系統熵增更底層的原理(認知提升系列)

(1)

物理定義:熵增過程是一個自發的由有序向無序發展的過程(Bortz, 1986; Roth, 1993)。 熱力學定義:熵增加,系統的總能量不變,但其中可用部分減少。統計學定義:熵衡量系統的無序性。熵越高的系統就越難精確描述其微觀狀態。

薛定諤在著作《生命是什麼》中更是將其列為其基本觀點,即“生命是非平衡系統並以負熵為生。”人體是一個巨大的化學反應庫,生命的代謝過程建立在生物化學反應的基礎上。從某種角度來講,生命的意義就在於具有抵抗自身熵增的能力,即具有熵減的能力。在人體的生命化學活動中,自發和非自發過程同時存在,相互依存,因為熵增的必然性,生命體不斷地由有序走回無序,最終不可逆地走向老化死亡。

科學家把熵增看作是自然界/宇宙/系統的必然規則,而且具有不可逆性,或者說與熵增不消耗能量的特性相比,熵減需要巨大的能量。即把一個無序的系統變得有序,其所需的信息量、能量極其巨大。

在商業系統裡舉的例子就是企業。 一個企業如果是封閉的,隨著其發展,必然會產生內耗,混亂,低效率等現象。所以企業要有序發展,必須想辦法降低企業系統的熵增。比如華為通過金錢、人才等耗散的方式抵抗熵增,取得輝煌的成就。

(2)

這個規律是如此的無理,我們真的需要思考:熵增真的是宇宙一個最基本規律嗎?為什麼會熵增?熵增有第一因嗎?如果有,是什麼?

“熵”是對無序/混亂狀態的一個度量。只要是度量就會有判斷標準,那麼判斷混亂/有序的標準是什麼呢?

是我們,是人類的意識。人類因為意識,所以要賦予意義。

人類因為有意識,才能去了解認識這個世界。因為人腦結構本身的侷限,不能存儲和理解所有的信息,否則就是宇宙本身了。人腦產生的意識是有序的,我們也只能接受有限量的有序信息。比如分散記住10個點信息,不如記住一個正十邊形的頂點容易;記圓周率3.1415926….,不如記住π的算法和意義。

所以,有序無序的判斷標準是以我們的認識能力為界限的,對人類無意義的信息我們就認為是無序,它就具有一定的熵值。

這個認知對嗎?

一輛汽車,壞了不能行使,失去這個功能,汽車就熵增而亡。

但如果我們換個視角,不以我們的目的為中心,而是看到更大的系統,我們會發現它只是回收重新利用去實現其他功能而已。

一個人類認為是廢墟的地方,對小昆蟲而言,就是最好的有序,生存最有利。因為不適合人類生存,人類就認為這是熵增的。

大洋的海水,如果淡水和鹽有序分開,對於我們人類而言是有序的,但對於鯊魚等海洋動物而言,是無序的,因為無法生存。

這樣的觀點,其實已經在變化了。我們會用生態系統來描述一個自然生物世界,而不僅僅是以我們人類為中心。說生態系統,也是因為我們瞭解了其中的生態規律,對我們而言我們能夠掌握能夠理解,這些信息對我們有意義。因此,我們說一個生態系統是有序的。

一個企業倒閉了,其人才和設備和資金可能會給其他企業帶來生機,在更大的範圍實現有序。

更大的宇宙呢?

(3)

在熱力學裡熱量自發從高到底,因為熱量是以分子的碰撞運動表現的,分子運動是隨機的,所以分子不會像魚群一樣為了某種目的聚在一起,一個分子受到一些力的作用,方向是隨機的,沒有目的和方向性。

進一步說,熵增是因為我們以人類的想法去衡量的,是以我們能理解為中心的定義法。換句話說,我們定義一個系統的混亂度,是以能描述它的狀態程度或者它要輸出/實現的功能和目標來定義的。當它不具有我們認為的某種功能時,我們就認為它是熵增的,直至衰亡。

但你認為的一種無序,是別人的有序。比如一大串怪異符號,可能是原始人/外星人/螞蟻蜜蜂的文字,他們能懂,但我們理解不了就認為是無序的。我們總要找出一些我們能理解的意義。

我們是宇宙的一部分,我們有意識,宇宙也有意識。我們理解不了的信息,可能是其他意識能理解的,認為有序的。而其他意識也是宇宙的一部分。

又或者,宇宙在高維層面有序,映射到低維時空我們認為它無序。比如量子糾纏,為什麼一個量子變化,另外一個量子在沒有超距作用的情況下也變化?有個想法是,量子是一個高維有序的物體的一部分,在高維運動的物體各部分是正常運動,但映射到四維我們看不到那個整體,也就沒辦法理解它的規律。就像一個三維物體旋轉,映射到二維上,就會發現平面上幾個頂點沒有任何聯繫,但按照一定的規律運動。二維生物顯然無法看到三維的整體規律。

也因此可以設想,宇宙作為一個超高維的意識體,是有序的,只是我們還不清楚而已。

(4)

有一個混沌大學的課程說熵增是從小概率到大概率。比如房間各種物品有序擺放,如果時間長了不整理,可能就亂七八糟。每件物品的擺放有很多種可能,有序只是其中的一種,概率極低。這背後的第一動力是什麼?

分子如果沒有力的作用,它不會動,這是根據慣性定理推導的。如果有作用,它會按照最小作用量原理運動。慣性原理和最小作用量原理決定了自發運動是按照力的軌跡運動的。

什麼意思?一個系統給定基礎的簡單規則,如果沒有其他意志強加的話,它會按照自己的規律去發展,可能會湧現出各種表現形式。

舉個人間的例子。

人在一個房間,與各個物品發生接觸,會因為動作引起物品的位置狀態變化。在作用的時候,是按照最小作用量原理,即成本效益原則,人的潛意識總會花最小的能量消耗去做一件事。動過的物品不去花時間花精力整理或者隨手一扔,不要意識的參與,消耗小。而把物品放到相應的位置,可能需要思考需要走過去。

由此可知,意識和能量,是人類世界有序的必要條件。

(5)

熵增對生存者而言,只要利於它的生存或生存得更好,就是有序的,熵減的。不利於它的就是熵增。

因此,如果宇宙有一種生命形態是依靠我們所說的極度熵增(最無序)生存發展的,那麼對那種生命而言,我們的熵增就是它的熵減。你會說,最無序就不會有生命的存在。

如果宇宙就是以最無序的方式最終才能呈現出一種宇宙的意識存在的話,你會怎麼想?而且,無序是你以為的無序。

總結一下。

世界不是按照我們的意志意願去發展的,它按照它自有的規律演化,只不過這種演化遠遠超出我們的理解,所以我們只好認為它是向無序演化的。諸行無常,這是背後的本質規律,我們只能在有限的範圍內去劃分出一個個小系統,去理解其中的結構關係和規律。

最後,我們給出熵增第一因的三種解釋:

(1)人類有限的意識決定了這種有序無序的認知(不是其他生命意識,是人類賦予的意義)。

(2)慣性和最小作用量。這是系統在自發(沒有意志作用,沒有能量交換)下的熵增推力。所以維護一個系統需要意志,需要能量。

(3)高維到低維的投射。高維有序,映射到低維是無序的表現。和第一條認知能力有關。

系統因為有目標,人因為有意識,宇宙因為有意志,所以萬物不斷從這種狀態變化到另一種狀態。有序無序只是不同狀態而已,不會有哪種狀態一直保持,或者說不會有哪種狀態一統天下。因為宇宙能量守恆,所以宇宙怎麼會變得無序呢,只會是能量在不同狀態中轉換而已。

熵增,其實證明了我們人類認知的有限性。顏色,聲音等等,都是人類感知得出的結果。而事實是顏色只是波長,聲音只是振動頻率。王東嶽說我們要識別全部的信息,那個能量極其巨大。心經說:空中無色,無眼耳鼻舌身意,無受想行識。我們都被人類的意識所禁錮,都想要找出某種生存狀態下的意義。

一個組織系統,要避免熵增,意志不可缺,開放不可缺,生態思維不可缺。這些都需要對熵增原理的深入理解。所以華為的成功就是上述三種方式的最佳範例。

謝謝你能看完。

系統熵增更底層的原理(認知提升系列)

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