非結構體,如奇點,它也衰變出誇克,輕子,波色子,随後任何個體或結構,當能量衰變到一定程度,它當即無法單獨存在,此時它就必須進入結構體裡面才能存在,它就必須進化。
這個演化的進程,就構成我們的時間,因此時間是萬物的第一屬性。
本質就是因為能量從137億年前的能量最高點,一直衰變到我們今天,而且還在一直衰變下去,最終達到我們的大寂靜,也就是熱寂狀态,即能量不再流動,達到平衡态,這是人類邏輯推演的最高點。
在能量單向流動的規定下,所有結構呈現出從簡單到複雜的過程,從最開始的誇克一直演化到我們今天,我們今天的社會就是這個不斷結構化進程的最高結構體。
社會這個結構體,包含所有前行的結構,所有前行的結構體都以社會為載體才能存在着。
在這條從最簡單的結構到最複雜的結構的演化過程中,所表達出來的現象就是能力的遞增,為什麼能力需要遞增,因為必須從外界獲得越來越多的能量,這個越來越複雜的結構才能存在。
結構是反熵增的過程- 因此,結構之所以會出現,因為熵增定律。
- 結構之所以會一直不斷分化與再結構化,不斷從簡單變複雜,也是因為熵增定律
能量或許一開始可以滿足某個結構A的存在,但在熵增定律規定下,能量一直在耗散,當能量耗散到一定程度時,結構A的能力不足以抓取足夠的能量來滿足他的最低需求時,此時結構A就必須進化到一個更高級的結構B,比如聯合另外一個A,即2個A形成一個更高級的B。
結構B此時能力比A大了,因此,能在競争中獲取足夠的能力來維持B的結構,但外界能量永遠是耗散的,衰變到一定程度,競争又惡劣化了,一方面其他結構也進化了,一方面外界能量不足了,于是B的能力又不足以獲取到足夠的能量了,B此時又得聯合其他結構,繼續進化。
就這樣,一直循環下去,137億年,從能量奇點爆發出三種基本粒子,三種基本粒子分化出92種天然元素,92種天然元素分化出上千種分子物質,上千種分子物質分化出數十億種物種,然後到目前我們這個人類社會的最高結構體。
這就是萬物一系演化的路徑的大概模型。
一切的規定者,就是能量的熵增定律,而結構在熵增定律的規定下,呈現出反熵增的過程,它即是熵增定律的産物,也是反熵增的産物,它不這樣做,就不能存在。
因此,我們說萬物都在求存,這是萬物演化的唯一目的。
自然界的自發傾向我們上面從能量的自發傾向考察到結構的自發傾向,由于萬物是一系演化的,因此,在能量特質的影響下,結構也呈現出越來越複雜,能力越來越強的過程。
既然一切都是能量轉化态,那麼熵增定律即适合一些事物,我們把它擴展到自然界的事件上。
我們看如下這張圖,兩個氣室A和B,中間是4個氣體分子。把A氣室的隔離層打開,最終B氣室中的4個氣體分子在B中的分布,主要會是什麼樣的?
一開始,4個氣體分子都主要分布在左邊,随着時間的推移,這4個氣體分子會均勻分布在B中。
這就好比将一滴墨水滴入一杯清水中,墨會不斷擴散開,最後均勻充滿整杯水。如果我們拿一個錄影機把這個過程錄下去,然後倒着看影片,我們就可以看到墨水從擴散狀态向一滴墨集中。這個一滴墨水的概率是最小的概率,而那個擴散到最均勻狀态的概率是最大的概率。
這就是熵增的另外一個含義,表達自然界概率事件的含義:自然界的自發狀态總是從小概率事件向大概率事件轉移。
因此,上面墨水滴入清水中,最小的概率就是墨水集中成一滴,最大的概率就是墨水均勻分布在整杯水中,假如這滴墨水中有1萬個粒子,這1萬個粒子進入水中,集中在一起的狀态就是最小概率。而它們分散開的狀态可以有無數種。
比如我們抛4枚硬币,正面用1代表,反面用0代表。
那麼結果如上表,第一列為正面向上的次數,第二列為該正面次數向上時對應狀态有多少種,最後是對應的概率。
抛4枚硬币對應的狀态
我們把0,0,0,0假設為一種狀态。其他狀态根據這個計
- 比如,正面0次時,即0,0,0,0這個狀态隻有一種,概率是1/16。
- 正面1個時,即0,0,0,0這個狀态任何1個位置為1的,有4種可能,概率是4/16。
- 正面2個時,即0,0,0,0這個狀态任何2個位置為1的,概率是6/16。
- 正面3個時,即0,0,0,0這個狀态任何3個位置為1的,有4種可能,概率是4/16。
- 正面4個時,即1,1,1,1這個狀态隻有一種,概率是1/16。
把它轉化成柱形圖,如下:
在每一次抛這4枚硬币的事件中,全部為0或者全部為1的概率最小,中間均分的概率最大。也就是2:2的概率最大。
把我們把硬币的數量不斷增加時,出現的結果圖如下:
這就是自然界的自發傾向,它總是傾向于從概率小的宏觀态向概率大的宏觀态過渡。
比如人這個高度有序化的結構,它是極小的概率,它的大概率狀态是趨向無序化。
比如我們的房間,它的最整齊狀态是小概率事件,而房間混亂可以有無數種狀态,是大概率事件,因此,房間總是傾向于混亂化,除非有外力作用。
比如我們社會,他的小概率狀态就是他最有序的狀态,如果社會所有人都不需要維持結構,國家養所有人,則社會會亂成一團,因為每個人,每天上下班隻有一種狀态,如果他不用上班,他可以有無數種狀态。
我們可以一直列舉下去,結論都是一樣,即自然界的總是傾向于從小概率的宏觀态向大概率的宏觀态轉移。
其根本規定性,就是能量的熵增定律。
人類社會是反熵增最高的結構我們從上面的演化進程可以看出,結構越來越複雜的過程,也是能量越來越耗散的過程,正是因為能量越來越耗散,結構才必須越來越強大,這表達為在演化軸上随着能量的耗散結構變得越來越複雜的結構。
- 能量的單向度耗散,我們表達為存在度單向度下降。
- 結構越來越複雜,我們表達為物種的進化及能力的提升。
如下圖,存在度單向下降,即存在效價不斷遞減時,萬物的屬性及結構都不斷遞增。
其中這裡的根本,就是熵增定律的影響,能量從137億年的最高點,不斷單向衰變的這個特性,就是萬物存在效價遞減的根本。
萬物就是被這個熵增定律給規定着的,表達為結構與能力的萬物,随着存在度的下降,下降到達一定的程度時,萬物如果不進化,則該物種會被淘汰,隻有那些進化了的,能力變強了的,獲得足夠能力的物種,才能存活下來。
因此,從137億年前存在度下降到今天,萬物也從基本粒子不斷分化進化結構化,最終演化出我們今天的人類,目前的最高結構體,就是我們的人類社會。
人類社會就是萬物存在度下降到終未階段,結構屬性反比遞增到最高狀态的載體存在形式,今天所有人都必須通過社會這個結構體才能生存,每一個裡面的載體,都必須在裡面參與分工與合作,然後通過社會共同體來分配能量,才能有效獲取能量。
每一個個體,在當下的生存形勢,已經無法單獨存在。都必須依靠社會這個最高結構體才能存在。
我們體内的所有前存的存在體,也都必須靠我們人類存在,即最終都必須依靠社會共同體這個最高結構體而存在。
存在度是指數下降的當萬物演化至目前這個最高社會結構體時,意味着我們的存在度已經下降到一個極低的水平,這就是為什麼,我們當下的生存形勢,已經表達極為惡劣的狀态,我們每一個人,不得不依靠社會這個共同體才能有效獲取能量,比如,我們不得不進入社會參與社會分工與合作,僅有如此的高效率,才能應對當下獲取能量的困境。
如下圖的抛物線,随着演化分化時間的推進,存在度效價是指數下降的,這表達為我們的生存形勢惡化得越來越快了。
比如我們在叢林中當猴子當了300-400萬年,當現代智人十幾萬年,農業文明1萬年,工商業文明200-300年,今天信息文明100年還不到,目前我們的到了迫切需要進入下一個時代的時候了,比如人工智能時代或者機器人時代。
這就是能量熵增定律的強大之處,所有的一切都是在它的規定下演化的,生命所表達出來的進化,也是在它的驅動下,不得不進化的過程。
根據現代宇宙論,從137億年前的能量奇點,也就是能量最高點,然後能量一路衰變,如果我們把能量的衰變推演到極點,最終宇宙會達到能量的最低點,到那時,能量不再流動,達到了宇宙大寂靜的結局,也就是所謂的熱寂。
那麼,到那時,任何結構将無法再獲得能量,這就是為什麼會把熵增定律稱為生命中最絕望的定律,這條定律是如此的普遍以至于愛因斯坦稱它是所有科學定律之最,稱它是最不可能被證僞的定律。
于是,我們不禁有這樣一個疑問:難道最終的終局是一切都将無法存在嗎?
熵增定律,在目前的信息量的情況下,是公認的一條最不可能被證僞的定律。不過即使如此,我們也不會就此下定結論說它就是真理,因為這個世界是一個增量的世界,新信息量不斷在出現,随時都有可能出來一個新的信息量,使得一個原先的邏輯自恰模型破潰,這就是為什麼當今,任何理論都不是真理,任何理論都隻是暫時的正确。
因此,我們不會把熵增定律稱為真理。
但熵增定律,依舊是目前人類的第一大難題。
其中最大的難題,就是原本一切的結構均是因為當能量衰變到不足是地,結構才進化的,在結構尚且有能力獲取足夠能量時,結構不進化。
這就導出萬物進化的一條基本原則:最小作用量原理。
過度反熵增由于結構都需要從外界獲取能量來維持結構,結構一提升,那麼就需要更多的能量來維持提升後的結構,也就是一旦進化,維持生存的代價就變大,因此,萬物求存進化,首先遵守最小作用量原理。
這是反熵增的第一原則,既然能量都是耗散的,不足的,而我們又需要能量來維持結構,那麼第一個首要原則,就是保持結構不需要消耗太多能量,萬物都是遵守這條原理的。
而我們人類主宰這個地球後,在反熵增這條道路上越跑越快,這不是一個好事,生命結構本身就無法圓滿存在,本身就需要時刻從外界獲取能量來維持,而我們在獲取生存優勢後,不但把本性給遮蔽掉了,還不斷過度的提升能力,提升結構,提升人口數量,這直接導緻我們目前不得不越跑越快,這也是為什麼,我們當下所面臨的生存形勢正在指數級惡化。
生命本身就需要反熵增,但過度的反熵增,反而使得我們進入一個惡性的循環。
對于每一個有限的人來說,我們似乎隻是跟着本能做事,這就是問題所在,自然界萬物原本都是生存在一種生态平衡裡面的,即所有的物種都是有天敵的,要麼種間,要麼種内。
當資源不足時,物種的數量就會被資源限制。這是數幾十億年來,這個地球可以安然存在的原因。
今天人類面臨資源不足時,第一時間就是調動能力,更進一步開發這個地球,獲得新的大量的能源時,就大量的繁殖人口,過度的消耗,農業文明我們尚且有1萬年,工商業文明300年,而目前的信息文明100年不到,我們當下已經到了不得不用核能,不得不進入下一個文明的緊迫形勢了。
這不是一個良好趨勢,這種加速的反熵增給我們帶來種種的問題,資源過度消耗,生态過渡破壞,氣候異常,環境惡劣,而且這個惡化的生存形勢還在加速度,這将導出一個可怕的未來。
如果熵增定律最終無法被證僞,也就是說他成立,那麼從這個定律邏輯出發,可以推導我們的結局,這個結局雖然可怕,但按照正常進程,按照萬物演化進程及萬物演化原則,達到這個結局所需要的時間遠超人類壽命的量級,要知道當今地球的現代智人,也不過存在十幾萬年。
然而,最為可怕的是,我們在加速這個進程,生命原本就靠反熵增而生存,然而人類卻在加速反熵增的過程,人類未來所要面臨的,不是來自自然界,而是來自于自身,我們正在不斷的糟蹋這個地球,過度開發這個地球,而且這個開發的速度還在加快,這将會導出一個可怕的未來。
這也就是為什麼,當代最偉大的科學家之一,霍金說:“地球将在200年内毀滅,建議移民外星球”。如果說霍金是悲觀主義,不如說他在向人類敲響警鐘。
彙總
本篇的核心,關鍵不是讨論生死問題,我們更多的是要理解為什麼我們越發展,生存危機越嚴重的局面。這個現象非常簡單及普遍,比如我們看一個人,如果他過渡消耗,過度折騰,那麼他的生活壓力将會極大,我們每一個個體的本性裡面,都是有保守傾向存在的,就是這個定律的結果。
為什麼我們社會表達為分工合作的體系,其本質也是為了提升效率,抵制熵增現象,我們無處不在跟這個熵增定律作鬥争。
比如公司,公司競争的本質,也就是在競争獲取能量的效率,以最低的代價獲取最大能量,所有的一切,都體現熵增定律。
在正常的競争環境中,不會有任何一家公司過度消耗,因為過度消耗必然使得這家公司快速死滅。
但是,人類這個物種,作為一個整體,缺失了限制,缺失的競争,表達出了過度的貪婪與無節制,這是人類目前面臨種種危險的直接原因。
正如任何一個物種的本性一樣,非得等到資源不足的限制後,才懂得節制,隻是當下的人類,所面臨的局面已經不是那麼簡單了!
人類是有必要反思的,起碼有必要搞清楚,我們的大體出路在哪,在還沒搞清楚前,其中一個最有效的做法,就是放緩節奏,保護好這個地球,這至少是一個大的正确方向。
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本文有部分思想模型來自于恩師王東嶽先生,得益于站在巨人肩膀上,小務虛才能看得如此遠,推薦先生的絕世之作《物演通論》,它是我近幾年唯一本反複研讀的哲學書,是我思想之源泉
《物演通論》是一本極具難度的哲學書,但卻是一本價值無限之書。知魚之樂算是《物演通論》導讀,讀《物演通論》得從它開始才比較容易切入。
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