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我们的1654 梅乐芝经理的科普文章 十四

4人类的祖先来自东非,这个已成为共识。在人类先祖进入到旧石器时代后,持续了百万年,也没有什么进展。和黑猩猩、海獭一个层次,熵值非常高。新石器时代是重大突破,人类很轻易地征服了整个陆地世界,适应了各地环境,产生不同的生存方式,熵值陡然降低。1万年前,当人类摆脱狩猎,进入农业时代,社会的组织(因农业生产需求)及宗教的

(本章未完,请翻页)发展,使得文明得以诞生,产生更高层次的人类群体形式,熵值变得更低。目前科技的进步,带来的变化太快,以信息量的方式来计算,就是信息爆炸。就在这个时代,却存在着信息的大量流失,就是多元化的消亡,大量弱势文化、语言、思维方式在席卷全球的浪潮中无法立足,成为古董或书本文化,仅仅出现在数据统计中。但是这种信息的损失在更强势的信息爆炸面前如同大海中的浪花。

5文明的发展,就是熵减的过程。以此角度出发,公元前六世纪到五世纪,是人类文明的一个爆发时期,可以和生命历史上的寒武纪大爆发类比。熵的变化太剧烈,真是神奇的时代。希腊哲学、波斯祆教、印度佛教、中国诸子百家等各个地区的代表文明都蓬勃发展,形成了现代文明的基石。从文明的多样性来看,后期反而是在降低。罢黜百家,独尊儒术,就是文明的倒退。文明的特性在创造,失去创造性就是衰落。君不见自秦始古代辉煌而杂乱的成果创造者是不知何许人,只有代名词劳动人民,焚毁后的历史就是帝王将相和奴隶主的家谱八卦。此时,不符合文明的形态,符合自然界的形态。

6生命从单细胞发展到人的状态,复杂程度的增加难以计量。从生命的总体而言,全部生命的熵却变化不大。38亿年来,地球生命的主体永远是细菌类型的单细胞生命。愈复杂的生命,数量愈少,生存环境要求愈高。人只能在地面生存,而细菌可以上穷碧落下黄泉。生命的演化,就像扫地一样,大量的尘土(细菌)在地面,少量细灰(高等生命)扬起来。时不时的来个偶然事件,导致地球高等生命大灭绝,对于生命总体几无影响。但生命个体熵的急剧减小,对我们的意义很大。

7无序的度量是熵,有序的支撑是能量。能量和(或)物质的注入,使得系统熵降低或减慢熵增加。bénard对流依赖热量的持续注入,过冷水的结冰依赖外来凝结核,豆腐制作中的盐卤,地球生命依赖太阳能,我们的生存依赖食物,钢铁的出现依赖大量燃料提供热量的冶炼。唯一的问题是我们拥有智慧杠杆,可以在同样的物质消耗下(爱因斯坦、克里克的饭量不会超过参孙),产生自然界千百万年才能出现剧变。

在某些情况下,无序到有序(以我们的判断标准)对应着熵增加的过程。似乎是违反我们的认知。液晶大量出现在生活中,而液晶最初被发现时,就是液体保持浑浊,但加热到特定温度,浑浊的液体突然变得清亮。正常情况,加热是导致混乱程度增加的手段,而液晶表观却是无序(浑浊)变有序(清亮),实际上,液晶的确是无序程度增加了!

液晶的分子呈棒状,运动状态是棒指方向和棒平移两种状态的合成。那么棒状分子的无序程度(熵)就是棒取向无序程度(取向熵)和棒平移无序程度(平移熵)的和。当分子间距很大时,棒的取向完全不影响棒的平移,此时液晶处于浑浊状态。当分子间距变小时,棒的取向和棒的平移就相互干扰。当棒的取向完全一致时,棒的平移程度可以获得最大空间。此时平移熵的增加值大于取向熵的减小值,因此总熵增加。所以当温度增加到一定数值时,分子平均间距逐渐减小到特定数值,取向熵消失,仅剩下平移熵。此刻,以我们的视角,液晶变得完全有序。这就是熵致有序。本质就是有序导致内部分子运动自由空间变大,以增加熵。这是美国人昂萨格的思考结果。

思考: