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【推荐】物理人生对策论(上)-怎么用物理解释人生意义

2018-3-30 13:00 |来自: 互联网 541 0

摘要: 热力学,物理里最热辣的主题,是一种简化复杂事物的惊人思维方式,不仅可以用于物理,更可以作为一种抽象的比喻, 来理解人生。本文是自己茶余饭后的一些思考,重在启迪。 受物理启发,我提出生命的本质是寻找“序 ...

热力学,物理里最热辣的主题,是一种简化复杂事物的惊人思维方式,不仅可以用于物理,更可以作为一种抽象的比喻, 来理解人生。本文是自己茶余饭后的一些思考,重在启迪。


受物理启发,我提出生命的本质是寻找“序”或者范式,即找到一种生命模式,能够持久的调动你所有精神能量,以至忘我境界。我说,这就是生命的意义。如同一个沙滩上的少年,从浮沙中堆起一个城堡。


为什么人生可以用热力学阐述? 因为人归根结底活在自己的内心活动里,内心的物质基础是神经系统,它处在与外界不断的能量和信息(记住,世界的主旋律!)交换中, 这与热力学系统极为神似。 而无论是气体还是神经系统,背后的数学原理都是自组织。即大系统的复杂性(“智慧”)是大量简单(“愚蠢”)的小单元相互作用而产生的。


热力学里面有两个永恒的主题,那就是能量和熵。 什么是能量? 能量就是系统做功的能力,我们说一个人能量十足是因为它在不停的运动和做事,物理也是一样的,它说的是一个系统不停的运动和推动自身发生变化的能力。


什么是熵? 对于一个复杂的系统,比如一群分子,一个人群,首先具有的性质就是不确定性。因为大量元素的情报是不可能完全掌握的(统计学核心问题)。或者说我们对信息缺失的程度,就是熵(可能性的数量的对数)。熵就是不确定性的大小。用比较文科的思维理解,高熵就是一种失控,和混乱的状态,我统称为无序(系统秩序-结构-order的丧失)。你可以想象一个无序的跳蚤市场,不同的人叫卖个人物件,你早起去市场上看,你唯一知道的是你不知道市场有什么,就是典型的高熵体系。


图: 熵是不确定性的量度,系统自发的变化是从低熵到高熵,一个图像从清晰,逐步模糊的过程,是为时间的箭头。


懂得熵就可以懂得信息: 信息就是反方向的熵,或者说不确定性的减少。在一个复杂系统里,你知道的信息越多,系统的随机性(自由选择)就越小。用理科的思维信息就是降维(dimensions reduction),用文科的思维信息就是有序。


热力学的三大定律,都围绕能量和熵。


第一定律--能量守定律:系统做功的能力是不可以随便产生或减少的,而是有一定的值。如果你需要增加能量,就要和外界交换。


第二定律-熵增加定律: 孤立系统(没有能量和物质进入系统,例如整个宇宙就是一个孤立系统),熵是只增不减的。这是一个神一般的定律,指出万物演化的趋势。整个宇宙的熵增大,使得时间有了方向,或者说时间轴的对称性被打破,未来(高熵)和过去(低熵)成为了截然不同的部分。它给出宇宙一个终结的状态-失序,所有有结构的形态的崩溃,大到文明,小到细胞,都只能化作尘埃。


第三定律, 热力学零点。在此不叙。


热力学第二定律,所谓时间之矢,是我所有物理定律里最喜欢的。因为它指出事物的天然倾向性,那就是走向失序。


接下来说说人,刚才说生物系统和气体都是复杂系统,但是作为生物体的你和气体的本质区别是什么?一言以蔽之:生物体从无序向有序发展(熵减少),气体从有序向无序发展(熵增加)。


或者说,生物体遵循逆热力学第二定律。最大化信息而最小化不确定性(无序)。这个很好理解,无论是生命进化,还是我们出生以后学习的过程, 都是逐步从简单到复杂,增加对外界环境的掌控力-或者说增加确定性的过程。生物把它亿万年掌握的环境信息写入DNA的编码。


图:DNA 即意外年里生物为对抗熵增,减少不确定性所凝结的生命之塔。


但是从无序向有序是要付出代价的,代价就是为了维持自身的结构,你就要不停的导入和导出能量。 为什么?想一想,自然的趋势是无序,你要使自己有序,或者说宇宙总的熵是增加的,而你的熵要减少,那就是宇宙其他的部分要为你的熵减少付出代价。怎么办? 宇宙其它部分的熵必须增加。就是要从宇宙里导入有序(负数的熵),而把无序(熵)还给宇宙。而熵作为信息,是不能够独立存在的,它必须依托一个载体-能量。 因此最终就是作为生物体的你要让能量携带着有序(负熵)进入而携带着无序(熵)流出,自身获得秩序和结构,而把无序还给宇宙。这个过程吸入能量放出熵的过程在生物学上称作新陈代谢。


单个的生物体是无法长期支撑这种代价的,系统抵抗熵增的能力随时间减弱,是为衰老过程, 并最终淹没在熵增的洪流中,即死亡。然而群体的生命之流却可以在更长时间尺度抵抗熵增。


图: 衰老与失序。年轻与俊美多与紧致有序有关,而衰老则伴随着松弛失序,或不确定性的增加。


认知和学习的本质也是从无序到有序,减少不确定。 我们的存在,无非可以分解为对外界的感知和相应的行动(Perception

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