前言
原文链接:https://fs.blog/2018/11/entropy/
本文是自娱自乐的译文——《与熵战斗:整理我们生活中的混乱》
熵的发现
熵的定义归因于Rudolf Clausius(1822-1888),一名德国数学家和物理学家。
说归因,是因为最早发现这个热力学效应的是一名年轻的法国工程师Sadi Carnot(1796-1832),然而,在当时这个概念对人们来说太过陌生,并没有造成多大影响。Clausius没有注意到Carnot的工作,但却产生了同样的想法。
Clausius 研究做功中的热力转换。他发现热会从高温体传向低温体。这就是为什么放得越久,你的咖啡将会冷掉——咖啡中的热量流向了房间的空气中。这个过程是自然发生的。但是如果你想要加热冷水来制作一杯咖啡,你就需要做功——你需要一个能量源来加热冷水。
这个想法导出了Clausius对热力学第二定律的陈述:如果不引起周围环境变化的话,热量无法从低温物体流向高温物体。
Clausius 还注意到加热装置以一种出乎意料的方式在工作:只有小部分的能量被转化为实功。大自然仿佛在收税一般。迷惑中的科学家们问道:”剩余的热量去哪儿了?为什么会这样?”
Clausius通过观察蒸汽机并计算它扩散出和留在系统内的能量来解决了这个谜题。在《热的机械原理》一书中,Clausius解释了他的发现:
任何一个不可逆的变化都伴随着一个无法补偿的转化。 我提出称这个无法补偿的能量S为物体的熵…我故意创造了这个和能量energy有些相似的单词:entropy 在我自己版本的热力学的第二定律中,声称自然界中发生的一切转换可能都朝一个确定的方向进行,我假设这个方向为正,即对转换的物体自己来说,不需要补偿的方向。宇宙的总体情况一定总是朝着这个首要方向变化,因此宇宙一定在不停地逼近一个极限状态。 因此对任何一个物体来说,都有两个量来描述自身——热量的转换值(输入能量转换为实功的大小)和热量的耗散值(分离或分解),这两者之和构成了它们的熵。
Clausius以一个简单的术语来总结熵的概念:
宇宙的总能量是一个恒定值,宇宙的熵总是在增大。
熵与时间
“在时间尺度上,是混乱程度或者熵的增加区别出过去和未来。”—— 霍金,《时间简史》
熵是几个为数不多的能证明时间存在的概念。
考虑到时间的不对称性和只朝一个方向前进,人们称其为“时间之箭”。
这是一个不可逆的过程,在其中熵持续增加。
在1927年天文学家Arthur Eddington 倡导时间之箭的概念,他写道:
让我们随意地画一个箭头。如果沿着这个箭头,我们发现这个世界越来越多的不确定性,那么这个箭头便朝向未来;如果不确定因素减少了,那么这个箭头朝向的是过去。这是物理学唯一清晰的判定。
在BBC2制作的《宇宙的奇迹》的一节中,物理学家Brian Cox 解释道:
时间之箭指出流逝的每一刻,万物改变。而一旦这些改变发生,便再也不是未完成的状态。 永恒的改变是身而为人的基本。我们都随着年岁增长老去——人们出生、成长和死亡。我认为这正是我们生命欢乐与悲伤的一部分,但放眼宇宙,这些宏大的史诗级的循环是永恒的,他们从未改变。这便是我们的错觉,看啊,对宇宙中的生命而言,如我们人类的生活,所有的事情都在发生不可逆转的改变。
在他的剧目Arcadia中,Tom Stoppard使用了一个新的隐喻来描述自然界熵的不可逆:
Septimus,当你搅拌你的米布丁时,这一勺旋转的果酱好像是在我的星图上留下了流星般的红色尾迹。但是如果你再反方向旋转,果酱却不能再聚拢如初了。事实上,布丁将不会再重新变得像以前一样粉粉嫩嫩的了。难道你不认为这很奇怪吗?
商学和经济学中的熵
作为一个工商管理专业的学生,我知道组织机构也像任何生命一样遵循严格且不可避免的进化论。一个组织存在越久,就越容易制造出一些使它自己变得效率低下的限制。它会到达一种全然自恋的混乱状态。只有足够非同寻常的人才能真正做出一些事,每当他们做事时他们都会在这过程中违反好些规定。 ——《沙漠入口》 Roger Zelazny
大多数商业都会失败——有80%在创业开始的前18个月就失败了。理解这个现象的一个途径是将它和熵类比。
熵本质上是一种概率的思想:对每一种可能“有用且有序的”分子状态,这里有更多可能的无序状态
。正如能量总是趋向更混乱的状态,总体上看商业和组织也是如此。重构分子——或者说商业体系和人,以达到一种有序的状态需要注入外部的能量。
让我们想象这样创办一家公司,用错误但却雄心勃勃的目标将20个人聚集在办公室里,并且没有更长远的领导。我们告诉他们只要他们在这里工作,我们就会支付薪水。两个月后我们回来发现其中有五个人辞职了,五个人在睡觉,另外10个人对产生的一系列问题束手无策。这些雇员当然没有朝向他们设立的目标靠近一点点,整个企业几乎分崩离析。
这让我们想起熵的一个特性:要想取得进步,每一件事都需要以一种清晰确定的方式被安排执行。那么我们就不得不注入能量来确保一个有序的状态。
当然,这不是一个完美的类比:我们不得不考虑在很多系统中会发生的自组织现象,包括人力资源。设立了一个足够宏大的目标,一个足够优秀的团队和正确的激励方式,也许这个组织不需要那么多来自外界的约束——他们可以自己管理自己。
事实上,在不同时期的模型看起来都有用。任何创业公司的企业家,只要待得足够能看到一家公司是如何以一些出人意料的方式存活下来的都会明白这个道理。企业所需的辛勤的管理是会变化的。在物理中,熵是一个定律;在社会系统中,它只不过是一种趋势——当然很肯定的是,是一种强烈的趋势。
熵定律出现在商业中的方方面面。雇员可能会忘记训练,失去热情,走捷径,忽视规则。设备可能会出故障,失效或者被不正当使用。产品可能会过时或者被更少地需要。即使是最好的计划也无法避免熵定律决定的趋向混乱。
成功的商业投资时间和金钱来最小化熵。例如,他们回提供定期的职员培训,建立良好的项目汇报体系、监查机制、详尽的存档机制并且监控那些成功和失败的案例。少了任何一步都将意味着几乎不可避免的问题和潜在的收益损失。没有这些必需的付出,一家企业将会抵达熵最大的境地:破产。
幸运的是,不像热力学系统,企业可以反转熵的影响,但必须在创造力和控制力之间保持平衡。雇员的自治权过少将会导致他们失去兴趣,而放权太多则会导致一些糟糕的决策。
社会学中的熵(不想翻译了哈哈)
日常生活中的熵
熵在我们的日常生活中无处不在。每一件事都朝向失序发展。生活似乎总是变得复杂。
曾经整洁的房间变得杂乱和布满灰尘。牢固的关系变得脆弱以致终结。紧致年轻的皮肤出现皱纹,头发变得花白。复杂的技术被遗忘。建筑物也随着砖墙出现裂缝,油漆脱落,瓦片松动而破败。
熵是一个重要的心理模型,它运用于我们生活的方方面面。即使我们尝试着忽视它,结果只会是让某些方面彻底崩盘。真实地了解熵会让我们看待这个世界的方式产生极大的改变。忽视它是导致我们许多致命错误和
失败的原因。我们不能期望事物按照我们放置那样一成不变。要保持我们的健康,维系关系,保持事业、技能、知识的发展,保持社交和财产就需要我们付出无尽的努力和保持警惕。失序不是错误,它是我们的默认设置。整洁有序才是人为的结果,也是暂时的。
这看起来是否有些悲观和无意义?不是的。
设想一个没有熵的世界——每样事物都在我们让其处在的位置,没有人变老和生病,没有事物会出故障和失败,一切都停留在原始的状态。可以说,那也将是一个失去创造力的世界,一个缺乏热情也并不渴求进步的世界。
很多人将为下一代改善世界作为他们的目标。他们举行抗议活动,制定新的法律,创造新的科技规范,致力于缓解贫困以及追求其他高尚的目标。我们每一个人都用自己的力量在减轻这个世界的混乱。熵的存在让我们保持警惕。
心理模型十分强大,因为它们让我们将身边的混乱赋予意义。它们为我们提供理解这个混乱世界的捷径,并且让我们练习在一定程度上控制无序。
问题的核心不是我们能否避免熵(我们不能),而是我们如何遏制、控制它,如何与它共处并理解它。正如我们在本文开头所言,熵无处不在。现在可能就是该修正雇员或者同事犯下的错误、整理你杂乱的书桌、加热你冷掉的咖啡的时候了。
我如何才能用熵来获得优势?
这就是事情变得有趣的地方了。
无论你是在创办一家企业或是想要为你的组织带来一些变化,将熵作为一个心理模型来理解其抽象含义将会帮助你更有效地达成你的目的。
因为事物总是自然地趋向混乱,我们可以控制自己来达到稳定。有两种形式的稳定:主动的和被动的。想象一艘船,如果这艘船制造精良的话,可以无需干预就能抵挡暴风雨。这是被动稳定。相反,一艘战舰,需要的是主动的稳定。如果不主动调整机翼的话,一架飞机不能飞行超过几秒。这样的调整由软件控制,发生在瞬息之间。这里没有固有的稳定:如果你断掉电源,飞机就会坠落。
当人们弄混了这两种形式的稳定时就会陷入困境。例如,维持亲密关系需要关心和照顾。如果你认为你的亲密关系是被动稳定的,那么你终会因一纸离婚协议而清醒。你的房子也不是被动稳定的。如果你不定期打扫的话,它只会变得越来越脏乱。
自己的思考
熵的定律告诉我们什么呢?万事万物的本质就是朝着混乱发展,保持一个整洁有序的状态需要持续的付出努力和保持警惕。而这是生活的意义。
一方面,我们不用介怀为什么自己总是会有一些“混乱”的想法,例如变得堕落松散,这就是自然界的设定。另一方面,觉察到自然的熵增过程,是提示我们自己应该施加外力来维持自身的秩序的时候了!
熵增的确是不可抗力,然而对抗才是生命呈现的方式。
