详解让无数人顿悟的熵增定律
2020-10-18 19:54

详解让无数人顿悟的熵增定律

人活着就是在对抗熵增定律,生命以负熵为生。本文来自微信公众号:思维有了模型(ID:siweimoxing666),作者:模型君,原文标题:《熵增定律:为什么熵增理论让好多人一下子顿悟了》,头图来自:《成为简·奥斯汀》剧照


如果物理学只能留一条定律,我会留熵增定律。说这句话的人叫吴国盛,清华大学的科学史系主任。


虽然你可能会反驳这个观点,难道不是牛顿的力学和爱因斯坦的相对论吗?


笔者也很迷惑,但是吴教授能说出这番话绝对不是无的放矢,不管对与不对,都可见熵增定律的分量。


无独有偶,吴军也说过类似的话。如果地球毁灭了,我们怎么能够在一张名片上写下地球文明的全部精髓,让其他文明知道我们曾有过这个文明呢?


吴军老师给出的答案是三个公式:


1+1=2(代表了数学文明)

E=mc²(爱因斯坦的质能方程)

S=-∑ P ln P(熵的定义)


薛定谔在《生命是什么》中也说过类似的话“人活着就是在对抗熵增定律,生命以负熵为生。”


爱丁顿爵士也曾说:“我认为,熵增原则是自然界所有定律中至高无上的。如果有人指出你的宇宙理论与麦克斯韦方程不符,那么麦克斯韦方程可能有不对;如果你的宇宙理论与观测相矛盾,嗯,观测的人有时也会把事情搞错;但是如果你的理论违背了热力学第二定律,我就敢说你没有指望了,你的理论只有丢尽脸、垮台。”


(注:爱丁顿说自己是除爱因斯坦之外,世界上唯一一个真正懂相对论的科学家,虽然看起来有点能吹,但应该也挺牛。)


前段时间大热的电影《信条》,诺兰大神的新作,也引用了“熵”作为整部电影的核心思想。他把熵增作为时间之失,用逆熵来穿越时空。


好多人走出影院大呼没有看懂,希望这篇文章能帮你解开“熵”的秘密。


一、为什么熵增定律让好多人一下子顿悟了


因为它揭示了宇宙演化的终极规律。


这个规律包括我们所有生命和非生命的演化规律,生命里又包含着个人和群体的演化规律。


非生命:比如物质总是向着熵增演化,屋子不收拾会变乱,手机会越来越卡,耳机线会凌乱,热水会慢慢变凉,太阳会不断燃烧衰变……直到宇宙的尽头——热寂。



场库《宇宙的未来》


生命与个人:比如自律总是比懒散痛苦,放弃总是比坚持轻松,变坏总是比变好容易。


只有少部分意志坚定的人能做到自我管理,大多数人都是作息不规律,饮食不规律,学习不规律。


生命与群体:比如大公司的组织架构会变得臃肿,员工会变得官僚化,整体效率和创新能力也会下降;封闭的国家会被世界淘汰。


这些所有的现象都可以用一个定律来解释——熵增定律。


因为事物总是向着熵增的方向发展,所以一切符合熵增的,都非常的容易和舒适,比如懒散。


《少有人走的路》在最后一章也如此解释自律。


因为所有事物都在向着无规律,向着无序和混乱发展,如果你要变得自律,你就得逆着熵增做功,这个过程会非常痛苦。


记得也曾有人问过模型君“人为什么要自律”的问题,我哑口无言,不知如何作答。因为每个人都有选择自己生活方式的权利,可以散漫也可以自律。


现在我想我找到答案了,生命本身就是自律的过程,即熵减的过程。


二、什么是熵增定律


定义:在一个孤立系统里,如果没有外力做功,其总混乱度(熵)会不断增大。


这里面有三个词非常重要:孤立系统、无外力做功、总混乱度(熵)


首先我们来解释什么是熵。


(Entropy),最早在1865年由德国物理学家克劳修斯提出,用以度量一个系统“内在的混乱程度”。


你可以理解为,系统中的无效能量。


比如你花了100 J的能量把物体从A地拿到B地,这个过程中有很多能量并没有被100%的转化,而是有部分散失在了宇宙中。


这部分能量不可逆,无法被再利用,且永远在增加。


从这里你就可以推出,恒星终将熄灭,生命终将消失,宇宙将变成一片死寂,沦为熵。


这个状态,也被称为热寂。


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。



三、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;它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。


当我们人从无机生命到有机生命那一刻起,就注定了这会是一部艰辛与精彩共存的史诗。


我们的始祖是一种“蛋白质+RNA”的聚合体,科学家将她命名为LUCA。


LUCA通过吸收能量来大量复制,但是问题来了,宇宙的熵总的来说是增加的,所以LUCA的减熵会导致环境的急剧熵增。


环境恶化,LUCA无奈只能进化,变得更高级以适应环境的变化,于是DNA聚合体诞生了。


DNA比RNA更稳定,也更加智能。但是这样一来,消耗的能量更大,吸收的物质更多,导致环境的熵增比以往更大。


所以DNA聚合体被逼着向单细胞演化,同样,环境的熵增再次增加,于是单细胞又向更高级的多细胞进化,于是寒武纪生命大爆发诞生了。


又因为孤立系统无法获取足够的能量,所以多细胞开始移动,并且产生了感知能力,比如视觉、嗅觉、听觉等等。


从此,生命走上了智能的进化之路。


这一过程,也被王东岳老爷子称为递弱代偿。


即生命的熵减过程,会加剧环境的熵增,于是环境会变得越来越恶劣,生命为了生存,为了获得足够的能量和物质,必须变得更加智能……


好了,现在我们来总结一下,生命在减熵过程中,其实一直在做三件事。


第一,努力保证能量的供给。比如,从化学作用到光合作用和呼吸作用;到光合作用+呼吸作用的结合体;到多细胞生物。


第二,努力开放系统。细胞从无法移动,到进化出游动能力、爬行能力、行走能力、飞行能力。


第三,努力变得更加智能。生命为了花更少的能量来获取更多物质和能量,进化出了感知能力,比如当时的霸主奇虾,就有很大一对眼睛。知道的信息越多,就能减少更多熵的耗散。


这三点正好是企业和个人的进化要件。


一、企业


 1. 主动做功 


许多公司在创业初期非常努力,每天花大量的精力进行各种战略和组织的进化。但是随着企业的做大和成熟,员工就会慢慢懈怠下来,组织会变得臃肿,制度会腐旧脱节。


所以,作为leader你要努力保证企业的活力。比如采取扁平化的结构,让团队各自为战,回归创业初期时的热情。


记住,舒适圈是熵增定律的第一张王牌,任何时候你都不能松懈。一旦你减少了能量的投入,企业的熵增就会立马回来。


2. 开放系统 


关于开放系统,有一个伟大的发现,叫做耗散结构,它给我们带去了一丝希望。


什么是耗散结构?它有三个特征:


①开放性


怎么理解?你可以理解为,系统把无用的熵排出去,然后吸收新的可用物质、能量和信息。(注:熵有三种,物质熵、能量熵、信息熵,在相对论里物质和能量是一回事,但是为了理解,这里我们把它分开。)


比如你每天的新陈代谢,比如你通过锻炼减去一身的赘肉,比如你看一本好书。


基于此,企业也可以得到启示。


企业要想对抗熵增,就必须开放,把那些衰败为熵的东西全部排出系统。


比如腐败的制度、无产出的员工、落后的信息等等;然后吸收新鲜血液,比如先进的理念、新的人才、前沿信息等等。


华为就是最推崇这一理念的,任正非老爷子把这个耗散结构作为华为的底层逻辑。


任正非说:“我们一定要避免封闭系统。我们一定要建立一个开放的体系,特别是硬件体系更要开放,不开放就是死亡。”


与此同时,华为每年淘汰干部10%,员工淘汰5%。每年18万人会淘汰5千人到9千人来激活这个团队。


②远离平衡态


这怎么理解?


你可以理解为,当熵逐渐增大,虽然系统会变得越来越混乱无序,但是这种结构却更稳定,这种稳定就是平衡态,你要远离这种平衡态。


比如一个企业做大了,企业内部就会形成一种非常稳固的结构,这种结构很可能就是官僚结构。


企业想要推行新的理念,引进新的人才,吸收新的信息,都会非常困难。


解决办法就是,打破这种平衡态,让系统内部流动起来。


这方面模型君见过最牛逼的是韩都衣舍,他们采取小团队模式,每个团队2-3人,包括设计师、页面制作专员、货品管理专员。


员工自己可以自由选择任何团队,也可以自己组建团队。通过分成、授权、竞争、淘汰等一系列机制,来进行充分的内部流动。


最后无能的员工(熵)被淘汰出局,剩下的精英继续流动、重组,变得更加强大。


③非线性


怎么理解非线性?


你可以理解为,一个微小的变化也有可能导致一个巨大的突变。(与此相关的实验有贝纳尔对流)


比如在一个标准大气压下,你给一壶水加热,前面99°都没有沸腾,可是你再加热1°它就沸腾了,这就是非线性。


同样企业也如此,可能你前面做了很多努力,效果甚微,但是不要气馁,打破熵增的要素是非线性的,总有一天,你一个微小的投入就会带来巨大的突变。


比如亚马逊,它可能是这个世界上失败最多的企业了,但他们对失败非常包容,因为他们不断在赌“每次小的努力和尝试,都有可能引发意想不到的超额惊喜”。



二、个人


也许你会觉得自己还达不到在企业里运用熵增定律的高度,没关系,熵增定律也同样适用于你个人的发展。


比如工作、生活、学习、心情、成长、人际关系等等都与此相关。


就拿生活来说,每天会有各种各样的琐事涌来,如果我们任由其发展,那我们的生活就会变得越来越混乱。


之后我们要想恢复到有秩序的状态,就不得不花非常大的代价才行。


这样的例子身边比比皆是,生活一团乱麻,不知道自己要什么,想改变现状也不知道如何入手,只能浑浑噩噩,得过且过。


这种状态就是生活陷入了极度的熵增状态,被无数的混乱的事情牵着走,丧失了生活的掌控权。


除此之外还有很多,比如情绪。很多时候,我们感到难过、烦躁、焦虑,其实是因为情绪太过混乱,很多感情交织在一起,让你无从下手。心理学叫这,情绪颗粒度。


再比如专注这件事,好像高中之后我们就很难专注了。原因是因为,大脑里面整天要想的事情太多,一会要做这个,一会要做那个,一会这种情感,一会那种情感。


这些杂七杂八的东西堆积在一起,就会扰乱我们的注意力,让我们无法的专注的做一件事情。


类似的还有作息不规律、饮食不规律、懒散等等,都是因为事情总趋于熵增。


如果我们不主动投入能量做熵减,生活就会脱离我们的掌控。


 那要怎么办呢?解决办法仍然是:


1. 主动做功 


你不能等到生活脱离了你的掌控,才后知后觉的介入。


你要每天都保持清晰的思绪,主动投入时间和精力,去理清你的情绪,理清你每天所做之事,理清你想要的是什么。


我在未来大学里学到一招,叫做清空干扰。


把当下所有情绪和事件都清空,然后把它们都记在一个备忘录里,你可以叫它追踪系统,然后脑子里永远都只装3件事。


比如,模型君今天的3件事是写文章、看书、建立写作系统。


其他的还有洗衣服、取快递、清理微信收藏等各种事情,就都先全部放到追踪系统里。


如果还有一些突发的情绪,比如突然想起某件尴尬的事,都统统丢进去。或者突发的事,比如某人发来的微信消息,你感觉不是一两分钟就能解决,也丢进去。


这样做有一个好处,首先你的大脑里永远只会有3件最重要的事,不会东搞搞西搞搞。


而且你还放心,因为你已经把事情记下来了,你不用为此担心,做完之后你会有时间来处理的。


再比如学习这件事,当我写这篇文章时,大脑是一片浆糊,怎么办呢?


画思维导图,思维导图的第一性原理就是降低信息的混乱度。


但是这个过程真的极其痛苦,我需要不断对信息进行分类归纳,有的地方要反复改。


痛苦着痛苦着,突然“熵增定律”闯进了我的脑海,让知识变得有序的过程不正是熵减的过程吗?


所以痛苦是必然的,舒服是留给死人的。


虽然很痛苦,但还是得主动去做这件事。


2. 开放系统 


这里也用耗散结构来分析,但是前面企业里讲了,所以这里略讲一下。


①开放性


你要一直保持与外界交流的状态,把过去的熵埋葬,然后拥抱新的明天。


什么是过去的熵?比如打翻的牛奶,腐旧的认知,回不去的人。


什么是拥抱新的明天?比如去新的环境(旅行),获取新的认知(读书),结交新的人(社交)


②远离平衡态


我们极容易陷入平衡态,即使你尝试了一件新的事情,认识了一个新的人,你也会很快熟悉,并待在这种状态之下,认知里面叫“舒适圈”。


如果你发现你的生活很久没有波澜了,想必你已经掉进平衡态了。


比如我写作两年了,写作水平很大一段时间都没有进步 ,这就是平衡态,这是不好的。


你要不断超越自己,给自己新的目标,新的计划。


③非线性


非线性,其实就是复利效应。


也许你此刻做的很多努力,看起来杯水车薪,学习、生活都没有改变多少。


但是请不要灰心,继续坚持熵减,等到有一天,你只需要一丁点努力,就会开启你开挂的人生。


3. 智能化 


最后,还想谈一点,也是所有熵减方法里面最强大的一个东西。


它不仅适合任何组织的进化,也契合我们个人的进化。


这正是我们前面提到,生命的演化里面的第三点——智能化。


整个生命的减熵史,就是一个不断变得智能的历史。


为什么生物非得需要智能化呢?难道外力做功和开放系统都不足够我们生存的吗?


模型君不敢说100%需要智能化,但是从生命的演化来看,似乎都是在朝着这条路发展。


因为一旦你熵减了,那么你的环境就会加剧熵增,也就是说环境会变得越来越恶劣。


如果生物要生存,就需要更强的减熵能力。


这种更强的减熵能力从何而来呢?显然光靠光合作用和呼吸作用,以及开放系统是远远不够的。


明白了这一点,你就明白了为什么一个RNA聚合体会进化成单细胞,进化成多细胞,进化成有限生殖,进化成猿人,进化成智人,进化成今天的我们。


这种智能化的过程是必然的。


只是我们非常有幸,也许在某个外太空,是类似海豚这样的生物具有智慧。


这个过程,王东岳老爷子将其整合为一个哲学概念——递弱代偿。


当我们的生存环境很变得越来越艰难,为了生存我们就需要更强大的生存能力。


比如从农耕时代到工业时代,到现在的互联网时代,到未来的人工智能时代。


“这也是为什么我们今天的竞争力会越来越大的原因,也是为什么我们变得越来越焦虑的原因,因为环境熵增了。”


好了,现在我们懂了,减熵的终极方向是智能化。那么如何智能化呢?


答案是降低信息熵。


什么是信息熵?它被用来度量信息的不确定度,信息熵越大,不确定性就越大。


在你变得越来越智能的过程中,就获取了更多信息,消除了一些不确定性,所以熵减少。


前面提到熵有两种,热力学熵和信息熵。其实这两种熵是可以用公式做等号的,因为获取信息需要能量。


1bit 信息熵=kln2(J/K)热力学熵


当你信息有局限的时候,要做成一件事,你就需要更多的能量,产生更多的熵。


比如做同一套试卷,学霸跟学渣做题所需的时间和能量肯定是不同的,学霸一个小时就做出来了,学渣可能做了三四个小时还做不完。


比如炼钢厂,小炼钢厂要花很多时间和能量,而且材料利用率低,而大企业因为掌握更多信息,不仅耗能更少,效率也更高。


这也是为什么历来伟大的企业家都博览群书的原因。想起查理·芒格的一句话:


我这辈子遇到的聪明人,没有不每天阅读的,没有,一个都没有。沃伦读书之多,我读书之多,可能会让你感到吃惊。


可以看看“超智能体”的这个视频,能帮助你更好的理解智能的作用。


▲来自超智能体


智能充当的角色,就是从无序中发现有序,减少大量的瞎几把做功。


不论是企业还是个人,如果你想站在更高的维度俯视世界,光做功和开放是不够的,你还必须在信息上,上升一个维度,做到四两拨千斤的效果。


这个过程其实就是思维有了模型一直在做的事——眼界和认知。


如果你想在此生有所建树的话,那么努力提升自己的眼界和认知,让自己变得更智能吧。



四、关于熵增你还应知道


1. 熵增无好坏之分


看起来,整篇文章都在避免怎么熵增,似乎熵增是一个十恶不赦的坏蛋。


但是须知道,对于宇宙而言,熵增只是一个法则,没有好坏之分。


好坏只是人为在道德上的定性,这个定性对于宇宙来说,毫无意义。


2. 无序只是概率事件


看起来,事物从有序到无序是必然事件。其实不是,它只是一个概念事件。


中学的时候我们就学过,微观原子的运动是无规则的,所以如果一个房间里面只有几个原子,那么这几个原子是完全可以全部聚在房间的一边的。


但如果一个房间里有10^1000个原子,那么这些原子聚在同一边的情况就几乎不可能发生,即使有那么一瞬聚在了一起,下一秒也还是会回到混乱的状态。


所以我们可以说,在现实生活中,熵增是必然的。


就好比我们把脸前的空气吹走,下一秒就一定会有其他空气填充进来一来。


3. 意义是针对参考系而言的


很多读者给我留言说:“看完这篇文章后,瞬间觉得人生活着没有意义。”


我的看法是:意义是针对参考系而言的。


对于宇宙而言,人类的存在确实没有意义;但对于人类而言,你的存在就有意义。


本文来自微信公众号:思维有了模型(ID:siweimoxing666),作者:模型君                          

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