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浅谈负熵——对「耗散结构」的思考

公众号开发者
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2020-05-10 15:28:18

孤立系统的熵增是必然且不可逆的。

热力学第二定理的观点

一、宇宙系统熵增

熵,热力学中表征物质状态的量,其物理意义是体系混乱程度的度量。在其他领域或生活场景,熵也经常用来衡量体系的混乱程度。(如下图所示,我们可以说左图的熵>右图的熵)。

热力学第二定律表示,热量不能自发地从低温物体转移到高温物体。熵增原理也表示,不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。在自然过程中,一个孤立系统的总混乱度(即“熵”)不会减小。举个通俗的生活例子,每个人都会觉得家里总是有干不完的家务活:如果不刻意保持,几天不进行打扫规则,家里就会非常杂乱,也就是熵值增大,即熵增不可避免。

因此,由热力学第二定律中的“熵增原理”,引起了宇宙热寂学说:宇宙是一个孤立系统,不仅物质守恒,而且能量守恒,宇宙的熵会趋于极大,最终达到热平衡状态,即宇宙每个地方的温度都相等,一切文明不复存在。

生命以负熵为食。

薛定谔(奥地利物理学家)

二、生命系统负熵

然而,在宇宙这样一个孤立系统之内的局部也会有熵值逐渐减小,即负熵的子系统

有生命力且健康的生物,可以将高熵的离散物质转换为低熵的生命组织,输出物质和能量供其他生物获取,这就形成了生态链系统;

一些有生命力且健康运转的商业模式,可以将高熵的离散社会资源转换的低熵的高效业务,对外输出产品和服务供其他个体或商业组织获取,这就形成了产业链系统。

非平衡是有序之源。

普利高津(比利时物理学家)

三、耗散结构——生命的负熵之道

非平衡是秩序之源,耗散结构是负熵之道。

耗散结构有三个要素:开放系统、远离平衡态、非线性动力学过程。

1)开放系统根据系统与环境的关系,一般分为三类:

人类是典型的开放系统,人类通过进食,摄入能量与必须的营养物质,通过新陈代谢,向环境(地球生态)输出热量,排出新陈代谢废物。

就目前的认知而言,宇宙典型的孤立系统,宇宙没有与环境(不知道宇宙的环境是什么)能量、物质交换,最终的命运会走向“热寂”。

2)远离平衡态:

平衡态:系统内部各处相等、均匀分布。当系统的熵达到最大值时,系统完全无序,呈平衡态。

近平衡态:接近平衡态的非平衡态。

远离平衡态:离平衡足够远的非平衡态叫远离平衡态。

自给自足的自然经济系统中,各家庭生产单位之间没有任何差别,整个系统均匀单一,因而呈现为平衡态。

经济系统中存在着复杂的分工协作关系,人口、产业等非均匀分布时,系统才呈非平衡态。可见只有呈非平衡态的系统方可能发展、进步。

3)非线性过程

线性:指量与量之间按比例、成直线的关系。量与量之间关系独立,可线性叠加,规律简单。

非线性:指量与量之间不按比例、不成直线的关系。量与量之间互作用,伴随不规则的运动及突变,规律复杂。

一个商户,饺子客单价30元,成本20元,那么每卖掉一份便能盈利10元。在不考虑成本变化的情况下,

采用恒定不变的价格策略,卖掉N份饺子,那便是盈利10 x N元,这是简单的线性的思考过程。

采用精细化的价格策略,给予些许价钱优惠,裂变拉新或提升用户留存,虽然在单笔生意上牺牲了部分利润,但是却提升产品口碑,带来更多的客流量,这就是非线性的思考过程。

4)耗散结构

耗散结构是系统通过与外界交换物质、能量,而不断地降低自身的熵含量,提高其有序度的过程。但是,「耗散结构」不颠覆「熵增原理」,开放系统是孤立系统的局部,「熵增」是时间和空间上的必然。)

每个人都是高度发达的「耗散结构」。

人是开放系统,通过做功的方式与所处的环境进行物质、能量交换;

人是远离平衡态的系统,人体的不同器官的温度不同、物质分布不同、功能不同;

人的系统内部,不同器官之间相互协作,形成了发达的反馈机制、应急机制、免疫机制等,形成了良好的非线性动力过程。

四、人生的历程就是负熵的过程

世上只有一种英雄主义,就是在认清生活真相之后依然热爱生活。

罗曼罗兰

熵增原理,让人绝望。每个人从诞生的那一刻,就在走向死亡;文明在发展,但结局也会走向毁灭;宇宙诞生于大爆炸,最终也会随着熵增,走向“热寂”。唯一的永恒,就是没有永恒。天地万物,无生不终。欲使有为而常存者,无有是处,佛不云乎。合会有离,生必有尽。

每个活着的人、活着的生物、活着的组织,都是在努力地进行“负熵”。

生存需要负熵,如果不做功,生物就会饿死,组织也会死掉。

生活也需要负熵,如果感觉自己一团乱麻,那就说明你的熵在增加。

思维不够,知识体系混乱,是你的心智需要负熵;

体检三高,离散的脂肪充斥,器官之间的非线性运动恶化,是你的身体需要负熵。

在互联网公司的日常工作里,所有人都无不在努力“负熵”。

产品经理:用户调研、推理思辨、平衡决策。

工程研发:工程落地、系统架构、代码维护。

数据算法:信息熵、AUC、KS、GINI...,哪一个不是负熵。

......

五、「耗散结构」的思考

1)心态:

“负熵”总是敌不过「熵增原理」。努力做功“负熵”,努力做悲壮的英雄。人生潮起潮落是常态,英雄有高光时刻,也有迟暮时的黯然。

2)成长:

开放:让自己成为开放系统,不设边界,勇于沟通,与环境进行信息交换。汲取外界的知识,做功沉淀“负熵”,形成自己的知识架构体系。另外勇于表达自己的观点,羞于表达就失去被打脸的机会,也就难以得到成长。

远离平衡态:一方面,要走出自己的舒适圈,不要在自己当前的舒适平衡下“自嗨”;另一方面呢,自己的知识技能储备也不能分布过于平均,要清楚的知道自己的优点、核心价值、核心技能是什么,纵深发展。

非线性过程:无论是学习、思考、成长,都不应该是线性累加,而是应该相互作用1+1>2。

3)思维:

要不断在脑海里思辨:

「开放」与「闭环」的思辨

「非平衡」与「均衡」的思辨

「非线性」与「线性」、「精细化」与「简洁美」的思辨