面向未来的通识课-39熵增如何让你保持快速进步?
上节课呢我们了解了伤的概念,大家已经知道了一个东西里面包好的伤越多就代表它的内部越混乱。而且我们上节课也给大家提了一个问题啊,就是为什么放在路边的自行车会越放越旧而不是越变越新呢?我们说这个就跟商争定律有关。其实在生活中,我们有很多很多的自然现象都跟它有关,比如一个苹果切开后长期不吃它就会氧化,如果放得更久呢,他甚至还会腐烂。再比如,你的书桌长期没有收拾,它就变得越来越乱。你看,不可能说你的书桌从来不收拾,它就变得越来越整齐了。这些看起来再平常不过的现象,其实背后蕴含着极其深刻的物理学规律,它就是上升定律。这个上升定律呢也被称为热力学第二定律。它告诉我们,在封闭系统中,商会随着时间的推移而不断增加,整个系统的无序呈。
就会逐渐的增大,而且这个过程是不可能被反过来的,也就是说书桌不会自动变整洁,单车不会自动变得越来越新。要深刻理解上面这些现象背后的原因啊,我们得再理解一个新新概念,就是封闭系统。在物理学上啊,封闭系统有两个更加精确的定义,一个呢叫孤立系统,一个叫封闭系统。孤立系统呢就是一个跟外界没有能量和物质交换的系统,而封闭系统呢是没有物质交换,但有能量交换的系统。但这两个定义太复杂了,我们就把它化掉。在这个课程里面,我们先简单地把这两个概念统称为广义的封闭系统。反正呢就是有一个与外界隔绝的不交流的系统啊,可以用一个非常简单的模型来理解封闭系统,就这么一个容器,容器里面有空分子啊,分子呢分成左边和右边两边。
最开始的时候,假设空气分子全部集中在左边,那么随着时间的推移,分子会怎么活动呢?很好理解了,分子会逐渐逐渐的平均化,左边的分子会逐渐移到右边来。最终他们会形成这样一个状态,那关键你就来了,这个时候他们的伤是变大了还是变小了呢?我们来回忆一下伤的定义啊,因为它跟状态数成正比,那么后一种情况状态数明显是更多的,为什么呢?因为你想象一下啊,同样多的分子在两倍大的空间里,那他们是不是能够随机分布的位置就更多了呢?也就是说他们能够产生的可能的状态数就更多了,而状态数更多伤就更大了。你看在刚才这个封闭系统里面,随着时间现在推移,系统就会变得越来越无序……