加载中…

加载中...

个人资料
陈思进
陈思进 新浪个人认证
  • 博客等级:
  • 博客积分:0
  • 博客访问:26,244,987
  • 关注人气:62,877
  • 获赠金笔:0支
  • 赠出金笔:0支
  • 荣誉徽章:
相关博文
推荐博文
谁看过这篇博文
加载中…
正文 字体大小:

华为的活力之源“熵减”中的熵是什么?(上)

(2019-08-09 18:52:06)
标签:

陈思进

金融

绝情华尔街

商战

杂谈

分类: 科幻科普

文/陈思进

我在前面三篇文章中,简单地介绍了弦理论。有读者给我留言,能否再用更简洁的语言谈一下M理论?事实上,M理论把所谓“膜”的面,纳入了物理学世界的灵魂,已经超越可以科普的范畴。在此借用《纽约时报》的一段话,尽可能以最简单的语言,向普通读者解释这一理论:

“在那遥远遥远的过去,宇宙的燃烧过程,以一对又平又空的膜开始,它们互相平行地处于一个卷曲的5维空间里……两张膜构成了第5维的壁,它们很可能是在更遥远的过去,作为一个量子涨落而产生于无,然后又飘散了……”

现代物理中的许多概念已经达到这样一种高度,既无法与之争辩,更无法理解,正如著名物理学家保罗·戴维斯在《自然》杂志里的描述:“不是科学家,就不可能区分出某种说法是一种合理的古怪,还是彻头彻尾的疯言疯语。”

而我在第三篇《超弦理论能成为万有理论吗?(下)》(《科普时报》2019年07月05日第3版) 一文中,提及了霍金认为黑洞并不是完全“黑”的,而是会向外辐射能量。所以,黑洞必须有熵。

什么是熵呢?这倒是一个相对M理论而言,比较容易理解的问题。正巧我留意到,这一年多来华为的领头人任正非,也经常提到“熵”这个词。据统计,他在华为的一份内部文件中,“熵”字出现的频率多达20多次,并明确指出,“华为的活力之源‘熵减’”,人称“华为之熵”。

从这篇开始,我来简单地介绍一下什么是“熵”。

我们对于宇宙运作的方式都习以为常,事件以一定的顺序发生,彼此之间有因果关系,不管是生物还是非生物,都同样遵守着牛顿力学、量子力学和相对论。不过,除了这些还有另一种自然现象,也同样深刻地影响着宇宙万物的命运,比如我们有能力建造复杂宏伟的建筑;但是,我们所创造的一切,都注定要渐渐地腐朽崩坏,生命体也会随着时间慢慢的衰老。

一个家庭主妇在准备美味的早餐时,一不小心,把一杯牛奶打翻在地,杯子摔成了碎片,这场景我们可能都碰见过。主妇让丈夫来收拾这场“不幸的灾难”,丈夫只顾埋头玩手机,于是主妇只能一边唠叨,一边清理……

为什么会发生这种不幸呢?其实这并不只是因为大意。为什么这个过程不会反过来进行呢?为什么玻璃碎片不会再自动粘起来,牛奶自动流回杯子里去,再变回完好如初的那杯牛奶呢?

根据力学法则,从理论上来说这是可能的。不过,经验告诉我们,这从未发生过。事实上,有史以来,所有的玻璃杯,最终的宿命都将裂成碎片,不管是在你家的厨房地板上,还是在垃圾箱里。倒垃圾时,上海大妈可能要问一下“侬今天是撒拉希?”(“你今天是什么垃圾?”)……

宇宙万物就是这样运作的,而这一切都是因为熵。

对于什么是熵,存在着许多不同的定义,最主要的简洁说法,它是一种对于混乱的度量,是指能用几种方法来重新排列一个系统里的元素。

华为的活力之源“熵减”中的熵是什么?(上)

 

熵的概念,是1865年由德国物理学家克劳修斯提出的。1923年,德国科学家、量子力学的创始人普朗克,来中国讲学用到entropy这个词,胡刚复教授翻译时灵机一动,把“商”字加火旁来意译“entropy”这个字,创造了“熵”字,因为熵是Q(热量)除以T(温度)的商数。

简单来说,熵是热力学第二定律的概念,是用来度量体系的混乱程度。1824年,法国物理学家卡诺在思考蒸汽机工作原理时,首次提出了这一定律。直到今天,热力学第二定律仍然巍然屹立,并升华成为一个不可改变的事实。无论你多么努力,都无法摆脱它那无可动摇的结论:在孤立系统中,熵永远不会减少。

假设你去看潘晓婷的桌球比赛,通常在比赛开始的时候,球台每颗球会以很整齐的阵型摆放。此时,系统的熵最低。但随着比赛的开始,球便会四散各处,桌球台上的混乱程度渐渐增加,每颗球的位置也会有更多不同的变数。这时我们可以说,桌球台上的熵增加了。

那么上述情况是否有反过来的可能:只用一杆就把桌上的那些球,恢复到比赛开始的阵型呢?让我们去酒吧(北美好些酒吧里可以玩桌球)试试看吧,哪怕连续玩一整天、一整年、甚至一辈子,把钱花完直到想剁手都不可能。事实上,即使潘晓婷也都做不到!不过,从技术上来分析,这还是有可能的,但是,其概率微乎其微,至少在我们的有生之年不可能亲眼目睹,也就是说,概率几乎为零!

因为熵会随着时间自然增加,这也就是热力学第二定律的真谛。热力学第二定律告诉我们,一个孤立系统的熵,作为时间函数不可能减少(这是专业的说法)。所以,随着时间的流逝,熵要么维持不变,不然就是增加。

华为的活力之源“熵减”中的熵是什么?(上)

 

生物就是一个绝佳的例子。生命体是一个非常有规律,而且熵很低的系统。不过,在我们这个星球上,生命却随时随处可见,即使在最混乱不堪的环境之中。然而,维护生命体内的秩序是有代价的,需要很多很多的能量,才能把熵“压”下来。就植物而言,这些能量大多来自太阳——热能不断地散发到太空之中,把整个太阳系的熵提高。

一杯热咖啡的熵,比冷咖啡的熵要高,因为热水的分子比冷水的分子更好动,所以分子运动比较混乱;冰的熵则更低更少,因为水分子都被禁锢在固定的结构之中了。

我们知道,热咖啡会随着时间流逝而冷却(热咖啡很好喝,不过要小心烫哦),当咖啡变冷了,它的熵也就变小了。然而一杯咖啡并不处于一个孤立的系统之中,表面上,杯内的熵随着咖啡的温度从热到冷而变小的同时,不断地把热能释放在空气中,这样就把整个周遭环境的熵提高了。

关于熵的问题,下篇再接着谈。

【陈思进作品】(关注我的专栏和圈子,学习更多)

0、在今日头条中独家推出《带你领略你未曾经历过的北美世界》专栏:

华为的活力之源“熵减”中的熵是什么?(上)

 

1、《看懂财经新闻的第一本书(全新修订版)》新鲜出炉:http://product.dangdang.com/27907529.html

华为的活力之源“熵减”中的熵是什么?(上)

0

阅读 评论 收藏 转载 喜欢 打印举报/Report
  • 评论加载中,请稍候...
发评论

    发评论

    以上网友发言只代表其个人观点,不代表新浪网的观点或立场。

      

    新浪BLOG意见反馈留言板 电话:4000520066 提示音后按1键(按当地市话标准计费) 欢迎批评指正

    新浪简介 | About Sina | 广告服务 | 联系我们 | 招聘信息 | 网站律师 | SINA English | 会员注册 | 产品答疑

    新浪公司 版权所有