现在宇宙论指出,当今这个世界的一切是由能量转化而来的,因此,能量的特质决定着我们这个质量态宇宙。
能量的两大基本特质就是能量守恒定律与熵增定律,基本决定着质量态宇宙的构建法则。
其中的熵增定律,更是核心中的核心,爱因斯坦称他是最高定律,是最不可能被证伪的定律,而这条定律,又被称为生命中最绝望的定律。
为什么熵增定律如此强大,它是如何影响着生命的,为什么又会被称之为最绝望的定律,难道真的最绝望吗?
能量的自发状态我们看如下图01,球员脚受伤了,救护人员第一时间拿一个冰袋敷上,这可以使得脚上的热量快速转移到冰上,而这种能量的转移,是自发的。
这种转移成立的条件,就是能量一定自发的从高温转移到低温,这就是能量的自发状态。
图01
比如一杯热水,放置一段时间后变凉了,热量转移到空气中了。
这就是能量的最基本状态,我们生活中到处都可以看到能量的这种状态。即能量自发状态,永远是从高温向低温流动,这就是熵的最基本定义。
由这个定义,引发出我们的熵增定律:孤立势力学系统,熵不减少,除非有外力的作用。
也就是上面冰敷的过程,热量自发从高温的脚向低温的冰袋转移,如果要让热量从冰袋向脚转移,除非有外力的作用。
比如我们房间的空调,制冷过程,热量就是从低温的房间向外面高温的空气转移,这种只要是逆能量的自发过程的,就必须有外力做功,空调就是通过压缩机把能量强制从低温的房间压缩到高温的空气。
图02
比如我们烧开水,一壶水放着,不会自动升到100度,必须有外力做功,它才会烧开。烧开后,放在那里,热水又会变凉,也就是能量自发倾向下,永远从高温转移到低温。
结构的自发状态由于一切物质都是能量转化过来,因此一些物质也具有能量的这个状态,而只要我们说到物质这个词,即表明他是结构,宇宙所有物质都是以夸克,轻子,波色子为基本单元的结构。
我们要考察结构的自发状态,那么我们得先来考察下,结构是如何形成的。
图03
上图是一个原子的示意图,由于宇宙是从137亿年前的基本粒子一步一步分化而来的,我们来大概的模拟下,这个分化过程,这是个非常重要的演化过程,有助于我们理解当今所有一切。
我们看图03的中子,他是由2个下夸克和1个上夸克组成的,根据现代宇宙论信息,独立中子无法单独存在,当它单独存在时,他随即衰败成1个质子和1个电子。
也就是中子的这个结构,它作为一个结构体,在能量熵增定律的规定下,他无法单独存在,只要单独存在,他就会分化成质子和电子。
分化后,它随即与质子形成原子核,形成原子核后,中子才能存在,而此时,它是存在原子核里面,它必须通过与质子形成一个更高级的结构,它才能存在。
而原子核也无法单独存在,他必须与电子形成原子,才能存在。也就是原子核只能存在原子里面,以原子作用载体,才能存在。
这就是我们的原子。
由于只要有独立中子,它就会分化,于是他不断分化,演化出92种天然元素。
比如从最开始中子分化出1个质子与1个电子,于是形成我们化学元素周期表的氢,
然后再分化,2个中子和2个质子及2个电子形成氦然后再分化,3个中子和3个质子及3个电子形成锂。然后再分化,4个中子和4个质子及4个电子形成铍。然后再分化,5个中子和5个质子及5个电子形成硼。然后再分化,6个中子和6个质子及6个电子形成碳。一直这样分化出92种天然元素,本质都是由中子不断衰变,然后与新的结构联合,从而演化出所有天然元素。这个模型,是我们后续所有结构的演化模型:
每一个结构都无法一直圆满存在,因为能量的熵增定律规定着无法存在时,结构必须联合其他结构,演化成新的结构,以新的结构为载体才能存在。新的结构在熵增定律的继续作用下,随着能量耗散到一定程度时又无法存在,于是又得联合其他结构,再次形成更进一步的结构,以更进一步的结构为载体,才能存在。宇宙137亿年,在熵增定律的规定下,结构叠加结构,最终演化出我们目前这个宇宙。因此,结构之所以会存在,因为熵增定律的规定,也就是因为能量的衰变,即使是最开始的那个非结构体,如奇点,它也衰变出夸克,轻子,波色子,随后任何个体或结构,当能量衰变到一定程度,它当即无法单独存在,此时它就必须进入结构体里面才能存在,它就必须进化。
这个演化的进程,就构成我们的时间,因此时间是万物的第一属性。
本质就是因为能量从137亿年前的能量最高点,一直衰变到我们今天,而且还在一直衰变下去,最终达到我们的大寂静,也就是热寂状态,即能量不再流动,达到平衡态,这是人类逻辑推演的最高点。
在能量单向流动的规定下,所有结构呈现出从简单到复杂的过程,从最开始的夸克一直演化到我们今天,我们今天的社会就是这个不断结构化进程的最高结构体。
社会这个结构体,包含所有前行的结构,所有前行的结构体都以社会为载体才能存在着。
在这条从最简单的结构到最复杂的结构的演化过程中,所表达出来的现象就是能力的递增,为什么能力需要递增,因为必须从外界获得越来越多的能量,这个越来越复杂的结构才能存在。
结构是反熵增的过程因此,结构之所以会出现,因为熵增定律。结构之所以会一直不断分化与再结构化,不断从简单变复杂,也是因为熵增定律能量或许一开始可以满足某个结构A的存在,但在熵增定律规定下,能量一直在耗散,当能量耗散到一定程度时,结构A的能力不足以抓取足够的能量来满足他的最低需求时,此时结构A就必须进化到一个更高级的结构B,比如联合另外一个A,即2个A形成一个更高级的B。
结构B此时能力比A大了,因此,能在竞争中获取足够的能力来维持B的结构,但外界能量永远是耗散的,衰变到一定程度,竞争又恶劣化了,一方面其他结构也进化了,一方面外界能量不足了,于是B的能力又不足以获取到足够的能量了,B此时又得联合其他结构,继续进化。
就这样,一直循环下去,137亿年,从能量奇点爆发出三种基本粒子,三种基本粒子分化出92种天然元素,92种天然元素分化出上千种分子物质,上千种分子物质分化出数十亿种物种,然后到目前我们这个人类社会的最高结构体。
这就是万物一系演化的路径的大概模型。
一切的规定者,就是能量的熵增定律,而结构在熵增定律的规定下,呈现出反熵增的过程,它即是熵增定律的产物,也是反熵增的产物,它不这样做,就不能存在。
因此,我们说万物都在求存,这是万物演化的唯一目的。
自然界的自发倾向我们上面从能量的自发倾向考察到结构的自发倾向,由于万物是一系演化的,因此,在能量特质的影响下,结构也呈现出越来越复杂,能力越来越强的过程。
既然一切都是能量转化态,那么熵增定律即适合一些事物,我们把它扩展到自然界的事件上。
我们看如下这张图,两个气室A和B,中间是4个气体分子。把A气室的隔离层打开,最终B气室中的4个气体分子在B中的分布,主要会是什么样的?
一开始,4个气体分子都主要分布在左边,随着时间的推移,这4个气体分子会均匀分布在B中。
这就好比将一滴墨水滴入一杯清水中,墨会不断扩散开,最后均匀充满整杯水。如果我们拿一个录影机把这个过程录下去,然后倒着看影片,我们就可以看到墨水从扩散状态向一滴墨集中。这个一滴墨水的概率是最小的概率,而那个扩散到最均匀状态的概率是最大的概率。
这就是熵增的另外一个含义,表达自然界概率事件的含义:自然界的自发状态总是从小概率事件向大概率事件转移。
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匀分布在整杯水中,假如这滴墨水中有1万个粒子,这1万个粒子进入水中,集中在一起的状态就是最小概率。而它们分散开的状态可以有无数种。
比如我们抛4枚硬币,正面用1代表,反面用0代表。
那么结果如上表,第一列为正面向上的次数,第二列为该正面次数向上时对应状态有多少种,最后是对应的概率。
抛4枚硬币对应的状态
我们把0,0,0,0假设为一种状态。其他状态根据这个计
比如,正面0次时,即0,0,0,0这个状态只有一种,概率是1/16。正面1个时,即0,0,0,0这个状态任何1个位置为1的,有4种可能,概率是4/16。正面2个时,即0,0,0,0这个状态任何2个位置为1的,概率是6/16。正面3个时,即0,0,0,0这个状态任何3个位置为1的,有4种可能,概率是4/16。正面4个时,即1,1,1,1这个状态只有一种,概率是1/16。把它转化成柱形图,如下:
在每一次抛这4枚硬币的事件中,全部为0或者全部为1的概率最小,中间均分的概率最大。也就是2:2的概率最大。
把我们把硬币的数量不断增加时,出现的结果图如下:
这就是自然界的自发倾向,它总是倾向于从概率小的宏观态向概率大的宏观态过渡。
比如人这个高度有序化的结构,它是极小的概率,它的大概率状态是趋向无序化。
比如我们的房间,它的最整齐状态是小概率事件,而房间混乱可以有无数种状态,是大概率事件,因此,房间总是倾向于混乱化,除非有外力作用。
比如我们社会,他的小概率状态就是他最有序的状态,如果社会所有人都不需要维持结构,国家养所有人,则社会会乱成一团,因为每个人,每天上下班只有一种状态,如果他不用上班,他可以有无数种状态。
我们可以一直列举下去,结论都是一样,即自然界的总是倾向于从小概率的宏观态向大概率的宏观态转移。
其根本规定性,就是能量的熵增定律。
人类社会是反熵增最高的结构我们从上面的演化进程可以看出,结构越来越复杂的过程,也是能量越来越耗散的过程,正是因为能量越来越耗散,结构才必须越来越强大,这表达为在演化轴上随着能量的耗散结构变得越来越复杂的结构。
能量的单向度耗散,我们表达为存在度单向度下降。结构越来越复杂,我们表达为物种的进化及能力的提升。如下图,存在度单向下降,即存在效价不断递减时,万物的属性及结构都不断递增。
其中这里的根本,就是熵增定律的影响,能量从137亿年的最高点,不断单向衰变的这个特性,就是万物存在效价递减的根本。
万物就是被这个熵增定律给规定着的,表达为结构与能力的万物,随着存在度的下降,下降到达一定的程度时,万物如果不进化,则该物种会被淘汰,只有那些进化了的,能力变强了的,获得足够能力的物种,才能存活下来。
因此,从137亿年前存在度下降到今天,万物也从基本粒子不断分化进化结构化,最终演化出我们今天的人类,目前的最高结构体,就是我们的人类社会。
人类社会就是万物存在度下降到终未阶段,结构属性反比递增到最高状态的载体存在形式,今天所有人都必须通过社会这个结构体才能生存,每一个里面的载体,都必须在里面参与分工与合作,然后通过社会共同体来分配能量,才能有效获取能量。
每一个个体,在当下的生存形势,已经无法单独存在。都必须依靠社会这个最高结构体才能存在。
我们体内的所有前存的存在体,也都必须靠我们人类存在,即最终都必须依靠社会共同体这个最高结构体而存在。
存在度是指数下降的当万物演化至目前这个最高社会结构体时,意味着我们的存在度已经下降到一个极低的水平,这就是为什么,我们当下的生存形势,已经表达极为恶劣的状态,我们每一个人,不得不依靠社会这个共同体才能有效获取能量,比如,我们不得不进入社会参与社会分工与合作,仅有如此的高效率,才能应对当下获取能量的困境。
如下图的抛物线,随着演化分化时间的推进,存在度效价是指数下降的,这表达为我们的生存形势恶化得越来越快了。
比如我们在丛林中当猴子当了300-400万年,当现代智人十几万年,农业文明1万年,工商业文明200-300年,今天信息文明100年还不到,目前我们的到了迫切需要进入下一个时代的时候了,比如人工智能时代或者机器人时代。
这就是能量熵增定律的强大之处,所有的一切都是在它的规定下演化的,生命所表达出来的进化,也是在它的驱动下,不得不进化的过程。
根据现代宇宙论,从137亿年前的能量奇点,也就是能量最高点,然后能量一路衰变,如果我们把能量的衰变推演到极点,最终宇宙会达到能量的最低点,到那时,能量不再流动,达到了宇宙大寂静的结局,也就是所谓的热寂。
那么,到那时,任何结构将无法再获得能量,这就是为什么会把熵增定律称为生命中最绝望的定律,这条定律是如此的普遍以至于爱因斯坦称它是所有科学定律之最,称它是最不可能被证伪的定律。
于是,我们不禁有这样一个疑问:难道最终的终局是一切都将无法存在吗?
熵增定律,在目前的信息量的情况下,是公认的一条最不可能被证伪的定律。不过即使如此,我们也不会就此下定结论说它就是真理,因为这个世界是一个增量的世界,新信息量不断在出现,随时都有可能出来一个新的信息量,使得一个原先的逻辑自恰模型破溃,这就是为什么当今,任何理论都不是真理,任何理论都只是暂时的正确。
因此,我们不会把熵增定律称为真理。
但熵增定律,依旧是目前人类的第一大难题。
其中最大的难题,就是原本一切的结构均是因为当能量衰变到不足是地,结构才进化的,在结构尚且有能力获取足够能量时,结构不进化。
这就导出万物进化的一条基本原则:最小作用量原理。
过度反熵增由于结构都需要从外界获取能量来维持结构,结构一提升,那么就需要更多的能量来维持提升后的结构,也就是一旦进化,维持生存的代价就变大,因此,万物求存进化,首先遵守最小作用量原理。
这是反熵增的第一原则,既然能量都是耗散的,不足的,而我们又需要能量来维持结构,那么第一个首要原则,就是保持结构不需要消耗太多能量,万物都是遵守这条原理的。
而我们人类主宰这个地球后,在反熵增这条道路上越跑越快,这不是一个好事,生命结构本身就无法圆满存在,本身就需要时刻从外界获取能量来维持,而我们在获取生存优势后,不但把本性给遮蔽掉了,还不断过度的提升能力,提升结构,提升人口数量,这直接导致我们目前不得不越跑越快,这也是为什么,我们当下所面临的生存形势正在指数级恶化。
生命本身就需要反熵增,但过度的反熵增,反而使得我们进入一个恶性的循环。
对于每一个有限的人来说,我们似乎只是跟着本能做事,这就是问题所在,自然界万物原本都是生存在一种生态平衡里面的,即所有的物种都是有天敌的,要么种间,要么种内。
当资源不足时,物种的数量就会被资源限制。这是数几十亿年来,这个地球可以安然存在的原因。
今天人类面临资源不足时,第一时间就是调动能力,更进一步开发这个地球,获得新的大量的能源时,就大量的繁殖人口,过度的消耗,农业文明我们尚且有1万年,工商业文明300年,而目前的信息文明100年不到,我们当下已经到了不得不用核能,不得不进入下一个文明的紧迫形势了。
这不是一个良好趋势,这种加速的反熵增给我们带来种种的问题,资源过度消耗,生态过渡破坏,气候异常,环境恶劣,而且这个恶化的生存形势还在加速度,这将导出一个可怕的未来。
如果熵增定律最终无法被证伪,也就是说他成立,那么从这个定律逻辑出发,可以推导我们的结局,这个结局虽然可怕,但按照正常进程,按照万物演化进程及万物演化原则,达到这个结局所需要的时间远超人类寿命的量级,要知道当今地球的现代智人,也不过存在十几万年。
然而,最为可怕的是,我们在加速这个进程,生命原本就靠反熵增而生存,然而人类却在加速反熵增的过程,人类未来所要面临的,不是来自自然界,而是来自于自身,我们正在不断的糟蹋这个地球,过度开发这个地球,而且这个开发的速度还在加快,这将会导出一个可怕的未来。
这也就是为什么,当代最伟大的科学家之一,霍金说:“地球将在200年内毁灭,建议移民外星球”。如果说霍金是悲观主义,不如说他在向人类敲响警钟。
本篇的核心,关键不是讨论生死问题,我们更多的是要理解为什么我们越发展,生存危机越严重的局面。这个现象非常简单及普遍,比如我们看一个人,如果他过渡消耗,过度折腾,那么他的生活压力将会极大,我们每一个个体的本性里面,都是有保守倾向存在的,就是这个定律的结果。
为什么我们社会表达为分工合作的体系,其本质也是为了提升效率,抵制熵增现象,我们无处不在跟这个熵增定律作斗争。
比如公司,公司竞争的本质,也就是在竞争获取能量的效率,以最低的代价获取最大能量,所有的一切,都体现熵增定律。
在正常的竞争环境中,不会有任何一家公司过度消耗,因为过度消耗必然使得这家公司快速死灭。
但是,人类这个物种,作为一个整体,缺失了限制,缺失的竞争,表达出了过度的贪婪与无节制,这是人类目前面临种种危险的直接原因。
正如任何一个物种的本性一样,非得等到资源不足的限制后,才懂得节制,只是当下的人类,所面临的局面已经不是那么简单了!
人类是有必要反思的,起码有必要搞清楚,我们的大体出路在哪,在还没搞清楚前,其中一个最有效的做法,就是放缓节奏,保护好这个地球,这至少是一个大的正确方向。
小务虚专注思想模型,因此注定糟糕的务实能力,如文章对您有帮助,请支持纯粹的创作活动,因善流转
本文有部分思想模型来自于恩师王东岳先生,得益于站在巨人肩膀上,小务虚才能看得如此远,推荐先生的绝世之作《物演通论》,它是我近几年唯一本反复研读的哲学书,是我思想之源泉
《物演通论》是一本极具难度的哲学书,但却是一本价值无限之书。知鱼之乐算是《物演通论》导读,读《物演通论》得从它开始才比较容易切入。