热力学第二定律告诉你财富增长的秘密

热力学第二定律告诉你财富增长的秘密
2018年09月05日 19:05 云豹财熵

人人都希望自己的财富永远不断地增长,但是这个世界上真的有永恒增长的存在么?

是房价么?

是恋人的感情么?

是父母的白发么?

是人口的数量么?

是人类的知识么?

是文明的绵延么?

都不是,一场世界大战,一颗流星冲击,都有可能将以上的所有付之一炬。放眼历史长河,似乎没有什么是永恒增长的,一切都起伏于周期,湮灭在轮回。

但有一样东西除外,它就是“熵”。

无论宇宙怎样变幻,熵永远在增长。行星撞击地球,熵在增长;苏美尔人在美索不达米亚平原建立文明,熵在增长;第二次世界大战,熵在增长;信息技术高速发展,熵还在增长。

熵的概念比较抽象,容我一步步道来。熵本是一个热力学的概念,1865年由德国物理学家、热力学主要奠基人之一的克劳修斯正式命名.爱因斯坦曾把熵理论誉为“整个科学的第一法则”。克劳修斯提出了热力学第二定律,继而从该定律中引出了熵的概念,热力学第二定律也被因此称为熵增定律。

热力学第二定律最简单直白的表述为:热量不可能自发地从低温物体传向高温物体。

这个看似很简单的定律,其推论深刻地影响了后人对世界发展、宇宙未来、人类命运的认知。

热量不可能自发地从低温物体传向高温物体,看起来如同一加一等于二那样简单:把一杯热水放在常温的房间里,热水只会越来越凉,最后接近于房间的温度,而绝不可能出现热水自发地从房间内吸热,温度升高而房间变冷的情况。

夏天,空调市内机吹出的风很凉快,而如果站在空调的外机边上的话,会发现从室外机吹出来的风很热,比周围的一般空气还热,所以看起来是空调把热量从室内“搬”到室外去了。那为什么空调能够把低温房间内的热量转移到高温的室外去?因为空调用了电啊,电能就是一个外力,只有外力的介入,热量才能从低温物体被“搬运”到高温物体。

这个机制跟传统意义上的社会财富分配有异曲同工之处。如果把社会的财富比作热量的话,在一个极端平均的社会,例如原始社会,人人的财富几乎都是一样的,而且是一样的少,即所有的物体最终是同样的温度。而随着社会制度的发展,财富的分配开始变得不均匀,时常会出现这样的现象:财富从穷人手中转移到了富人手中,就好像热量从低温物体传到了高温物体,外力是什么?就是财富的分配制度。

人们要怎么增加自己的财富呢?热力学第二定律告诉我们,要么使自己成为“高温物体”,用通俗的话讲,就是努力地往上爬;要么改变财富的分配制度,使得财富的分配像有利于自己的方向发展。大多数人,只能选择前者。

但本文要说的财富是热量么?不是,本文要说的财富,是“熵”。热量可以减少,变成机械能,熵却只增不减。

热力学第二定律还有一个等价的表述,是由开尔文提出来的:不可能从单一热源吸热,把它完全转化为机械能,而不引起其他变化。

举例说明:汽车刹车的时候,刹车片发热,因为汽车的机械能转化成为了热能,这是一个自发的过程。但万万不可能出现这样的过程:刹车片从空气中吸收热能,然后使得静止的汽车动起来。即汽车刹车这个过程是不可逆的。同样,前面的例子,热量从热水传到房间里的空气中,也是不可逆的。

自然界中所有的过程都是不可逆的,破镜不能重圆,覆水也不能回收,分手的情侣复合了,感情也不是原来的感情。

所以热力学第二定律,或者说熵增定律,解决了能量转化的方向问题:能量只能自发地从有序的状态传向无序的状态。一面完好的镜子,是有序的,碎了一地,便无序。装在盆里的水,是有序的,泼洒出去,便无序。从有序状态变成无序状态是自发的,从无序状态变成有序状态确实需要外力干预的。

就好像做交易,稳定盈利是一种有序状态,保持稳定盈利,需要不断地花费精力去维护。而亏损则是一个无序状态,胡乱交易必然导致亏损。

说到这里了,也该说明,熵到底是什么?传统意义的解释会告诉你,熵是系统无序程度的度量,熵越大,表明系统越无序,一地破碎的镜片的熵,要大于一面完好镜子的熵。

熵的数学计算式是:

这就是大名鼎鼎的玻尔兹曼熵公式,1877年由奥地利科学家玻尔兹曼提出。其中S代表熵的绝对值,k是一个常数,W是一个系统的无序度。

玻尔兹曼去世后,他的墓碑上没有碑文,而是刻着这个公式。

按照传统的意义来解释,我们应该追求“熵减”,即追求更加有序的社会。我们通过不断的努力,使得社会变得越来越有序,在一个有序的社会,我们的财富才会增加。

但财富到底是什么,我们追求的仅仅是“有序”么?万事井井有条,一定是最好的选择么?

克劳修斯提出了熵的概念,但他却没有办法计算熵的绝对值,只提出了计算熵的变化的公式。比起玻尔兹曼的熵公式,我更喜欢克劳修斯的熵变公式:

dS表示的是熵的变化,dQ是在一个过程中传递的热量,T是传递过程的温度。这个公式表达的是:一个系统在T的温度传递了dQ的热量,这个系统的熵增加了dS.

对于非热力学专业的人来讲,这个公式过于生涩难解,事实上,我也是花了好长时间,才想通了这一点:

这个公式实际上是对于一个过程的最简单最完美的记录!

热量从一个物体传递到另外一个物体,不可能什么痕迹都没留下。而它留下了什么呢,就是熵,熵记录了传热的过程,并且可以记录所有一切事件的过程。

前段时间热播的宫斗剧《延禧攻略》里面,魏璎珞通过自己的努力,从一个官女子晋升到了贵人,然后再从贵人升到嫔、妃、贵妃,最后成为乾隆皇帝最爱的皇贵妃。这些妃嫔等级的称号的变化,便是魏璎珞奋斗过程的最好的记录。

而熵就是这个世界所有过程的记录!

一个事件发生了,有些地方的熵会增加(变得有序),有些地方的熵会减少(变得无序),而如果把世界看成一个整体系统,这个系统的熵永远只会增加,不会减少。

人类社会变得越来越有序,熵是减小的,但如果把人类社会和周围的环境看成一个整体,因为人类不断地和环境进行交互,人类社会减少的熵,通通变成了周围环境增加的熵,而且增加的更多。即人类采矿、冶金、伐木,建造高楼大厦,带给人类秩序,却带给环境更多的无序。

人类和环境所有的活动,都记录在一点一滴的熵变的过程中了。

继熵增定律之后,产生了一个让科学界争论百年的假说:热寂说。

热寂说认为,整个宇宙是一个孤立系统,它的熵会不断增加,最终会达到一个最大值,在那个状态下,所有的物质全都分解为最小的粒子,不再有物体,不再有生命,不再有运动。一切都湮灭于往事。

如果宇宙最后真的变成如此,那有什么能够证明太阳曾经存在过,证明人们曾经在地球上生活过呢,证明富察皇后和乾隆皇帝曾经爱过呢?还是熵,这个时候宇宙的“熵”是最大值,这个熵是一点一点的累积起来的,是由无数个熵增的过程叠加起来的,而这无数个熵增过程,便是宇宙所有活动的一个记录,包括所有人类生老病死的所有过程,是人类存在的唯一见证,也是整个宇宙的终极财富。

对于我们的财富而言也是一样。我们都希望财富增加,像熵一样,永远增加。而实际上,财富不仅仅在于拥有多少房产,不仅仅在于银行卡上的余额,也不仅仅在于股票的涨跌,也不仅仅在于社会的有序。

财富还在于,能够看到蓝蓝的天空和青青的湖水,能够听见孩童的笑声和诗人的吟唱,能够品尝可口的食物和爱人的轻吻,能够闻到春天的花香和雨后的清新,能够大声地欢笑,能过恣意地奔跑,能够插上想象的翅膀,在人类文明中尽情地翱翔。

人类的最大的财富,是在这个世界上存在过的痕迹!古巴比伦空中花园虽然消失了,但它依然是世界奇迹!

所以,尽情地去做事,尽情地去感受,就算挫折和苦难,也无非是过程的一种,往事终会留痕,凡是不能把你打倒的,都会使你更加强大。

我们把有序留在身边,把无序抛诸脑后,记录着这一切的,便是无所不在的熵,也是人类以及宇宙最终极的财富!

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