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熵值會增加,帶領系統走向無序和死亡,只有耗散結構才能對抗熵增

  • 由 科學信仰孫晨 發表于 武術
  • 2022-01-21
簡介如果系統是一個絕對意義上的孤立系統,那麼這個系統就無法與外界進行任何的物質或者能量的交換,那麼這個系統就不可能透過耗散結構理論來對抗熵增,那麼這個系統就會隨著熵值的增加變得越發無序,當熵值增至最大,它也就變得完全無序

熵增原理適用於什麼系統

熵值會增加,帶領系統走向無序和死亡,只有耗散結構才能對抗熵增

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熵值會增加,帶領系統走向無序和死亡,只有耗散結構才能對抗熵增

根據熱力學第二定律可知,熱的變化是具有方向性的,是一個不可逆的過程,而熵代表了系統的無序程度,任何一個孤立系統的熵值都會不斷增加,當熵達到最大,系統也就達到了一種完全無序的平衡,一切也就走向了滅亡。

熵增原理所說的系統並不僅侷限於物理學層面之上,包括生命體、經濟體以及任何一個領域的孤立系統都要遵循這一原理。比如生命體是一個高度有序的系統,但是這個系統同樣會因為熵值的增加而走向死亡,如果一個生命體沒有攝入負熵來對抗熵增,那麼它很快便會因為熵增而亡,比如一個人不吃不喝,不與外界進行物質的交換,那麼熵值的增加很快就會要了他的命。同樣的原理,也適用於整個宇宙。

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事實上,宇宙相對於生命體而言,是一個更好的例子。

因為宇宙真正是一個孤立的系統,宇宙中的物質、能量都是恆定的,不與外界進行交換,在這樣一個孤立的系統中,熵值會一直增加,宇宙會從有序走向無序,最終宇宙中不再有任何天體、也不會有山石樹木以及任何生命形式,宇宙中任何一個位置的物質量都變得相同、溫度都變得一致,這就是物理學家克勞修斯所提出的“熱寂說”了,它描述了宇宙的最終結局,一種絕對的熱平衡狀態。

系統的熵值會不斷增加,這是一個不可能停止的過程,但並不是說熵增就無法對抗,如何對抗熵增?要對抗熵增,就不得不提“耗散結構理論”,這一理論是由物理學家普利高津所提出的。

熵值會增加,帶領系統走向無序和死亡,只有耗散結構才能對抗熵增

耗散結構理論,通俗一點來講,就是說對於一個系統而言,如果它能夠不斷與外界進行物質和能量的交換,那麼這個系統就能夠保持一種穩定的有序結構,而不至於因熵增而過快走向無序和死亡。

要利用耗散結構來對抗熵增,這對於系統的型別是有嚴格要求的。如果系統是一個絕對意義上的孤立系統,那麼這個系統就無法與外界進行任何的物質或者能量的交換,那麼這個系統就不可能透過耗散結構理論來對抗熵增,那麼這個系統就會隨著熵值的增加變得越發無序,當熵值增至最大,它也就變得完全無序。以目前的認知,整個宇宙就是這樣一個完全孤立的系統。在孤立系統之外,還有一種封閉系統,這種系統能夠與外界實現能量交換,但幾乎不進行物質交換。

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只進行能量交換,而不進行物質交換,也難以實現對熵增的對抗。

比如地球吸收少量的太陽能量,但幾乎不會丟擲和吸收物質,所以地球的熵值也就會不可阻擋的增加,走向滅亡也就是必然的結局。那麼什麼樣的系統才能夠利用耗散結構理論對抗熵增呢?必須是一個完全開放式的系統,比如生命體就是一個最好的例子,生命體透過飲食、陽光從外界系統能量與物質,又透過排洩將高的廢物排出,於是生命體可以實現對熵增的有效對抗,在很長一塊時間裡保持著自身的穩定有序狀態,而不會因為熵增而很快走向無序和死亡。

同樣地,擴充套件到經濟和社會層面,一個經濟體或人類社會能夠長久有序也依賴於與外界的物質和能量交換,一個封閉孤立的經濟系統或者社會,很快便會走向滅亡。

熵值會增加,帶領系統走向無序和死亡,只有耗散結構才能對抗熵增

開放式系統對抗熵增的主要方式就是透過物質和能量的交換從外界攝入負熵。

什麼是負熵呢?以生命體而言,就是高質量的飲食,健康的飲食可以讓我們的身體更加健康,而正的飲食則會導致相反的效果,加速生命體走向無序和死亡,比如各類有害的食物。而對於經濟體和社會而言,就是吸收優質的經濟個體和社會人才。

透過攝入負熵來對抗熵增,並不是攝入的負熵越多就越好,負熵最終都會因熵值的增加而轉變為正,所以大量多餘的負熵最終會變為正熵加速系統走向無序。比如大量的暴飲暴食,就會轉變為多餘的脂肪,為身體健康埋下隱患。同樣的,一個團隊如果吸收了過多超過需要的優質人才,反而會導致管理的失效,加速團隊的無序化程度。

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