不在既定的事实中浪费过多的情绪
而是从中吸取经验教训 不断成长
我总是不能很好地做到这一点
总之还是不要轻易地自我否定
生活无时无刻不处在变化之中
绝大部分事情都没有个定数
又何必一定要认为自己做的事情一定会有个好的或不好的结果呢
我执是痛苦的根源
人生就是充满不确定性
也就是这样的人生才会让人有一种想要拼搏和前进的动力
总是太迫切的想要一个答案
太迫切的想要感受到一种确定性
却不知道想要在这充满了不确定性的人生中寻求一种确定性本身就是一个笑话
就像一只在旋风中只顾闷头往前飞的鸟
越是用力越是到不了它想要的目的地
倒不如放轻松 顺着风的方向飞行
“与不确定性共舞”
这是毕生的功课
而是从中吸取经验教训 不断成长
我总是不能很好地做到这一点
总之还是不要轻易地自我否定
生活无时无刻不处在变化之中
绝大部分事情都没有个定数
又何必一定要认为自己做的事情一定会有个好的或不好的结果呢
我执是痛苦的根源
人生就是充满不确定性
也就是这样的人生才会让人有一种想要拼搏和前进的动力
总是太迫切的想要一个答案
太迫切的想要感受到一种确定性
却不知道想要在这充满了不确定性的人生中寻求一种确定性本身就是一个笑话
就像一只在旋风中只顾闷头往前飞的鸟
越是用力越是到不了它想要的目的地
倒不如放轻松 顺着风的方向飞行
“与不确定性共舞”
这是毕生的功课
#聚焦山东省2022年工作动员大会# 【创新风险防控,筑牢安全屏障——聚焦山东省2022年工作动员大会⑧】安全是发展的基础,发展是安全的保障。安全这一基础打不牢、守不住,再美好的愿望、再宏伟的目标都是空中楼阁,再良好的态势都可能得而复失。近年来,山东坚持系统观念,统筹发展和安全,固根基、补短板、强弱项、守底线,为经济社会发展营造了安全稳定的环境。
面对更趋复杂严峻和不确定的外部环境,化危机、守底线、保安全,必须有新招、谋良策。山东省2022年工作动员大会将“加强风险防控创新”列为十大创新之一,提出要变革防控观念,盯紧防控重点,夯实防控保障,防范化解各类风险隐患,切实守住守牢底线。
变革防控观念,突出“早快准严稳”
明者防祸于未萌,智者图患于将来。把安全发展贯穿经济社会发展各领域全过程,关键是强化底线思维、变革防控观念。
“近年来,某些地方片面追求经济发展,安全生产主体责任不落实、安全监管工作不到位,以安全生产违法违规的巨大风险成本为代价换取经济的一时发展,教训深刻、结果惨痛。”省委党校(山东行政学院)应急管理培训部副主任王连伟说。
变革防控观念,领导干部要树立正确政绩观。“任何时候、任何情况下,发展都不能以牺牲安全为代价。”王连伟认为,新时代领导干部要想干事、能干事、干成事,摆正安全生产与经济发展的关系,决不能只要发展不要安全。
1月23日,高唐发现1例外地输入新冠肺炎无症状感染病例。面对疫情,当地第一时间按下疫情防控“快捷键”,一场守护健康、全民抗疫的阻击战迅速打响,最终实现了零新增、零外溢、零扩散的目标。
“总结经验,关键是突出‘早快准严稳’。吸取教训,需要进一步查找防控风险点和薄弱环节,坚持问题导向深入排查、堵漏洞。”高唐县政府副县长、疫情防控前方指挥部副组长刘泰东表示,面对各类风险,需始终保持高度警觉、未雨绸缪,坚持“立足于有、关口前移、多重屏障”,做实做细做严应对风险挑战的措施。
不困在于早虑,不穷在于早豫。在风险防控上,永远不要说大话,也永远不要看笑话。变革防控观念,不仅要提高警觉度,更要加强主动性,做到主动分析、主动排查、主动补缺。
春节刚过,位于东营港经济开发区的东营神驰仓储有限公司就投入紧张的生产中。为加强企业安全风险防控,公司在设计施工阶段,就本着安全标准就高不就低的原则,主动增加安全生产保障环节。“储罐配备了独立安全仪表SIS系统,紧急切断阀采用自动控制故障安全型并设置了刚性防火罩,现场操作阀采用远程控制,实现了生产现场无人操作。”公司安全总监管华博说。
本着趋利避害、防患未然的原则,今年东营港经济开发区将进一步加强化工企业安全风险防控创新,有针对性实施一批事故易发环节、部位、设备、工艺的本质安全改造,年内推动涉及14种重点监管危险化工工艺的生产装置实现自动化,不断提升园区企业的本质安全水平。
牵住“牛鼻子”,精准“打靶子”
突出重点,才能提纲挈领。统筹发展和安全两件大事,必须抓住主要矛盾和矛盾的主要方面,牵住“牛鼻子”,精准“打靶子”。
“坚守防控底线,就要从人民群众反映最强烈、经济社会发展最迫切需要解决的问题入手,着力补短板、堵漏洞、消隐患。”山东社会科学院人口与社会发展研究院研究员侯小伏认为,以政治安全为根本,坚决守好粮食、能源、金融、产业链供应链、安全生产、疫情防控等“一排底线”,抓住了防风险、保安全的主要矛盾和矛盾的主要方面,有助于全省各级干部和群众识别风险来源,谋求防范化解策略,夯实防控保障措施。
抓重要领域和关键环节,安全生产是必须要啃下的“硬骨头”。去年以来山东狠抓安全生产,坚持安全生产、作风建设、惩治腐败、扫黑除恶“四位一体”,创新推出专项督导、驻点监督、量化问责等强化措施,对化工、煤矿、交通、消防、建筑施工等重点领域、特殊行业的风险排查和整顿取得良好效果。
“山东能源集团以智能化建设为主抓手,坚持‘机械化换人、自动化减人、智能化无人’发展方向,践行‘科技兴安、少人则安、无人则安’理念,积极推动互联网、大数据、人工智能、5G等新基建与煤炭工业深度融合。”山东能源集团董事长李伟说,今年将深入常态化坚持和落实我省提出的“八个抓”部署要求,坚定不移地发展安全、绿色、智能、高效四型矿井,提升本质安全水平。
疫情防控“一稳皆稳,一失皆失”。实践中,山东设立了突发疫情应急指挥长,建立疫情现场处置工作专班,省市县工作专班融合开展工作,全权负责疫情发生后现场应急处置的统筹调度。
“去年,五莲县报告初筛阳性标本信息后,省级指挥长和工作专班第一时间赶赴疫情所在地,实行提级指挥、扁平化运行,由省级决策、市县级抓落实,有效避免了指挥体系层级过多、工作专班运转不顺畅、各方配合不紧密、犹豫不决错失处置时机等问题。”日照市卫生健康委主任张玉新说。
“应检尽检”是筑牢防疫屏障的重要举措。“经过疫情复盘,我们查找了工作机制中的不足并及时完善。”济南市进口冷链食品集中监管专仓临时党支部书记甄涛说,目前所有驾驶员装卸货期间在管理轨迹上形成了闭环。
“三位一体”夯实防控保障
统筹安全与发展,需要夯实防控保障。在这方面,我省提出要强化教育培训、日常监督和应急处置,确保各类风险及时发现、及时应对、及时消除。
“守护一方平安、保护人民安全是一项伟大事业,也是一项极具挑战性的工作,加强教育培训能够引导广大干部群众增强风险意识,与时俱进更新观念、开拓思路、创新方法,更科学辨识风险,有效应对风险,筑牢防控‘防火墙’。”省应急管理厅厅长秦传滨说。
“筑牢防线,需强化日常监督,及时发现、解决问题隐患,同时也把工作落实、制度落实的实际效果检验出来,持续推出创新性、长效性制度机制。”省应急管理厅副厅长、一级巡视员高建军说,聚焦重大事项、重点工作、突出问题,今年将继续深入开展“点题式”“点穴式”定向督导,更好解决问题、推动落实。
创新督政方式、“点穴式”开展驻点监督、常态化开展安全生产专项督导……去年,我省出台八个方面二十项创新举措,狠抓安全生产责任落实措施落地,督促企业落实安全生产主体责任,在推动安全生产形势逐月向好中发挥了关键作用。我省已明确将“八个抓”有针对性地推广到其他领域,汇聚各方力量提升监督效能。
高危行业企业以前时有明停暗开、昼停夜开行为,针对这种违规行为,去年临沂试点开展“电眼工程”,通过企业安全生产用电监测分析系统,动态展示企业产停状况,及时发现企业生产异常行为,实现预警信息自动推送、执法人员现场核查、检查结果自动反馈的闭环管理,有效提升了监管精准性。省应急管理厅科技信息化处处长云霄鹏介绍,目前,这项工程已在全省推广,接入7164家高危行业企业用电数据,初步打造了依托电力大数据精准识别异常行为、靶向开展监管执法的业务模式。
强化应急处置,山东将进一步优化全省一体化综合指挥平台,健全应急处突工作体系。目前,省一体化综合指挥平台已基本实现重点行业领域信息系统和视频监控应接尽接,省综合指挥调度信息系统今年初已部署应用,年内省级监测预警中心、省级综合监测预警系统也将建成运行。(来源:大众日报)
面对更趋复杂严峻和不确定的外部环境,化危机、守底线、保安全,必须有新招、谋良策。山东省2022年工作动员大会将“加强风险防控创新”列为十大创新之一,提出要变革防控观念,盯紧防控重点,夯实防控保障,防范化解各类风险隐患,切实守住守牢底线。
变革防控观念,突出“早快准严稳”
明者防祸于未萌,智者图患于将来。把安全发展贯穿经济社会发展各领域全过程,关键是强化底线思维、变革防控观念。
“近年来,某些地方片面追求经济发展,安全生产主体责任不落实、安全监管工作不到位,以安全生产违法违规的巨大风险成本为代价换取经济的一时发展,教训深刻、结果惨痛。”省委党校(山东行政学院)应急管理培训部副主任王连伟说。
变革防控观念,领导干部要树立正确政绩观。“任何时候、任何情况下,发展都不能以牺牲安全为代价。”王连伟认为,新时代领导干部要想干事、能干事、干成事,摆正安全生产与经济发展的关系,决不能只要发展不要安全。
1月23日,高唐发现1例外地输入新冠肺炎无症状感染病例。面对疫情,当地第一时间按下疫情防控“快捷键”,一场守护健康、全民抗疫的阻击战迅速打响,最终实现了零新增、零外溢、零扩散的目标。
“总结经验,关键是突出‘早快准严稳’。吸取教训,需要进一步查找防控风险点和薄弱环节,坚持问题导向深入排查、堵漏洞。”高唐县政府副县长、疫情防控前方指挥部副组长刘泰东表示,面对各类风险,需始终保持高度警觉、未雨绸缪,坚持“立足于有、关口前移、多重屏障”,做实做细做严应对风险挑战的措施。
不困在于早虑,不穷在于早豫。在风险防控上,永远不要说大话,也永远不要看笑话。变革防控观念,不仅要提高警觉度,更要加强主动性,做到主动分析、主动排查、主动补缺。
春节刚过,位于东营港经济开发区的东营神驰仓储有限公司就投入紧张的生产中。为加强企业安全风险防控,公司在设计施工阶段,就本着安全标准就高不就低的原则,主动增加安全生产保障环节。“储罐配备了独立安全仪表SIS系统,紧急切断阀采用自动控制故障安全型并设置了刚性防火罩,现场操作阀采用远程控制,实现了生产现场无人操作。”公司安全总监管华博说。
本着趋利避害、防患未然的原则,今年东营港经济开发区将进一步加强化工企业安全风险防控创新,有针对性实施一批事故易发环节、部位、设备、工艺的本质安全改造,年内推动涉及14种重点监管危险化工工艺的生产装置实现自动化,不断提升园区企业的本质安全水平。
牵住“牛鼻子”,精准“打靶子”
突出重点,才能提纲挈领。统筹发展和安全两件大事,必须抓住主要矛盾和矛盾的主要方面,牵住“牛鼻子”,精准“打靶子”。
“坚守防控底线,就要从人民群众反映最强烈、经济社会发展最迫切需要解决的问题入手,着力补短板、堵漏洞、消隐患。”山东社会科学院人口与社会发展研究院研究员侯小伏认为,以政治安全为根本,坚决守好粮食、能源、金融、产业链供应链、安全生产、疫情防控等“一排底线”,抓住了防风险、保安全的主要矛盾和矛盾的主要方面,有助于全省各级干部和群众识别风险来源,谋求防范化解策略,夯实防控保障措施。
抓重要领域和关键环节,安全生产是必须要啃下的“硬骨头”。去年以来山东狠抓安全生产,坚持安全生产、作风建设、惩治腐败、扫黑除恶“四位一体”,创新推出专项督导、驻点监督、量化问责等强化措施,对化工、煤矿、交通、消防、建筑施工等重点领域、特殊行业的风险排查和整顿取得良好效果。
“山东能源集团以智能化建设为主抓手,坚持‘机械化换人、自动化减人、智能化无人’发展方向,践行‘科技兴安、少人则安、无人则安’理念,积极推动互联网、大数据、人工智能、5G等新基建与煤炭工业深度融合。”山东能源集团董事长李伟说,今年将深入常态化坚持和落实我省提出的“八个抓”部署要求,坚定不移地发展安全、绿色、智能、高效四型矿井,提升本质安全水平。
疫情防控“一稳皆稳,一失皆失”。实践中,山东设立了突发疫情应急指挥长,建立疫情现场处置工作专班,省市县工作专班融合开展工作,全权负责疫情发生后现场应急处置的统筹调度。
“去年,五莲县报告初筛阳性标本信息后,省级指挥长和工作专班第一时间赶赴疫情所在地,实行提级指挥、扁平化运行,由省级决策、市县级抓落实,有效避免了指挥体系层级过多、工作专班运转不顺畅、各方配合不紧密、犹豫不决错失处置时机等问题。”日照市卫生健康委主任张玉新说。
“应检尽检”是筑牢防疫屏障的重要举措。“经过疫情复盘,我们查找了工作机制中的不足并及时完善。”济南市进口冷链食品集中监管专仓临时党支部书记甄涛说,目前所有驾驶员装卸货期间在管理轨迹上形成了闭环。
“三位一体”夯实防控保障
统筹安全与发展,需要夯实防控保障。在这方面,我省提出要强化教育培训、日常监督和应急处置,确保各类风险及时发现、及时应对、及时消除。
“守护一方平安、保护人民安全是一项伟大事业,也是一项极具挑战性的工作,加强教育培训能够引导广大干部群众增强风险意识,与时俱进更新观念、开拓思路、创新方法,更科学辨识风险,有效应对风险,筑牢防控‘防火墙’。”省应急管理厅厅长秦传滨说。
“筑牢防线,需强化日常监督,及时发现、解决问题隐患,同时也把工作落实、制度落实的实际效果检验出来,持续推出创新性、长效性制度机制。”省应急管理厅副厅长、一级巡视员高建军说,聚焦重大事项、重点工作、突出问题,今年将继续深入开展“点题式”“点穴式”定向督导,更好解决问题、推动落实。
创新督政方式、“点穴式”开展驻点监督、常态化开展安全生产专项督导……去年,我省出台八个方面二十项创新举措,狠抓安全生产责任落实措施落地,督促企业落实安全生产主体责任,在推动安全生产形势逐月向好中发挥了关键作用。我省已明确将“八个抓”有针对性地推广到其他领域,汇聚各方力量提升监督效能。
高危行业企业以前时有明停暗开、昼停夜开行为,针对这种违规行为,去年临沂试点开展“电眼工程”,通过企业安全生产用电监测分析系统,动态展示企业产停状况,及时发现企业生产异常行为,实现预警信息自动推送、执法人员现场核查、检查结果自动反馈的闭环管理,有效提升了监管精准性。省应急管理厅科技信息化处处长云霄鹏介绍,目前,这项工程已在全省推广,接入7164家高危行业企业用电数据,初步打造了依托电力大数据精准识别异常行为、靶向开展监管执法的业务模式。
强化应急处置,山东将进一步优化全省一体化综合指挥平台,健全应急处突工作体系。目前,省一体化综合指挥平台已基本实现重点行业领域信息系统和视频监控应接尽接,省综合指挥调度信息系统今年初已部署应用,年内省级监测预警中心、省级综合监测预警系统也将建成运行。(来源:大众日报)
对于“熵”与时间的简要解释
本文共2512字
1、 什么是“熵”?
打碎的杯子几乎不可能再完全复原,一滴墨水滴入水中扩散开来,你的房间总是在收拾好之后没有原因地越来越乱…这一切越来越混乱的宏观过程,反过来就不会发生。杯子从桌子摔在地上是正常的,但它不会自己从地上跳起来并且复原;开水变凉是正常的,但凉水不会在自然状态下自己烧开,这就是大多宏观过程的不可逆性。想要逆转就得获得额外能量。
你可以把“熵”的前进方向看成一个箭头,这个箭头指的方向到底是哪里呢?
答案是热力学第二定律。
19世纪,科学家们通过热力学研究得出了热力学第一定律,也就是能量守恒定律,指的是一个孤立系统总能量保持不变,能量不会凭空出现也不会凭空消失,他只会从一种形式转化为另一种形式,或者一个物体转换到另一个物体。
但是有人发现能量总是做不到100%的转换。原因就是有相当一部分能量转换过程中被散逸掉了,这部分在转换中无法再利用的能量就是熵。基于这个概念,科学家们得出了热力学第二定律。
热力学第二定律的常见表述有两种,开尔文普朗克表述是,不可能从单一热源吸取热量,并将这热量变为功,而不产生其他影响;而克劳修斯表述是最容易理解的,它认为:热量不可能自发从低温物体传至高温物体。
如此简单的一句话清晰简单地展示了宏观世界演化的模式和方向。而这句话的微观表述是:一切自然过程,总是沿着分子热运动更加混乱的方向进行。
大家应该很轻易地就把“熵越大”和“越无序”联系起来。系统会自发熵增,变得更加混乱。
数学层面来描述熵和无序的关系,也是可以表现的。
现在有个盒子,里面有四颗豌豆,你抱起它均匀摇晃后打开看,盒子的上下两半有多少颗豌豆。概率上表述,应该有上4下0,上3下1,上2下2,上1下3,上0下4这几种情况。根据排列组合,它们对应的状态数是1、4、6、4、1这几种,符合杨辉三角(p1)。
从排列组合出的概率可以看出,这四颗豌豆更趋向于“上2下2”的分布状态,即在整个空间中均匀分布。当豌豆数目越大的时候,趋向于空间中均匀分布的概率也就越大。如下图的高斯概率分布(p2),豌豆数目越大,山峰就会越窄越陡峭。
设想这些豌豆就是这个盒子里的空气分子,假设盒子里有一个阿伏伽德罗常数(6.02*10的23次方)的分子“豌豆”,数目多到如此程度,这个概率分布的山峰就会陡峭成一条竖线。
在此概率分布下,这些分子豌豆全部挤在盒子上半部分,而下半部分为真空的概率就会接近无穷小。也就是说,它们几乎就是左右各一半。
还记得上面说的杨辉三角状态数吗,显然可以看出,分子豌豆越多,对应的状态数也就越多,最中间那个最均匀分布的状态数就越大,均匀分布的概率就越大,整个系统的分子运动也更加趋向无序混乱。
于是玻尔兹曼于1887年定义熵S正比于ln(状态数)。用来描述分子运动的混乱程度。
2、 世界能否“熵减”?
诺特定理证明了物理底层规律的对称性。比如自由落体运动,符合牛顿运动定律,如果你将自由落体倒放,你会发现它依然完全遵守牛顿定律。
于是我们发现,牛顿定律在时间上是对称的,同样的,相对论,薛定谔方程…等等基础物理规律都具有这个性质。所以底层物理的直接规律没有过去与未来的区别。
但是大部分生活中的现象时间逆转倒放就是不可发生的,比如牛奶和水的混合,本质上就是牛奶分子和水分子的碰撞,倒放也是完全符合物理规律。但是针对于被水稀释的牛奶自己发生分子碰撞导致水和牛奶分离现象,在总体宏观表现就是不可能发生的事情。
于是出现了一个非常奇怪的碰撞:微观观察,分子碰撞可逆;但可逆的微观分子组成的宏观现象却完全不可逆。出现了熵增和物理规律对称的矛盾,究竟是孰对孰错还是另有答案?
这就是庞加莱重现:
在一个封闭系统中,任何粒子在经过一个漫长的时间之后必然能回到其无限接近其初始位置的位置(但是不能回到原来位置,只能无限接近),尽管这个时间的长度远远超出我们所能想,但是它必然会实现。
以及洛施密特悖论:
如果对符合具有时间反演性的动力学规律的微观粒子进行反演,那么系统将产生熵减的结果。
这两个猜想有悖于玻尔兹曼的思路,世界可以将速度方向都反过来,世界将熵减回到过去。
所以最终问题回归到:底层基础物理规律从哪一个点开始,从时间可逆中诞生了不可逆性?
时间的箭头方向真的可以反向吗?
这个点的猜想,可以利用普里戈津的解释:非平衡热力学中,不可逆不再是观测不到就会消失的表象,而是自然中底层建设的基本盘,时间之矢量不再是错觉,而是开始的奇点。具体研究很复杂,这里不再过多解读。
3、 时间之矢与熵之进退
想必大家也想到时间之矢与熵的某些密切联系:随着时间的增加,物质自发变得无序,在这个基础上,时间箭头与熵增方向一致,热量会自发从高温物体传导至低温物体,能量被我们一直利用直到完全变成热量再也利用不了。
但如果定义时间流逝就是熵增,可以想象一个很令人惊奇的世界:混合在一起的液体会自己分离;火不再是取暖和燃烧物品使用,反而会吸收物体的热量;走在地上的摩擦会让脚越来越冷,摩擦生成的能量还会变成动能让人摔倒…
这当然只是一个架空的设定,但违背热力学第二定律的熵减就一定不存在吗?
有没有一种可能,前面那个盒子里的空气分子突然熵减,所有分子全部跑到上半部分,下半部分真空?
是有这个概率发生的,就是前面那个陡峭的看不到底座的变成一条线的山峰,如果你计算一下这个概率你会发现,这种情况发生的概率是一百亿的二十次方分之一。
他发生了,就是违背热二了,但是又能怎么样呢,在极短的不可观测时间内,他又恢复到均匀分布的模样了。
所以说热力学第二定律是一条统计学规律,大量样本状态下,是不可能观测到违背热二的现象的,我们的世界不是理论上不可能熵减,而是实际上不存在熵减。
最后用一句话总结熵增定律:世界会越来越乱,最后覆水难收。
科学规律一定是高于常识认知的,我们不能指望人在日常的肉眼观察中领悟到混沌运动或者相对论的存在,当你感觉时间在从过去向未来流逝的时候,你得明白,这只是“感觉”,而一个能解释清楚时间和熵这样宏大命题理论,一定是超越感觉的,不能指望这是一篇文章就能弄懂的东西,如果现在没有确切的突破和最合理的解释去阐述它们的话,遇到这些科学的时候,不要试图用感受去理解它,只用现有科学理解,去感受它。
参考资料:
霍金《时间简史》
Zemansky《Heat and Thermodynamics》
周子舫《热学·热力学和统计物理》
霍华德《熵:一种新的世界观》
阿西莫夫《最后的问题》
本文共2512字
1、 什么是“熵”?
打碎的杯子几乎不可能再完全复原,一滴墨水滴入水中扩散开来,你的房间总是在收拾好之后没有原因地越来越乱…这一切越来越混乱的宏观过程,反过来就不会发生。杯子从桌子摔在地上是正常的,但它不会自己从地上跳起来并且复原;开水变凉是正常的,但凉水不会在自然状态下自己烧开,这就是大多宏观过程的不可逆性。想要逆转就得获得额外能量。
你可以把“熵”的前进方向看成一个箭头,这个箭头指的方向到底是哪里呢?
答案是热力学第二定律。
19世纪,科学家们通过热力学研究得出了热力学第一定律,也就是能量守恒定律,指的是一个孤立系统总能量保持不变,能量不会凭空出现也不会凭空消失,他只会从一种形式转化为另一种形式,或者一个物体转换到另一个物体。
但是有人发现能量总是做不到100%的转换。原因就是有相当一部分能量转换过程中被散逸掉了,这部分在转换中无法再利用的能量就是熵。基于这个概念,科学家们得出了热力学第二定律。
热力学第二定律的常见表述有两种,开尔文普朗克表述是,不可能从单一热源吸取热量,并将这热量变为功,而不产生其他影响;而克劳修斯表述是最容易理解的,它认为:热量不可能自发从低温物体传至高温物体。
如此简单的一句话清晰简单地展示了宏观世界演化的模式和方向。而这句话的微观表述是:一切自然过程,总是沿着分子热运动更加混乱的方向进行。
大家应该很轻易地就把“熵越大”和“越无序”联系起来。系统会自发熵增,变得更加混乱。
数学层面来描述熵和无序的关系,也是可以表现的。
现在有个盒子,里面有四颗豌豆,你抱起它均匀摇晃后打开看,盒子的上下两半有多少颗豌豆。概率上表述,应该有上4下0,上3下1,上2下2,上1下3,上0下4这几种情况。根据排列组合,它们对应的状态数是1、4、6、4、1这几种,符合杨辉三角(p1)。
从排列组合出的概率可以看出,这四颗豌豆更趋向于“上2下2”的分布状态,即在整个空间中均匀分布。当豌豆数目越大的时候,趋向于空间中均匀分布的概率也就越大。如下图的高斯概率分布(p2),豌豆数目越大,山峰就会越窄越陡峭。
设想这些豌豆就是这个盒子里的空气分子,假设盒子里有一个阿伏伽德罗常数(6.02*10的23次方)的分子“豌豆”,数目多到如此程度,这个概率分布的山峰就会陡峭成一条竖线。
在此概率分布下,这些分子豌豆全部挤在盒子上半部分,而下半部分为真空的概率就会接近无穷小。也就是说,它们几乎就是左右各一半。
还记得上面说的杨辉三角状态数吗,显然可以看出,分子豌豆越多,对应的状态数也就越多,最中间那个最均匀分布的状态数就越大,均匀分布的概率就越大,整个系统的分子运动也更加趋向无序混乱。
于是玻尔兹曼于1887年定义熵S正比于ln(状态数)。用来描述分子运动的混乱程度。
2、 世界能否“熵减”?
诺特定理证明了物理底层规律的对称性。比如自由落体运动,符合牛顿运动定律,如果你将自由落体倒放,你会发现它依然完全遵守牛顿定律。
于是我们发现,牛顿定律在时间上是对称的,同样的,相对论,薛定谔方程…等等基础物理规律都具有这个性质。所以底层物理的直接规律没有过去与未来的区别。
但是大部分生活中的现象时间逆转倒放就是不可发生的,比如牛奶和水的混合,本质上就是牛奶分子和水分子的碰撞,倒放也是完全符合物理规律。但是针对于被水稀释的牛奶自己发生分子碰撞导致水和牛奶分离现象,在总体宏观表现就是不可能发生的事情。
于是出现了一个非常奇怪的碰撞:微观观察,分子碰撞可逆;但可逆的微观分子组成的宏观现象却完全不可逆。出现了熵增和物理规律对称的矛盾,究竟是孰对孰错还是另有答案?
这就是庞加莱重现:
在一个封闭系统中,任何粒子在经过一个漫长的时间之后必然能回到其无限接近其初始位置的位置(但是不能回到原来位置,只能无限接近),尽管这个时间的长度远远超出我们所能想,但是它必然会实现。
以及洛施密特悖论:
如果对符合具有时间反演性的动力学规律的微观粒子进行反演,那么系统将产生熵减的结果。
这两个猜想有悖于玻尔兹曼的思路,世界可以将速度方向都反过来,世界将熵减回到过去。
所以最终问题回归到:底层基础物理规律从哪一个点开始,从时间可逆中诞生了不可逆性?
时间的箭头方向真的可以反向吗?
这个点的猜想,可以利用普里戈津的解释:非平衡热力学中,不可逆不再是观测不到就会消失的表象,而是自然中底层建设的基本盘,时间之矢量不再是错觉,而是开始的奇点。具体研究很复杂,这里不再过多解读。
3、 时间之矢与熵之进退
想必大家也想到时间之矢与熵的某些密切联系:随着时间的增加,物质自发变得无序,在这个基础上,时间箭头与熵增方向一致,热量会自发从高温物体传导至低温物体,能量被我们一直利用直到完全变成热量再也利用不了。
但如果定义时间流逝就是熵增,可以想象一个很令人惊奇的世界:混合在一起的液体会自己分离;火不再是取暖和燃烧物品使用,反而会吸收物体的热量;走在地上的摩擦会让脚越来越冷,摩擦生成的能量还会变成动能让人摔倒…
这当然只是一个架空的设定,但违背热力学第二定律的熵减就一定不存在吗?
有没有一种可能,前面那个盒子里的空气分子突然熵减,所有分子全部跑到上半部分,下半部分真空?
是有这个概率发生的,就是前面那个陡峭的看不到底座的变成一条线的山峰,如果你计算一下这个概率你会发现,这种情况发生的概率是一百亿的二十次方分之一。
他发生了,就是违背热二了,但是又能怎么样呢,在极短的不可观测时间内,他又恢复到均匀分布的模样了。
所以说热力学第二定律是一条统计学规律,大量样本状态下,是不可能观测到违背热二的现象的,我们的世界不是理论上不可能熵减,而是实际上不存在熵减。
最后用一句话总结熵增定律:世界会越来越乱,最后覆水难收。
科学规律一定是高于常识认知的,我们不能指望人在日常的肉眼观察中领悟到混沌运动或者相对论的存在,当你感觉时间在从过去向未来流逝的时候,你得明白,这只是“感觉”,而一个能解释清楚时间和熵这样宏大命题理论,一定是超越感觉的,不能指望这是一篇文章就能弄懂的东西,如果现在没有确切的突破和最合理的解释去阐述它们的话,遇到这些科学的时候,不要试图用感受去理解它,只用现有科学理解,去感受它。
参考资料:
霍金《时间简史》
Zemansky《Heat and Thermodynamics》
周子舫《热学·热力学和统计物理》
霍华德《熵:一种新的世界观》
阿西莫夫《最后的问题》
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