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低熵生活是什麼

發布時間:2022-11-30 03:19:20

『壹』 熵增理論是什麼為什麼說這是宇宙中最令人絕望的規律

『貳』 (轉)一名物理學家的生死觀

感謝大家。能夠得到「皇帝光屁股獎」對我來說是極大的榮譽。這次獲獎實在令我很意外,也讓我覺得有些尷尬,因為我查詢了歷屆獲獎者名單,發現其中有很多人都切實地做出了改善世界的了不起事跡,在公共領域捍衛世俗主義。我是一名理論物理學家,我喜歡想事情而不是做事情(笑聲)。所以我想我的獲獎感言應該說什麼呢?然後我想起來萬聖節馬上就要到了。吊詭的是,萬聖節是自然主義者與無神論者群體最喜歡的節日。所以我挑選死亡作為這次演講的主題。你們可能注意到了,我並不是研究死亡的專家,更不用說研究世俗主義的專家了,而且死亡還是個多少有些禁忌的話題。因此我決定降低一下難度,將這個話題引入我自己的研究領域,也順便談一下物理,因為物理總能讓大家感到內心溫暖(笑聲)。

你可能會問,一名物理學家對死亡有哪些了解呢?我的工作與死亡有什麼關系呢?幾個月之前,我在紐約參加了一場辯論。我與Steven Novella一隊,我們的論敵是Eben Alexander與Raymond Moody。我們的論題是「死亡並非最終結局」。Eben Alexander是一名神經醫生,也是《紐約時代》榜上有名的暢銷書作家。有一次他因為腦膜炎而陷入昏迷並且造訪了天堂。我們知道這段經歷是真實的,因為他親口這樣說,而且他的態度很誠懇(笑聲)。Steven Novella與我盡我們所能地提供了科學證據。好消息是我們贏了這次辯論(掌聲)。辯論舉辦方在辯論之前與之後進行了民意調查,調查結果表明同意我方論點的人數在辯論之後的確增加了,可見人的思想是可以通過理性討論加以改變的。不過大家可以看到還是有將近半數的人相信死亡並不是最終結局。這個理念確實很有說服力。

我們當然可以說這只是一廂情願的幻想,但是還有很多無神論者與自然主義者都認為我們無法確切主張人死後究竟有沒有來生,因為我們沒有證據。我想說的是,我們可以確切主張人死後肯定沒有來生(掌聲)。為什麼這么說呢?我的論點如下。首先,人的思想意識是大腦的產物,在大腦活動以外沒有思想意識。其次,大腦是由原子組成的。接下來這一條爭議就比較大了,就連我都好些朋友都不認可,但我還是要說:我們知道原子的運作方式,原子的運作方式對我們來說已經不再是秘密了。而且由於原子運作方式的限制,當你死後作為你的信息是不可能繼續存在下去的。讓你成為你的知識、想法與理念並不會離開你的身體,而是會與組成你的身體的原子一起遭到埋葬或者火化。

我想簡要說一下「我們知道原子的運作方式」是什麼意思。無論怎樣延展我們的想像力,我們都不能說自己知道一切物理定律。但是與組成人體的原子有關的物理定律我們已經全都知道了,我們已經不可能繼續發現影響組成大腦的原子運作的全新物理定律了。這條論點很微妙,要是今天的演講有三個小時,我肯定會和大家掰開揉碎地解釋一下這些定律都是什麼以及我們的底氣為什麼這么足,但這樣的話我也會煩的。所以我決定還是祭出物理公式把大家全都嚇倒好了(笑聲)。這一條公式就總結了所有用來理解大腦當中原子運動的定律,以及與日常生活相關的能量、物質與尺度。這個公式涵蓋了量子力學、時空結構、重力、包括電磁力與核力在內的其他作用力、包括電子與誇克在內的物質以及希格斯粒子。物理學定律為其他事物留下了充分的空間,比方說我們依然不知道黑洞如何運作。我不想說物理學已經沒什麼搞頭了,我就是一名物理學家,暫時我還退休不了。但是我們現在已經掌握了足夠的知識讓我們可以完全肯定地說,如果的確存在著其他類型的作用力、粒子與場,那麼它們肯定影響不了你的大腦當中的原子。它們要麼太弱,以至於產生不了什麼作用,要麼就早已被我們找到了。

我這話別人一般都聽不懂,所以我要重復一遍以上論述的核心:我並不想說我們已經理解了全部物理定律,我不想說我們在日常生活以外的物理學領域無法做出新的發現,我們甚至都不知道基本物理定律怎樣在宏觀層面上產生了如此復雜的現象,例如青蛙、生態系統以及銀河系的旋臂。科學領域還有無數艱巨工作需要完成,但是我們已經有了一套基本框架,我們將其稱作量子場理論。量子場理論要麼是對的,要麼是錯的,而目前現有的所有證據都支持量子場理論。假如量子場理論是對的,那麼除了我們已經發現的方式之外就不可能再有其他全新的影響大腦原子運作的方式,作為你的信息也不可能在你死後繼續保留下來。就算Eben Alexander的書賣得比我多得多,也改變不了這一點。

對於那些聲稱自己有證據證明死後有來生的人們,我們應當怎麼做呢?我會向他們呈現兩個選項,他們選哪個都可以,但是一定要意識到自己選的是什麼。選項一,某些尚未得到明確定義、不遵從已知任何物理學定律的超自然物質與大腦原子產生了互動,而且此類互動躲過了科學史上一切受控試驗的探查;選項二,人們在瀕死時會產生幻覺(笑聲,掌聲)。我請大家考慮一下這兩個選項,當然這種事就沒有必要送交最高法院了,因為他們經常做出錯誤的決定。但是除了那些號稱自己去過天堂並且著書立說的人們之外——因為顯然他們已經肩負了宣揚天堂的任務——我們還可以採取更科學的態度。既然人體是由原子構成的,而且我們也知道原子的運動方式,那麼生命究竟是什麼呢?這個源自基本粒子的運動與互動的復雜的非基本現象究竟是什麼呢?

埃爾溫.薛定諤專門談到過這個問題。在納粹掌控奧地利之前,有很多著名物理學家都逃跑了,原因要麼因為自己是猶太人,要麼因為自己的朋友是猶太人,要麼是極端厭惡納粹政權對待猶太人的方式。薛定諤也逃跑了,原因是**開銷太高(笑聲)。於是他滿世界找工作,終於在愛爾蘭聖三一學院求得一份教職。於是他搬到愛爾蘭並且成為了一名生物學家,在此期間他寫了一本書,名叫《生命是什麼》。這本書之所以重要是因為他預見了很多我們發現DNA與基因編碼之後才得出來的科學結論。這就是物理學家的思考方式。不過他也試圖回答自己在標題當中提出的問題:一團物質怎樣才算是「活著」呢?他提出了非常有趣且引人思考的回答:如果某團物質在理應停止之後很久還在運動,那麼這團物質就算有生命(笑聲)。好比說你養了一隻小雞,只要你不停的給小雞餵食,它就會到處亂跑撲扇翅膀。小雞死後就會停止運動,身體也會腐敗分解,回歸大地。那麼究竟是什麼因素讓生命體到處亂跑亂叫呢?他的答案是我最喜歡的一條物理定律,也就是熱力學第二定律:宇宙或者封閉體系的熵會隨著時間的流逝而持續增加。熵就是衡量事物混亂無序的標准。把完整的雞蛋打碎是很容易的,讓打碎的雞蛋回歸完整就很難了;將生雞蛋打碎做成炒蛋很容易,將炒蛋還原成完整的生雞蛋就很難了,而且這個過程肯定不會自發進行。

這是一條非常深刻的物理定律,在社會、個人以及科學層面都牢牢抓住了人們的想像力,此外也為創造論者提供了口實。「既然有一條著名科學定律告訴我們一切事物都會崩壞,一切事物都會隨著時間的流逝而越來越缺乏組織性,宇宙最終會歸於熱寂,那麼你怎麼能指望我相信,所有這些令人驚嘆經常的復雜性——生物體,生物圈,還有你們這些人總在念叨的進化——完全是從毫無秩序可言的史前泥漿當中自發形成的呢?」對這個問題有兩種回答方式。第一種是簡單正確的回答:封閉系統。地球並不是封閉系統。網上有個取笑創造論者的段子:「物理學家總是聲稱地球不是封閉系統,這純粹是胡說八道。如果地球當真不是一個封閉系統,我們的天空就應該懸掛著一個碩大的能量球(笑聲),這么好的好事一聽就不可能是真的。」第二個回答要更加精細一些:生命在地球上的出現確實在字面上違法了熱力學第二定律,但是並沒有違反這條定律的精神。

為什麼復雜精密的生命體會通過毫無個性的物理學活動產生出來呢?如果說物理運動有趨勢的話,那也應該是通向混亂無序的趨勢啊。羅傑.彭羅斯畫過一幅畫,畫面上的太陽是冰冷天空中的一個熱點。假如整個地球表面天空的溫度全都是白天的溫度,地球就會接收到多得多的能量,但是地表的溫度也會很快上升到與太陽溫度一致,那時候我們都得烤死。假如整個地球表面天空的溫度全都是夜晚的溫度,地表溫度就會很快下降,那時候我們都得凍死。地球上之所以有生命,是因為太陽是冰冷天空當中的一個熱點,因此我們從太陽那裡得到了有序的第一手能量,這樣的能量能用來做有用功,例如光合作用與開大會。這些活動都會導致能量降級。我們提高了太陽能量的熵值,並且將提高的熵返還給了宇宙。我們從太陽接受一個光子,就會向宇宙輻射二十個光子,與此同時我們利用了每個光子的能量的二十分之一。換句話說我們從太陽獲得了多少能量就會向宇宙返還多少能量。太陽不是能量來源,而是低熵能量來源。我們用低熵能源來維持生命並且進行各種生命活動。

不僅僅在生物圈是這樣,在整個宇宙都是這樣。請讓我帶領大家回顧一下宇宙的歷史。這是一張宇宙大爆炸之後一秒鍾的照片,完全是白茫茫一片。大爆炸發生在137億年前,有時候有人會將大爆炸描述成為純黑背景上的一個白點,這個意象完全是錯誤的,因為這個意象表明大爆炸發生在原本就存在的時空結構當中,事實上大爆炸是整個宇宙從無到有的過程。大爆炸之後一秒鍾的宇宙溫度很高,密度很大,到處都很光滑均勻,到處都很明亮。大爆炸過去38萬年之後,宇宙終於透明了。現在這張照片是宇宙微波背景照片,我們能看到各種結構正在逐漸形成,宇宙正在變得越來越異質化,越來越不均勻。照片上藍點的密度比較小,紅點和綠點的密度比較大。隨著時間的流逝,萬有引力會進一步加劇密度的差異。然後就有了我們今天這個美麗的宇宙,有各種星系、恆星與超星系團。第三張照片是哈勃望遠鏡拍攝的10的10次方年之後的宇宙,這是人類所拍攝過的最深刻也最美麗的照片。你只要將天文望遠鏡指向天空的空白一點並且打開快門,而且這部望遠鏡的功能像哈勃望遠鏡一樣強大,你就能看到這幅景象。我們生活一個具有上萬億星系的宇宙當中,誰知道哪顆行星上的外星人正在召開大會,爭取當地環境當中的政教分離呢?我們經常聽到的故事聲稱這就是宇宙的結局,可是並非如此。就算人類滅絕之後宇宙還會繼續進化。第四張圖片是10的15次方年之後的宇宙,此時所有的恆星都已經燃燒殆盡,最後一顆恆星已經熄滅,宇宙當中只剩下了冰冷的岩石與黑洞。但就算這樣也不是最終結局。所有的岩石與恆星殘骸都會落入黑洞當中,而且斯蒂芬.霍金早在二十世紀七十年代就告訴我們黑洞不會永遠存在,而是會向外輻射並最終蒸發消失。這個過程大約需要一谷歌年之久,這里的谷歌是計數單位,也就是10的100次方。這時最後一個黑洞也會蒸發殆盡,剩下的就只有空盪盪的空間。我們現在的理論認為空間會永遠存在下去,這就是宇宙的歷史。

將這五張圖片放在一起,大家會注意到熵值一直隨著宇宙膨脹而不斷增加。大爆炸剛剛發生之後宇宙之所以如此順滑是因為當時的宇宙高度有序,密度極高。這樣的狀態極其罕見,也非常微妙。隨著熵增,宇宙當中出現了各種結構,恆星閃亮熄滅,人類生老病死。最終宇宙陷入了一片虛空,熵值達到了最高點。但是復雜性——也就是物質的組織方式——又是另一回事了。大爆炸剛結束時的宇宙是一個非常簡單的地方,一谷歌年之後宇宙又會成為一個非常簡單的地方。在此期間正是熵增的過程使得宇宙具有了復雜性,行星、恆星、星系與有機體正是因為熵增才得以產生。這樣的過程並非偶然,而是由宇宙的本質決定的。熵值只會增加,而復雜性卻會先升後降,直到達到熱平衡狀態為止。

因此對於創造論者的質疑,正確的答案應該是這樣的:熱力學第二定律不僅允許地球上產生生命這樣的復雜結構,而且生命這樣的復雜結構之所以能夠在地球上產生正是拜熱力學第二定律所賜。一切生命都寄生在熵增過程上面。我們是熵增浪頭上的沖浪者,直到被浪頭沖上永恆虛空的海岸為止。在這一點上宇宙其實並不特殊,一杯加牛奶的咖啡都能體現這個過程。剛剛將牛奶加入咖啡的時候,牛奶在上層,咖啡在下層,這是低熵狀態,組織性很強,狀態很簡單。假如你將牛奶與咖啡徹底混合起來,熵值就增加了,狀態也很簡單。只有在中間階段我們才能看到牛奶的觸須千回百轉地伸進咖啡當中,這時候才有復雜性。這些位於簡單開始與簡單結束之間的扭結觸須就是我們。我們就是宇宙從簡單到簡單的過程中暫時爆發出來的結構與組織。

幾年前我乘飛機出門,鄰座碰巧是地質化學家Michael Russel。他看過我的幾篇論文,於是對我說:「生命的意義是吧?那還不簡單?生命的意義就是氫化二氧化碳。」(笑聲)地球早期大氣的主要成分是二氧化碳,而二氧化碳的熵值比較低。地球大氣很想轉換成為熵值較高的狀態,也就是將二氧化碳變成甲烷。但是二氧化碳無法直接轉化成甲烷,只能通過一系列復雜化學反應。早期海洋當中偶爾出現了能夠進行全套化學反應的結構,這個增加大氣熵值的結構就成了一切地球生命的祖先。這樣的見解不僅對於科學的生命觀念至關重要,而且對我們的日常生活也至關重要。當我與Eben Alexander以及Raymond Moody辯論的時候,不支持我們這一邊的觀眾們就是轉不過這個彎來。「死亡之後你去哪裡了?不是說能量守恆嗎?那麼組成你的能量難道消失了嗎?」生命並不是能量,不是作用力,不是精神,也不是物質,而是一套化學反應。所謂人死如燈滅,熄滅蠟燭之後能量並沒有轉移到別處,只是導致燃燒的化學反應停止了而已。你死了以後同樣哪裡都不會去,你只是不再發生了而已。按照HBO招牌劇集的說法就是「凡人終將不再發生」。

只要等待的時間足夠長,我們每個人都能看到熱均衡那一天。地球上的醫學技術完全有可能極大延長人類壽命,人類完全可以活上幾千甚至幾萬年而不違反任何基本物理學定律。但是我們現在還沒有走到這一步。就像地球上的其他哺乳動物一樣,我們人類也擁有十五億次心跳,跳完之後我們就該走了。所以我才說來生是虛偽的慰藉,希望人生會永遠持續下去的一廂情願並不正確,天堂是一個很糟糕的主意。很多詩人與歌詞作家早就看穿了這一點,因為天堂就是熱均衡的最終狀態,在天堂里什麼事都不會發生,只有無聊。David Byrne知道,「天堂就是永遠無所事事之地。」Lenoard Cohen也知道,「這個地方就像周六晚上的天堂一樣死氣沉沉。」我寧可在周六晚上與你們這些不信者一起討論各種話題也不願與天使在天堂里消磨時光(掌聲)。

在《10又1/2章世界史》的最後一章,作者朱利安.巴恩斯描述了他心目當中的天堂。故事主人公是一位死後上了天堂的英國藍領工人,天堂的導游向他解釋道,天堂里的人們可以想做自己想做的一切事情,但是必須自己想清楚自己想干什麼,你的想像力與提問能力決定了你能擁有什麼東西,我們不會向你提出任何建議。於是主人公說:「我想打高爾夫球,我想與美女上床。」接來的幾百年裡他不斷完善了這兩門技藝。他睡遍了各種女性,解鎖了各種姿勢;他將球技磨練得出神入化,隨便揮一揮就能一球進洞。然後他就厭倦了。於是導游對他說:「在這里每個人都還有一項選擇,就是真正的死亡。」「那麼有多少人會這么選呢?」「到頭來所有人都會這么選的。」(笑聲)相信永恆完滿的存在方式確實存在是錯誤的想法。我們的生命轉瞬即逝,由熵增驅動,這其中最基本的道理就是不存在完美的生活方式。

不僅僅天堂是個壞主意,就連幸福都是個壞主意。請不要誤會,我喜歡幸福,而且我現在也還算幸福。我所反對的是盲目迷戀幸福。《紐約時代》暢銷書榜上除了證明天堂確實存在的書就是指導人們追求幸福的書,介紹天文學的書卻沒有多少。我們錯誤地認為自己可以達到永久幸福的狀態,但是自然的本質就是運動、改變與進化,因此不可能存在完美的生存方式。心理學當中有一種所謂「享樂主義跑步機」的說法。心理學家衡量了人們在經歷足以改變人生的大事之前與之後的態度:好比說你贏了一張彩票,你的幸福感會陡然上升,然後在接下來的幾年逐漸下降,一直恢復到贏得彩票之前為止;假如你因為車禍而全身癱瘓,你的幸福感也會陡然下降,然後再逐漸上升,直到幾年之後恢復到車禍之前的水平為止。你盡管可以談論這其中的生物化學道理,例如多巴胺怎樣作用於大腦,但是這一切都反映了我們最根本的認識弊端:我們不可能實現完美永恆的幸福,因為完美永恆就意味著毫無改變,而毫無改變的狀態非常無聊,根本不可能使人幸福。這就是幸福與完美永恆之間的根本矛盾。

穆里爾.魯凱澤說過我本人最欣賞的一句話:「宇宙是由故事組成的,而不是由原子組成的。」魯凱澤並不反對科學,她還曾經為十九世紀美國科學家威拉德.吉布斯撰寫過精彩的傳記。她真正想說的是,假如你在星巴克與其他人第一次約會,對方說「向我介紹一下你自己吧」,你肯定不會把組成你身體的每一個原子都列成清單給對方過目(笑聲)——當然在我執教的加州理工真有人這么玩,他們覺得這么做挺性感的——但是絕大多數人都會選擇更加大而化之的敘述方式,選擇向對方講故事。就是故事讓我們的人生有了意義。人生的意義並不在於達到某一種狀態並且停留在裡面不出來。一切故事都有起承轉合,根據物理學定律故事必然要結束,而故事的精彩程度才是人生成功與否的標志。

當然我並不想貶低伴隨著死亡的真切悲傷。我們都失去過親朋好友,親近之人的逝去會令你感到非常傷心,這並沒有錯。失去我們關心的人的確很值得傷心。就算明知死亡不可避免,死亡帶來的悲痛也不會減弱,但是這一認知確實能影響你應對死亡的方式。我講個不太體貼的笑話吧:「我兒子得了癌症,我覺得這應該是全世界最令我心碎的事情了,然後我也得了癌症。」(笑聲)這個笑話讓我想起了巴黎的人骨地下城。巴黎街道下方有一片綿延幾百英里的隧道,裡面堆滿了上百萬人的骨骸。因為十七十八世紀的人們不太擅長修建墓地,雨水經常會沖開墳塋,將骨骸漂到街道上來。於是他們就將全市墓地的骨骸全都挖出來,集中存放在了地下隧道裡面。這里的確是一個肅穆陰森的場合,但是巴黎人的態度卻與美國人截然不同。除了人固有一死的嚴肅氣氛,地下城裡還有些無厘頭取樂的氛圍。例如擺放骨骸的人會用頭骨擺出心形,還會在牆上寫下各種格言詩句。有一條詩句粗略翻譯一下是這個意思:「地面的一切都會如此結束/精神、美麗、氣質、才能/如同鮮花一樣易逝/最輕微的微風也會將其吹散。」換句話就是「別看你現在跳的歡,早晚給你拉清單。」死亡是必然發生的,死亡是很嚴肅的,嚴肅對待死亡是很正確的態度。但是死亡之所以嚴肅是因為生命非常重要。我們的人生不是綵排,而是唯一一次的正式演出。(掌聲)

最後我想讓大家看一看我本人最喜歡的宇宙圖片。我一直跟別人這么說:早晚有一天會有人給我整整一個小時的演講時間,到時候我會將房間的燈光全都調暗,將這幅圖片投放在大屏幕上,然後就一言不發地站到一旁,與觀眾們一起盯著這張圖片沉思一個小時。宇宙會讓人深切地感到自身的渺小與微不足道。但是我們盡管微不足道,卻依舊非同尋常。誠然,我們只是原子的組合,但我們這堆原子組合卻能夠反躬自省,能夠理解我們所處的世界,能夠撰寫我們自己的故事。我們的生命不可能永遠存在,所以生命才如此重要。謝謝大家。(掌聲)

『叄』 劉慈欣經典語錄

1、死亡不是你的敵人,永恆才是。

2、失去人,失去很多;失去獸,失去一切。

3、給歲月以文明,給時光以生命。

4、碑是那麼小,與其說是為了紀念,更像是為了忘卻。

5、人們習慣將凡事分出黑與白,但很遺憾,現實全是灰色的。

6、這一時刻,銀河系的星海默默地收斂了自己的光芒,大寫的「人」與上帝合為一體,傲然獨步於宇宙間。

7、只干,別多想。

8、但黑暗森林中有一個叫人類的傻孩子,生了一堆火並在旁邊高喊:我在這兒!我在這兒!

9、在意義之塔上,生存高於一切,面對生存,任何低熵體都只能兩害相權取其輕。

10、大自然真是自然的嗎?

11、維德抬頭看著程心,目光中又露出了那種罕見的無助和乞求,他一字一頓地說:「失去人,失去很多;失去獸,失去一切。」

12、任何長大成人的文明都是星艦文明,在太空進行著永恆的流浪,飛船就是它的家。

13、糧食?這不都是糧食?每個人看看你們的周圍,都是糧食,活生生的糧食。

14、電腦下棋贏了人類不是AI,它下棋輸了後惱羞成怒,把滑鼠通電殺死對弈的人類棋手,這才是AI。

15、如果我們的飛船真能再次接近光速,我就讓它無限逼近光速飛行,這樣就能跨越無限的時間,直接到達宇宙的末日時刻,那時,宇宙已經坍縮得很小很小,會比兵兵的皮球還小,會成為一個點,那時,宇宙中的一切都在一起了,我和她,自然也在一起了。

16、空不是無,空是一種存在,你得用空這種存在填滿自己。

17、人類不感謝羅輯。

18、要記住偉大的探知可逆定律:如果你能看到一個低墒世界,那個低嫡世界遲早也能看到你,只是時間問題。所以,什麼事情都等別人做是危險的。

19、早期宇宙學曾有過一個悖論,認為如果宇宙無限,具有無限數量的天體的引力相疊加,將使宇宙中的每一點都受到無窮大的引力。

20、低熵體不一樣,低熵體的熵還在降低。有序度還在上升,像漆黑海面上升起的磷火,這就是意義,最高層的意義,比樂趣的意義層次要高。要維持這種意義,低墒體就必須存在和延續。

21、你害怕已久的事發生,有時是一種解脫。

22、請你們幫助我們消滅人類,最後我們再消滅你們。

23、斬盡殺絕,這是對一個文明最高的重視。

24、我很不幸地不麻木,所以難以生存下去。

25、當我翻開那本書時,卻發現那夢想中的東西已被人創造出來。

26、我是個懶散的人,從小就是,住校時碗從來不洗,被子從來不疊,對什麼都提不起興趣,懶得學習,甚至懶得玩,每天迷迷糊糊地混。

27、弱小和無知,都不是生存的障礙,傲慢才是。

28、水娃從這經歷中學到了一個哲理:事情得從高處才能看清楚。如果你淹沒於這座大都市之中,周圍的一切是那麼紛煩復雜,城市彷彿是一個無邊無際的迷宮,但從這高處一看,整座城市不過是一個有一千多萬人的大螞蟻窩罷了,而它周圍的世界又是那麼廣闊。

29、這個混蛋、惡魔、殺人犯、野心家、政治流氓、技術狂人……他行,他有干這事的精神力量和本事,讓他去干好了,這是地獄,讓他跳進去吧。

30、當生存問題完全解決,當愛情因個體的異化和融和而消失,當藝術因過分的精緻和晦澀而最終死亡,對宇宙終極美的追求便成為文明存在的惟一寄託。

31、這是計劃的一部分。

32、生命進化的基礎——變異,正是由DNA的錯誤產生的。

33、生命進化的趨勢是向小的方向,大不等於偉大,微小的生命更能同大自然保持和諧。巨大的恐龍滅絕了,同時代的螞蟻卻生存下來。現在,如果有更大的災難來臨,一艘像您的著陸艙那樣大小的飛船就可能把全人類運走,在太空中一塊不大的隕石上,微人也能建立起一個文明,創造一種過得去的生活。

34、在水娃這時的感覺中,超重遠不像傳說中的那麼可怕,他甚至有一種熟悉的舒適感,這是孩子被母親緊緊抱在懷中的感覺。

35、如果說那個原始人對宇宙的幾分鍾凝視是看到了一顆寶石,其後你們所謂的整個人類文明,不過是彎腰去拾它罷了。

36、在日復一日灰色的生活中,我們深感現實的乏味與狹小,渴望把自己的生命個體以幾何級數復制無數份,像霧氣般充滿整個宇宙,親自感受無數個其它世界的神秘與精彩,在另一些時間和另一些空間中經歷體驗無數種不同的人生。

37、我們都是陰溝里的蟲子,但總還是得有人仰望星空。

38、傻孩子們,快跑啊!

39、當年,古羅馬人在宏偉華麗的浴宮中吹著口哨,認為帝國就像身下的浴池一樣,建在整塊花崗岩上,將永世延續。現在人們知道,沒有不散的宴席,一切都有個盡頭。

40、沒關系的,都一樣。

41、大低谷紀念碑:給歲月以文明,而不是給文明以歲月。

42、黑,的黑啊。

43、一定要飛出去!不要問為什麼,只是盡最大的力量向外飛,飛得越遠越好!這樣要花很多錢死很多人,但一定要飛出去,任何文明,待在它誕生的世界不動就等於自殺!

44、親愛的,我們在末日等你。

45、把海弄乾的魚在海乾前上了陸地,從一片黑暗森林奔向另一片黑暗森林。

46、競賽代替不了戰爭,就像葡萄酒代替不了鮮血。

47、女人應該像水一樣的,什麼樣的地方都能淌得過去啊。

48、對於我們,至少科幻應不再是一種文學體裁,而是一種生活方式,一種信仰,這樣我們才能真正進入科幻的世界。

49、遵循道德的人其實很自私,因為他們除了道德和良心什麼都不管。

50、記憶是一條早已乾涸的河流,只在毫無生氣的河床中剩下零落的礫石。

51、生存本來就是一種幸運,過去的地球上是如此,現在這個冷酷的宇宙中也到處如此。但不知從什麼時候起,人類有了一種幻覺,認為生存成了唾手可得的東西,這就是你們失敗的根本原因。

52、城市在下面擴展開來,像一片被剖開的集成電路,我不過是那密密麻麻的納米線路中奔跑的一個電子。

53、同為軍人,知道我們之間最大的區別在哪裡嗎,你們按照可能的結果來決定自己的行動;而我們,不管結果如何,必須盡責任,這是唯一的機會,所以我就做了。

54、科幻小說的靈魂,第一是思想,第二是思想,第三還是思想。

55、他知道要想逃避現實,最好的方式就是深深介入現實之中。

56、生存在宇宙中,本身就是一件很幸運的事情,但是不知道什麼時候起,你們有了這樣一種幻想,認為生存是唾手可得的,這就是你們失敗的根本原因。

57、其實正如有評論指出,忠於心中道德的人其實是最自私的,他(她)為了自己良心可以什麼都不顧。

58、喂,你走錯纖維了!

59、宇宙啊,你真不知道它有多大,你們所謂的滄海桑田天長地久,不過是時空中的一粒沙啊……話說回來,你感覺不到這些,有時候還真是一種幸運呢!

60、給時光以生命,給歲月以文明。

61、前進!前進,不擇手段地前進!

62、這世上有很多事值得我們為之付出生命,但沒有什麼事值得我們為之不睡覺。

63、在一個不可知的宇宙里,我的心臟懶得跳動了。

64、理想主義者和玩世不恭的人都覺得對方很可憐,可他們實際都很幸運。

65、一切都將逝去,只有死神永生。

66、在一切都結束後,一切又開始了!

67、後來發現,整個物理學就像是一個大謎,走到它的盡頭,連整個世界是否存在都成了問題。

68、在中國,任何超脫飛揚的思想都會砰然墜地——現實的引力實在是太沉重了。

69、我沒有太多可說的,只有一個警告:生命從海洋登上陸地是地球生物進化的一個里程碑,但那些上岸的魚再也不是魚了;同樣,真正進入太空的人,再也不是人了。所以,人們,當你們打算飛向外太空再也不回頭時,請千萬慎重,需付出的代價比你們想像的要大得多。

70、所謂溫暖,不過是宇宙誕生後一陣短暫的痙攣所產生的同樣短暫的效應,它將像日落後的暮光一樣轉瞬即逝,能量將消失;只有寒冷永存,寒冷之美才是永恆的美。

71、西方人並不比東方人聰明,但是他們卻找對了路。

72、我是信使,我們的時代不想看到您太憂慮,所以派我來。

73、藏好自己,做好清理。

74、當然不害怕,她知道太陽明天還會升起來的。

75、美妙人生的.關鍵在於你能迷上什麼東西。

76、這張紙單張的厚度約為零點一毫米,按此計算,你對折三十五次之後,紙的厚度為六百八十七萬一千九百五十米,也就是六千八百七十二公里,相當於地球半徑。

77、只要明月照耀,君士坦丁堡就不會陷落。

78、對生命和文明在宇宙中的前景來說,任何想像都顯得軟弱無力。

79、在宇宙中,你再快都有比你更快的,你再慢也有比你更慢的。

80、一個人用一生開一個玩笑也是一種使命。

81、不要返航,這里不是家。

82、唯一不可阻擋的是時間,它像一把利刃,無聲地切開了堅硬和柔軟的一切,恆定的向前推進著,沒有任何東西能夠使它的行徑產生絲毫顛簸,它卻改變著一切。

83、歷史都是在各種因素間建立的某種平衡中發展到今天的,不顧平衡一味走極端,在政治上是極其幼稚的表現。

84、實際上沒有毀掉什麼……就像一副牌,只是重洗了……可生命就像是一手同花順,一洗就什麼都沒了。

85、她終於看清了,使她這粒沙塵四處飄飛的,是怎樣的天風,把她這片小葉送向遠方的,是怎樣的大河,她徹底放棄了,讓陽光穿透身體,讓風吹透靈魂。

86、你再快都有比你快的,你再慢也有比你慢的。

87、大自然做的事總是有它的道理。

88、我在感謝您,雷迪亞茲先生,因為從此以後,我們不是了。

89、上帝是個無恥的老賭徒,他拋棄了我們!

90、其實,末日是一段很美的時光,甚至可以說是最美的時光。這是歷史上唯一一次的機會,人們可以拋棄一切憂慮和負擔,完全屬於自己。

91、給歲月以文明,而不是給文明以歲月。

92、常常接觸科幻小說的人往往看起來比實際年齡年輕,如果這事發生在你身上,請不要驚奇。

93、很有意思,很有意思!

94、他看到了一個黑白相間的地球。黑色的是熔化後又凝結的岩石,那是墓碑的黑色:白色的是蒸發後又凍結的海洋,那是殮布的白色。

95、逃離是事實,但我沒有背叛。

96、按需分配,我就滿足了。

97、你的無畏來源於無知。

98、我愛你,與你有何相干?毀滅你,又與你有何相干?

99、消滅人類暴政,世界屬於三體!

100、在文學上,缺陷發揚到極致就是優勢,只要能用有美感的方式把這種缺陷表現出來。

101、長城和金字塔都是完全失敗的超級工程,前者沒能擋住北方騎馬民族的入侵,後者也沒能使其中的法老木乃伊復活,但時間使這些都無關緊要,只有凝結於其上的人類精神永遠光彩照人!

102、對前面漫長而莫測的人生之路,他毫無准備,因而准備好了一切。

103、你的工作,遠遠看一眼就足夠了。

104、如果說,有上帝的話。人類一思考,上帝就發笑,如果人類不思考,上帝連發笑都不屑於。

105、我期盼著看到中國人能把自己的目光從日常事務中拔出來,望向太空,哪怕只是一小會兒。有時候,這可能是一件很現實的事。

106、世界上有很多東西值得為之獻出生命,但沒有東西值得為之不睡覺。

107、我們以後有很長的時間相處,有很多的事要談,但不要再從道德的角度談了,在宇宙中,那東西沒意義。

108、無知和弱小不是生存的障礙,傲慢才是。

109、總結一本書的核心是我從小就頭疼的事,要是幾句話就能說清就不用寫一本書了。

110、上岸的魚不再是魚,真正進入太空的人也不再是人。

111、其實,有了時間就有了一切,只要時間足夠,一隻亂敲打字機的猴子都能打出莎士比亞全集。

112、大多數人到死都沒有向塵世之外瞥一眼。

113、死亡是唯一一座永遠亮著的燈塔,不管你向哪裡航行,最終都得轉向它指引的方向。一切都會逝去,只有死神永生。

114、越透明的東西越神秘,宇宙本身就是透明的,只要目力能及,你想看多遠就看多遠,但越看越神秘。

115、無限長的曲線就是宇宙的抽象,一頭連著無限的過去,另一頭連著無限的未來,中間只有無規律無生命的隨機起伏,一個個高低錯落的波峰就像一粒粒大小不等的沙子,整條曲線就像是所有沙粒排成行形成的一維沙漠,荒涼寂寥,長得更令人無法忍受。你可以沿著它向前向後走無限遠,但永遠找不到歸宿。

116、基本粒子雖小,卻組成了我們;宇宙雖大,我們身在其中。微觀和宏觀世界的每一個變化都牽動著我們的一切。

117、面壁者所承擔的,將是人類歷史上最艱難的使命,他們是真正的獨行者,將對整個世界甚至整個宇宙,徹底關閉自己的心靈,他們所能傾述和交流的、他們在精神上唯一的依靠,只有他們自己。他們將肩負著這偉大的使命孤獨地走過漫長的歲月,在這里,讓我代表人類社會向他們表達深深的敬意。

118、直到今天,我們的科幻小說也沒能真正創造出一個自己的想像世界,我們只是在人家創造出的多個想像世界中演繹自己的故事。

119、所有的生活都是合理的,我們沒必要互相理解。

120、銀河系獵戶座旋臂有兩顆文明的流星劃過,宇宙記住了他們的光芒。

121、通過忠實地映射宇宙來隱藏自我,是融入永恆的唯一途徑。

122、這就是終極威懾的特點:威懾者和被威懾者對威懾有著相同的恐懼。

123、沒有什麼能永遠存在,即使是宇宙也有滅亡的那一天,憑什麼人類就覺得自己該永遠存在下去。

124、當幾代人夢想、呼喚、尋找的外星文明終於降臨地球的時,人類可能面臨著他們做夢都想不到的尷尬:外星人對熱情伸出雙手的人類視而不見,卻去和螞蟻擁抱交談。這就生出了一個我們以前從未認真考慮過的問題:誰是地球的戶主?

125、不要回答,不要回答,不要回答。

126、人在世界中的定位,在宇宙中的定位,可以失去自我。當你自己的世界被消滅,一切藝術和文明根本不值得拯救。因為藝術是對現實生活的反映,離開了現實生活,就缺少了曲折的轉變、投射,外星人不會理解電影和繪畫。

127、一知道在哪兒,世界就變得像一張地圖那麼小了;不知道在哪兒,感覺世界才廣闊。

128、我們不必留戀所謂過去的好時光,那個時候生活充滿艱難危險和迷惘;我們也不必為今天的時代過分沮喪,因為今天,也總有一天會被人們稱做是——過去的好時光。

『肆』 什麼叫低熵經濟

爾濱工業大學教授徐奉臻在《自然辯證法研究》2006年第12期發表《論作為新型現代化訴求的「低熵化發展模式」》一文認為:「循環經濟」的稱謂是不科學的,或至少是不充分的。因為人們所言的「循環經濟」,就是要在資源利用率最大化、垃圾產出率最小化、廢物回收率最高化、污染形成率最低化中,實現生產與環境兼顧雙贏的物質能量閉環流通的經濟發展新模式。其中,循環僅僅是外在的表現形式,低熵化才是其內在的根本屬性。因此,這種經濟模式歸根結底應該是「低熵經濟」。 「熵」原為一物理學概念,指「可用能量的消耗」,或某一系統中存在的一定單位的「無效能量的總和」與「不能再被轉化做功的能量的總和的測定單位」。20世紀70年代,日本物理學家槌田敦將描述轉化方向的「熵增加原理」引入對社會經濟系統的研究。他認為,熵可以對人類的價值理論作科學表述,並將熵確定為資源或能量的價值標准,指出資源消費過程中的價值消費過程就是熵產生的過程。為了區別經濟學上的「價值」,他把以熵規定的價值稱為「物理價值」,資源所具有的熵愈大,物理價值就愈小。 徐奉臻認為,低熵化發展模式具有多維復合性,除了經濟模式的低熵化外,還包括技術選擇的低熵化、社會環境的低熵化和生活方式的低熵化等。因此,培育低熵觀念、使用低熵技術、營造低熵社會環境,是低熵化發展模式付諸實踐的應有之意。低熵觀念是科學發展觀的縮影,其主要特徵是擯棄「物質崇拜」、「實利主義」與「技術救世主義」的價值觀。低熵技術是低熵化發展模式的基本手段。低熵社會環境是低熵化發展模式的必要保證,也是低熵化發展模式的主要目標。 目前,熵理論已在經濟學界得到廣泛認同和接受。在內涵「可持續發展」意蘊方面,低熵化發展模式與熵理論具有內在的一致性。就三者的關系而言,它們從不同的角度展示了相同的發展觀。如果說熵理論在科學層面揭示了發展的認識原理,可持續發展在政策層面給出了發展的戰略原則,那麼低熵化發展模式則是在實踐層面提供了發展的操作方式與演進途徑。在弱熵進程中實現社會的可持續發展,是低熵化發展模式的終極關懷。

『伍』 最大熵在社會生活中有什麼哪些應用呢

簡單說,就是若是一個封閉環境,專制下的等級制度(低熵)到民主下的自由平等(高熵)是一個自發過程和必然轉變。專制等級制度(低熵)下,每一個個體被禁錮在特定的位置,自由度很低。要維持維護這種專制等級的低熵,就必須要有武裝暴力、思想禁錮、言論管制等等強加的牆和壁壘,而這一切維穩需要不停地耗費資源、能量來輸入,從而形成正反饋循環,直至崩潰瓦解到狀態的改變。(最壞結果是變成所有個體都死亡寂滅,人人絕對平等的高熵狀態。)而完全自由平等(高熵)下,每一個個體在每一個位置的概率都是一樣的,沒有特權、沒有壁壘,從而維護這樣一個狀態,無需額外的輸入和消耗。(當然也會是一個極度混亂沒有秩序的社會,你擁有的東西也是別人擁有的。)然而社會不能真正的絕對自由和無政府,為了保障每一個人的自由而不侵犯他人的權利,就需要基本的契約、法治和敬畏,政府法治、道德規范、宗教信仰的作用就是以較小的輸入和消耗,從而維護每個人被保障的自由。所以,一個有秩序的社會,根據其對每個個體自由的尊重和秩序維護成本的高低,可基本判斷這個穩定的持續性。
滿意請採納

『陸』 求解惑啊,為什麼宇宙的開端是低熵的

摘自:https://tieba..com/p/3296429275?red_tag=1863178355
宇宙的起源為什麼是低熵的?
路德維希·玻爾茲曼這個名字通常會和19世紀末的熱力學聯系在一起,玻爾茲曼大腦也不例外。事實上,它是源自熱力學第二定律的產物。
我們都聽說過墨菲定律:事情只要能變得更糟,總會變得更糟。這時熱力學第二定律會冒出來半開玩笑地解釋說,因為孤立體系裡事物的無序度(熵)不可能自發減少嘛。杯子能自動變成碎片,碎片不能自動變成杯子;空氣分子會均勻分布在屋子裡,而不會突然全跑到左半邊、讓右邊的人憋死。但是,為什麼會這樣呢?
玻爾茲曼提出過一個巧妙的基於概率的解釋。假如所有的空氣分子都龜縮在房間的一個小角落,那麼這樣可能的分布方式數量很小。假如空氣分子均勻分布在房間里,可能的分布方式數量就超級大。現在你任選一個時刻看一眼這間屋子,你看到它的氣體非常不均勻的概率,幾乎就是零。事實上,你就在這里等上一千億年,也不見得能等到氣體全跑到左半邊的那一瞬間。之所以孤立系統的熵不會自發減少,因為熵高的狀態出現的概率大。
但是這個解釋有一個嚴重的麻煩。如果熵高的狀態概率大,那麼它不管什麼時候的概率都應該很大——概率是數學,數學可是無視時間流逝的。可是熵又在隨時間增加,所以我們如果一路推回過去,宇宙起源的時候熵應該很小才對。那麼,這個起源點何德何能,憑啥就可以占據一個概率小的低熵狀態?
一般人的第一反應是人擇原理。如果沒有低熵的開端,我們就不會存在,也就不會問出「為啥我們看到了低熵宇宙起源」這個問題。這個回答沒有錯,但並沒有解決問題:初始的那個低熵態,是哪來的[注]?就算我們把它推給上帝或超級智慧外星生命體,也不過是變成了上帝的低熵是哪來的新問題……
對此,玻爾茲曼本人給出了另一個巧妙的解釋:漲落。
玻爾茲曼和他的漲落理論
他說,按照概率,確實高熵的容易出現——但我可沒說低熵的就絕對不能出現。再小的概率,也不是時間的對手,一群猴子敲打字機都能敲出莎士比亞呢。只要你等得足夠久,總有一天你能等到小概率事件,看到氣體全聚在半邊、碎片自動變成玻璃的那一天。這種小概率事件就是「漲落」的結果。既然等得越久,越可能出現大的漲落,那麼全宇宙這么大的漲落也不是不可能的嘛。
的確,這種概率低得無以復加,如果我們是外來的觀測者,一眼望過去不可能看到這么大的漲落和這么大的低熵態。但是,我們生活在宇宙內部。如果宇宙沒有出現這樣的漲落,我們就不能存在!既然我們已經存在了,那麼我們必須存在於這個漲落之中,我們當然也就必須能看到漲落。
大部分時候,宇宙都待在高熵期。
少數時候,宇宙產生了小的漲落。
極少數時候,宇宙產生了巨大的漲落,允許智慧生命存在——所以有了ABC這些點。
注意,不管你生活在B和生活在A,宇宙對你看起來都是一樣的——區別是在B點你會覺得「右邊」是過去、是低熵,而在A點你會覺得「左邊」是過去、是低熵。但是放眼整個時間線,左和右沒有區別,兩個方向上物理定律都能用,數學也是完美的。

『柒』 用熱力學定律看生命現象 —麥克斯韋妖隨筆之九

"一個有生命的系統,必然要從外界吸納高品質的能量,來維護系統的變化與運行,並形成一個穩定的低熵區域。"

女兒所在的小區離我很近,我常去那兒。

小區里有曲曲折折的一灣池塘。半塘青青的蘆葦,時有蜻蜓、蝴蝶在上面飛舞;數眼噴泉,有時還造出了彎彎的彩橋。塘邊樹影幢幢,垂柳依依,樹下有白色鐵藝的圓桌和靠椅,我經常靜坐在那兒,看著池中游弋的小魚。

池裡的小魚,一群一群的,在水邊覓食、嬉戲。你若盯住其中的一條細察,它時兒獨處,時兒隨群;時兒浮到水面,時兒又潛入池底,剎那離開了視線,倏忽又出現在眼前。可謂魚翔淺底,自由自在,令人羨慕。

如果用熱力學的眼光來看一條魚,能看出什麼名堂呢?

這條小魚也是由巨量的分子、原子構成的,是一個有生命的熱力學系統。這個系統不是孤立的,它與外界有能量與物質的交換,是一個開放的熱力學系統。由於「開放」,不會像孤立的熱力學系統那樣,熵值不斷地增大,而是能大致保持不變。

大家都知道,如果把魚與周圍環境隔離開來,它很快就死掉了。為了維護體內穩定、有序的運行,像是有一個麥克斯韋妖在努力工作,維持了這條魚的低熵的有序狀態,也就是維持了它的生命。

系統內像是包含兩種運動:一方面是系統固有的「自在運動」,這像是系統的一種「慣性」,各微小成員之間的相互碰撞,運動的趨勢是擴散和分離,消除系統內的各種差別,使系統的熵值增大,使這條魚漸漸衰老,走向生命的終點;一方面是系統內「小妖」的不斷努力,產生的「有序運動」,使微小成員運動有一種定向趨勢,或分類,或聚集,維持系統內的差異與秩序,在穩定低熵的狀態下。

若對前述「小妖的工作室」做一點改造,就可以比較形象地理解上述的情形。

在「小妖工作室」中間隔板原閥門下面加開一個小孔,隔板上就有了上下兩個小孔。

上面的小孔,有閥門,小妖守著,操縱閥門的開關,建立秩序、產生差異、導致系統熵減,是「有序運動」;下面的小孔,無閥門,左右兩室的分子可自由地「串門」,使兩室的差別減少,使熵增大,是「自在運動」。

這條魚吞噬的食物,獲得氧氣,生成高品質能量,維持機體的「有序運動」,就是維持了這條魚的生命,就像是上孔;另一方面,由於機體本身的的「自在運動」會有熵增,機體零件的老化也會使機體的運作出現熵增,相當於下孔,使體內的熵在不斷地增加。

這條魚活著,就是這「有序」和「自在」的兩種運動的抗衡,或者說熵減與熵增的抗衡,這種抗衡決定了這個生命個體的壽命,其實,任何一個生命個體都是這樣的,人類也不例外。

生命就是高度有序的物質運動形式的一種表現,是系統維持了穩定的低熵的狀態才出現的現象。如果切斷系統與外界的交換,那就只存在「自在運動」,系統的熵值很快達到最大,這條魚也就一命嗚呼了。

原本無生命的物理學,通過熵的概念,進入生命領域,這是一個重大突破。

書櫃的邊沿,擱置了一隻石刻的小烏龜,雖說不上鬼斧神工,但也神形兼備,栩栩如生。你盯著它一會兒,它就活了:探頭,瞪眼,悄察四周,前腿蹬地,欲匍匐前行。

我就想,如果從熱力學的眼光來看,這只小石龜與一隻真烏龜區別在哪裡呢?

物理學通常研究的是非生命的物質系統,熱力學作為物理學的一個分支,它的對象通常也與生命無關。生命是一個復雜又神奇的自然現象。但是,無論什麼樣的物質系統總要遵循熱力學規律,因此,我們就可以用熱力學去考察一下有生命與無生命的兩類物質系統之間的區別,從熱力學理論也許能夠找出關於「生命是什麼」的端倪。

從物理學的視角來看這兩只龜,至少有三個方面的明顯區別。

小石龜是一個封閉系統,處於熱平衡態,是沒有什麼變化的「死」系統;活龜是一個開放系統,總處於非平衡態,是遠離平衡態的「活」系統。

小石龜與外界沒有能量與物質的交換;活龜吞噬食物和水,吸納氧氣,體內會發生復雜的生化反應,有定向的物質流動,能把食物中的化學能轉化為肢體與臟器運動的能量,並向體外排泄廢物,與外界有能量與物質的交換。

小石龜「體內」是均勻的無差別、無變化的一個不變的系統,體內物質分布均勻,微觀態數不變,其熵值總是處於最大值。任意交換體內的兩個大小相當的部分,不會改變其宏觀態;對於活龜來說,它的體內有精巧的組織結構,精確的分工和有序的運作,是處於一種穩定的低熵狀態,任意交換兩個小部分,其狀態就不一樣了。

還有,石龜的體內沒有麥克斯韋小妖,其熵不變,而活龜的體內像有一個麥克斯韋小妖在不停地工作,持續地維持體內的低熵狀態。

地球生物圈內也可以看作是存在著生命活動的一個大開放系統。它吸收太陽熱輻射的高品質的能量,在這個圈內實現復雜的生化反應,把吸收的太陽能大多退化為低品質的熱能,輻射到周圍的太空中去。地球生物圈成了一個熵值幾乎穩定不變的低熵域,正是這樣的區域,維持了生命體的存在和進化。

綠色植物吸收大氣中的二氧化碳和土壤里的水分,憑借陽光提供的高品質的能量,合成了糖類、澱粉和纖維素,這一過程稱作光合作用。這種作用使能量形式發生了的轉化,創造了新的秩序,降低了系統的熵值,形成一個穩定的低熵區域。

一個活的生命體,一株綠色的植物,地球的生物圈。它們自身的能量可以不發生什麼變化,然而,通過它們的能量,其品質卻發生了由「高」到「低」變化。能量的這種變化維持了一個生命體在空間結構上的有序性,在時間上的持續性,正是這種穩定的低熵狀態,使得生命能夠存在。

1943年2月,薛定諤在愛爾蘭都柏林三一學院,連續作了幾次報告,他以物理學家的眼光,來闡述生命問題。1944年,他把報告的內容撰寫了《生命是什麼——活細胞物理學觀》一書。

薛定諤是量子理論的創始人之一,諾貝爾物理獎獲得者(可參閱《薛定諤貓隨筆之七》),他認為物質世界是和諧統一的,是可以理解的。當然可以用物理理論對生命現象提出看法。他把生命機體看作是一個熱力學系統,從分子水平來探討生命特點,用「負熵」概念來揭示生命本質,對生命現象發表了精湛的見解,開拓了一條研究生命世界的新途徑。

在他的書中,有這樣一段話:「一個生命有機體在不斷地增加它的熵——你或者可以說是在增加正熵——並趨於接近最大值的熵的危險狀態,那就是死亡。要擺脫死亡,就是說要活著,唯一的辦法就是不斷地從環境中汲取負熵。我們馬上就會明白負熵是十分積極的東西,有機體就是賴以負熵為生的。」還說:「活著的生物,比如人,是一個開放的非平衡態系統。人不斷地新陳代謝,當然也不斷地產生熵,為了擺脫死亡,就必然要從環境中吸收『負熵』,也就是汲取有序,使自己免於衰變為混沌的原子。」

薛定諤是把生命有機體看作一個「活」的熱力學開放系統。這個系統之所以是「活」的,就是能從外界吸納「負熵」,使自身保持在一個穩定的低熵水平上,維持自身的持續地進行行走、呼吸、新陳代謝等各種形式的運動,並延緩向熱平衡態的過渡。如果把一個生命體從它的環境中隔離出來,其內部的混亂就會加大,即熵值增大,體內的序——電動勢、化學勢、溫差、壓差也隨之漸漸消失,有序運作就會逐步趨於停頓,系統走向平衡態,系統就「死」了,將變成了一堆無序、混亂的無生命物質。

一個開放的物質系統中存在生命,薛定諤引入了「負熵」概念來解釋這種現象。這里所指的「負熵」,是與「正熵」相對的東西,就像「有序」與「混亂」相對的概念那樣。薛定諤所說的「汲取」負熵,不是有機體直接從環境中吸納到了「有序」,而是生命體通過從外界食物獲得的能量,在體內發生反應,相當於是麥克斯韋妖的作用,創建了「有序」,來「抵消」系統內不斷出現的正熵。這里用「有序」來「抵消」正熵,這「有序」顯然就有了「負熵」的味道。

其實,無論是克勞修斯還是玻爾茲曼關於熵的定義,一個系統的熵值可以減少或增大,但不會出現負值,前面我們提到過絕對零度下的晶體,分子、原子都凍結了,沒有熱運動了,系統只有一個態,W=1,系統的熵值為零,也不會出現負值。在通常情況下熱力學系統的微觀態數都是千萬億億個,因此按照玻爾茲曼的定義計算,熵值總是正的。世上也沒有負熵的食物,如果真有,那麼生命機體吃了這種食物直接就對消了體內的熵增,而永遠年輕,這大概是世上最好的能長生不老的靈丹妙葯了。

世界上沒有這樣的靈丹妙葯。系統外的食物進入生命體內,雖然大多是大分子的低熵食物,但總會有一些不能消化食物,而且進食是系統的成員增加了,這也會使系統內熵值增加,正因為如此,薛定諤的「負熵」概念,自提出後備受科學家的質疑,有人認為是多餘的概念,沒有帶來新意,沒有獨立的存在的必要。

然而,對於「負熵」概念,也可以這樣來理解,既然微觀態數W表示系統的「混亂」,那麼,1/W就可以作為「有序」的一個直接量度。我們對一個系統混亂的量度,可以從混亂的程度考察,當然也可以用有序的程度來考察。這有點像對一個籃球運動員3分球的投擲水準的考量,只要規定一定的投擲的數目,看他投進了多少,或者看他失誤了多少,都是可以對他的3分球水準進行考量的。因此,用1/W作為系統有序的量度當然是可行的。

前文已經說過,一個熱力學系統,W可以直接作為熵值的量度,但這個數目很大,為了使用中方便,玻爾茲曼對熵的定義式中引入了對數。如果用1/W來計量系統的有序,也取對數,就出現了負值,按玻爾茲曼的定義就有:-S = kLog1/w,在原來的熵前面多出了一個「-」號,這樣稱作「負熵」就一點也不奇怪了。

我想,如果定義熵時不引入對數,也許薛定諤先生就不會提出「負熵」這一說法。

由此可見,熵是系統混亂的量度,負熵只不過是系統有序的量度。這是從系統的「混亂」和「有序」兩個相對的角度來考察系統的同一個性質,好像並沒有給系統描述帶來什麼新東西。但是這樣的概念也沒有必要放棄,這就像說一張白紙,看它白還是不白,可以用白的參考表來考量,當然也可以用黑的參考表來考量,兩種考量應當是等價的,但是方法多了,表述豐富了,不同的場合可以使用不同的量度標准,這就有了它們存在的價值。

人體當然也可以算作是遵循熱力學定律的開放系統。

用熱力學第一定律來看人體,人體就像一台熱機:吃進食物、吸納氧氣(熱機吞進燃料和氧氣);人的身軀和臟器在運動做功(熱機的曲柄、連桿、活塞運動做功);人向周圍不斷的輻射熱量,還排泄廢物(熱機的散熱器排出廢物、廢氣)。人們常說,「人從食物中攝取能量維持生命」,細究這句話並不準確,事實上,一個成年人在常態下能量大體上處於平衡。一天中通過食物氧化產生的能量,就應當等於機體各種運動消耗的能量再加上排出體外的能量。這里能量的「質」發生了變化,而能量的「量」基本不變,可以說是守恆的。健康的人體只是能量的一個轉運站,不斷地流進和流出,體內並不積存能量,處於相對平衡的狀態。

熱二定律對於人體也適用。一個活人,吃進食物,吸進空氣,這些物質進入體內後,是增加了機體內的熵值,但因吃進的是高品質能量的低熵食物,排出的是低品質能量的高熵廢物。這種「高」與「低」的相互轉化,維持了體內有序的運動,形成了體內的熵不增大的穩定區域,然而周圍世界的熵還是增大了,其實,任何一個活的生物,都在增加宇宙的熵。

我們再用熱力學定律來分析一下人體的衰老和死亡。

生物意義上的衰老是指有機體內組織結構中一種漸漸老化的過程。我們在日常生活中,有時甚至沒有感到這一過程的進行,而事實上我們的體內卻是時刻經歷著這種變化。年紀大了,這種變化就慢慢地顯現出來了,無論從外表、內臟都會感到機體的衰老。花白了的頭發,額頭上的皺褶,口腔內的假牙;眼睛看不清,耳朵聽不清,說話說不清;反應遲緩,步履蹣跚,實際上任何人的衰老都是不可避免的。

人體為什麼會衰老,迄今為止,只有一些零星的推測,有關生命的老化問題,還沒有一個綜合的、明確的科學理論作全面說明。學術界較為一致的看法是:至今也沒有人知道是什麼原因引起人變老,而且必然趨向死亡。然而,從熱力學的角度看,可以給出一個大體上的肯定答案,就是生物體內總是存在著的「自在運動」,使人體不斷地出現增熵,不可避免也無法抗拒,以至體內的麥克斯韋妖製造的「有序運動」也無法抵消,這就形成了不可逆生物的衰老過程。

一個有生命的軀體,構成這個身軀的分子等微觀粒子總是存在著兩種運動形態:一種是聚集的,定向的,這是由於機體吸納外界的能量,支持著體內進行的復雜的生化反應,按照自然界預先設定的指令,逐步形成了機體的結構和秩序,並能維持正常的運行;一種是離散的,這是由於分子間始終存在的相互碰撞的擴散的趨勢,或者說系統中分子總是傾向於向著包含微觀態數目大的宏觀態運動的趨勢,這永遠是一個不可逆的過程。

前一種是「有序運動」,是生命存在的前提;後一種是「自在運動」的自然過程,這就是生命體必然會衰老的緣由。任何一個生命的過程,就是在這兩種運動的抗衡中實現和完成的。

在物理學領域中,「可逆性」有一個明確的意思,就是能將一個系統完全恢復到它的初始狀態,而在它的周圍環境中也不會留下一絲痕跡,這就是一個可逆現象,而任何生物過程都不可能會出現這樣的情形,因此都是不可逆的過程,永遠年輕,長生不老只能是一種幻想。

正如諾貝爾化學獎獲得者普里高津所指出的那樣:「生命是與熵產生聯系在一起,因此它也與不可逆過程聯系在一起。」無論用什麼方法,也不可能逆轉這個過程。

如果把人體看作一個熱力學系統,按玻爾茲曼的定義,系統某個時刻的宏觀態所包含的微觀態數W就對應系統此時的熵值。因為不同的宏觀態具有微觀態數的數目不同,即有不同的熵值,正如前文中說過的那樣,熵(或W的值)可以作為系統的一個態函數,來區別系統的不同狀態。

對於一個健康的人來說,其所處的狀態,應是一個相對較小的微觀態數構成的宏觀態。一個人會有幼年、少年、青年、中年、老年不同的階段,由於體內不斷進行著的不可逆過程,導致了不可抗拒的衰變,熵值也會逐漸地增大,因此相比不同階段的健康人體,所對應的微觀態數會隨之增大。當人體內的微觀態數達到最大值Wm時,就表示這個生命機體走到了終點,從這個意義上看,熵增就決定著一個人的健康狀況和生命長度。

人體在幾百萬年的進化過程中,總會盡量地延續自身的生命長度,延續自己的種群在宇宙中的存活時間,為免於自身死亡而進行抗爭,縱觀生物界,這似乎是上帝給予每一個物種的一種使命。

一些傑出的物理學家的研究表明,上帝在創造這個世界的時候,設置了某些原理,讓這個世界的運動遵從一定的法則:讓光的運動按照時間最小的費馬原理,讓一個物體的機械運動的作用量取最小值的哈密頓原理(可參閱《拉普拉斯妖隨筆之二》)。由此,人們就聯想到,上帝是否也提出了一個什麼原理,作為生命活動必須遵從的法則呢?

對照上面的兩個原理,有學者就提出「生命以熵增最小而活」的原理。原理說,一個生物體在其全部的生命活動中,是以熵增為最小來展開自己的生命過程的。雖然這個原理要像上述兩個原理那樣,用嚴格的數學形式來表述也許是困難的,但我相信這個原理的存在,理由有以下兩條:

一是人類在幾百萬年的進化中,因為體內獲得了的這種抑制熵增的能力,才有了頑強的生命力,克服生命活動中遭遇的許多災難與障礙,使得人類在地球上有了幾百萬年的延續,這就是存在著「生命以熵增最小而活」這個原理的佐證;

二是當人體內出現了不適和異常時,體內出現了混亂,熵值一定是增大了,機體就會盡量地遏制體內熵的持續增大,使機體回復到穩定的健康的相應微觀態數較小的那個狀態,這種機體具有的自我修復能力,就是「生命以熵增最小而活」的原理在起作用。

一個真實的生命活動過程,總是讓熵增最小,這是上帝賦予人類最為重要、也最為寶貴的健康資源——使人體具有一種抑制熵增,自我維護、恢復健康的能力。世界衛生組織提出的健康四大基石「合理膳食、適量運動、戒煙限酒、心理平穩」就是為了強化和鞏固這種抑制熵增的能力,維護好這一份最重要的健康資源。

我們每個人幾乎都有這樣的經驗,通常情況下的小毛小病就可以不用去醫院,休息幾天就恢復了。這就是這種自我修復能力存在的證明。相反的情況下,如果有一點小病就去找醫生,打針吃葯,過度治療,甚至把葯物當作食物來吃,常此以往,自身的這種自我的修復能力就可能長期不能發揮作用而降退了,從而也就削弱了對於外部侵擾的防禦能力。經常聽到不少百歲老人,堅持勞動和鍛煉,心情愉悅,生活規律,他們通常不是醫院的常客。

所謂疾病,從熱力學的視角看,就是人體內由於某種原因,比之於健康時的微觀態數增大了,熵值變大了,體內的秩序出現了混亂。因此,一切治療都是為了降低無序,使身體恢復到常態。一個好的醫生是幫助病人恢復體內秩序,一個好的醫院就是為芸芸眾生減熵。

把人體看作一個熱力學系統,若溫度發生了變化,分子運動也隨之發生了變化,熵值就會增大或減小。因此人體的溫度會影響人體的熵值,顯然也就會與人的健康直接相關。

如果體溫升高,組成身體的物質微粒的無規運動加大,不確定加大,熵值增大,體內的混亂會隨之增大,在一定的生理運行的范圍內,體內的自修復能力會對這種熵增引起的混亂進行抗爭,作出應急反應使體溫下降,使熵增降低。如果體溫超過了生理運行的范圍,抗爭失效,體溫將進一步升高,當升到足夠高時,人體無法很快散去熱量,新陳代謝混亂,熵值劇增,導致人的死亡。同樣,當體溫太低時,體內的生化反應也將變慢或者停滯,以致無法維持正常生理運行,也就不能很好地補充生命活動必要的能量,因此在低溫下也同樣會引起體內的紊亂,導致死亡。

人類在漫長的進化過程中,在地球上較穩定的環境里,獲得了37度左右體溫,作為自身適宜的溫度,而過高與過低的體溫都不適合於人類的生存。當體溫超過41度時,人體的肝、腎、腦等器官將發生功能性障礙,連續幾天的42度高燒,人體的熵就趨近最大,足以使人死去;當人的體溫下降到35度時,死亡率為30%;低於25度時,體內的生命運動將漸漸停止,生還希望非常渺茫。

人生活在37度左右的體溫范圍內,用熱力學的理論來看,相對較低的體溫體內的熵值也應較低。由此我猜想,在健康的人群中,常年體溫比37度稍低的人,應當較為健康,免疫力也會好一些,長年進行冷水浴和冬泳鍛煉的人,這是用物理方法,直接降低體內的熵值,應當是有利於健康的。據說,早年北大校長、著名學者馬寅初先生長年堅持冷水浴,身體健康,壽逾百歲。

除了溫度影響體內的熵變,影響身體的健康外,機體非正常的體積增大——就像容器的體積增大,器內氣體分子的熵增大那樣——體內的熵值也會增大,比如過度肥胖、皮膚表面的紅腫,臟器內出現的斑塊,腸胃裡出現了多餘而不能消化的食物、各種腫瘤等異物,都使身體熵值增大,而導致健康受損。

社會、心理等因素,也會使人體內的熵值發生變化,影響健康。

有這樣一些人,要做的事情很多,總是處在緊張、忙亂的工作狀態中,他們把越來越多的事情,想塞到越來越少的時間中去完成,前一個事情還沒有完成,就想著如何能盡快地進入下一件事情,在日常生活中,他們也總是慌慌張張,「鞋帶沒有系好,就上了球場」、「大門關上了才想到了沒有帶鑰匙和沒有關煤氣」、「離開了實驗室卻忘了關閉電源」等等,這些小事往往會造成嚴重的後果。這是一種高熵的生活狀態,會對健康造成損害,容易出現突發心臟病、腸胃潰瘍、精神崩潰等病症。

有這樣一些人,長年處於一種抑鬱的思想情緒之中,他們焦慮,對生活失去信心,看不到生活中的樂趣,看不到鮮花和陽光,這使他的內心世界生出較多的熵,這類人容易罹患憂郁、神經、消化等疾病。

還有一些人,總是處在亢奮、激動、燥熱甚至瘋狂的狀態中,容易沖動、喜怒無常,這也是處於無序混亂的高熵狀態中,他們的健康也容易出現問題。

有一種人,他們生活有目標,總是在專注做好自己的事情,生活有節奏有規律,工作的效率高,心態平和從容,健康狀況良好,這就是一種低熵的生活狀態。

有一種人,經常是處於冷靜、平靜的狀態。做事情有目標、有計劃、有準備,張而有序,弛而有度,對生活表現了更多的睿智,總能知道自己在什麼時候該做什麼,這種人通常是工作中取得了好的成績,身體也較常人健康,這就是一類低熵的人群。

每個人的生命只有一次,生命是寶貴的,而每個人都有一次,因此也是平等的。然而,不同的人的機體其熵增的平均速率卻是不一樣的,熵增到極大,生命就完結了。熵增平均速率不一樣的原因有遺傳的、自然的、社會的,環境的,也有家庭和個人的,造成這種種不一樣的緣由,也就有了關於這個大千世界裡不同生命的種種不同境遇。

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