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2021,逆熵者指南

量子学派  · 公众号  · 科学  · 2020-12-29 11:59

正文

1

叶芝的诗与科学:

《当你老了》


诗人叶芝写下著名的诗句 《当你老了》

当你年老,鬓斑,睡意昏沉,

在炉旁打盹时,取下这本书,

…………

多少人爱你风韵妩媚的时光,

爱你的美丽出自假意或真情,

但唯有一人爱你灵魂的至诚,

爱你渐衰的脸上愁苦的风霜;

炉里的火焰温暖明亮,带着淡淡的凄然,

为了枯萎熄灭的爱情,你喃喃低语。

…………

如果仔细阅读,这首诗描述的其实是一个“ 熵增 ”的场景。
炉子里的火,青春容颜,还有曾经的灼热爱情。

最终,所有的一切都会走向“ 寂灭 ”。
虽然诗人坚持说 爱你灵魂的至诚

但奈何谁也挡不住这 “熵增”的风霜




2

定律之上的定律:

熵增定律


如果科学世界有一条定律是永恒正确的,

那它就是 熵增定律

电磁理论 只是大一统理论的一部分,

相对论 可能有它的边界局限,

量子力学 还在摸索中艰难前进。

唯有熵增定律,这条超越一切定律的定律。

在许多科学家眼中, 熵理论是第一法则



什么是熵?熵的物理意义是 体系混乱程度的度量 ,熵增即在一个 孤立系统 里,它的混乱度会 不断增大

当熵达到最大值时,系统会出现严重混乱,最后 走向死亡


落叶永离,覆水难收;

死灰欲复燃,艰乎其力;

破镜愿重圆,翼也无端;

人生易老,返老还童只是幻想。


系统从有序趋于无序,从确定性走向不确定性

在熵达到极大值后归于沉寂。




3

2020是熵+++++的一年,

但并不是最坏的一年


2020,这是“ 熵增的平方 ”的一年,

各种 不确定性 充斥着整个世界。

新冠病毒 这个不可见的微生物,它只是携带了些许信息( RNA )。

可无声无息之间,却重创了这个世界。

全球已有近 160万人 死于新冠, 每9秒就新增1例死亡病例


印度蝗灾,美国地震,中国洪水。

大火 席卷澳大利亚丛林,袋鼠仓惶逃命,绵羊化为黑炭,蝙蝠涌入城区;

蝗虫 自索马里开始,在中东与南亚之间架起一条“侵蚀桥梁”,将亿万吨粮食一扫而尽;

菲律宾 火山爆发 ,火山灰夹杂闪电,并接连引发火山地震,宛如世界末日降临;

南极冰川融化 ,海平面上升,大片低洼陆地将被淹没;

…………



2020年,人类世界的混乱程度在增加。

世界变得更糟糕吗?是偶尔如此,还是一直如此?


536年,地球经历一次空前绝后的冰岛火山爆发,欧洲、亚洲和中东被笼罩在黑雾之中,开启了长达 至少10年的寒冬

1349年,黑死病爆发,欧洲 三分之一 的人因此丧命。

1816年,同样是源于火山爆发,全球夏天出现罕见低温,中国“六月飞霜”,被称为“ 无夏之年 ”。



紊乱与无序,是自然和历史的常态,变得更无序是其内在规律。

熵增定律,似乎不容辩驳。




4

逆熵而行的“麦克斯韦妖”


但人类中总有一些 抗争者 ,他们不相信这种 宿命

在他们看来, 熵增定律是堕落的渊薮

杰出的科学家们开始采取行动来破解宇宙“热寂”这一世界迷信。


电磁学大牛 麦克斯韦 相信自然界存在着 与熵增相拮抗的机制

1871年,他设计了一个假想的存在物——“ 麦克斯韦妖 ”。

在麦克斯韦设想的方案中,一个绝热容器被分成相等的两部分A和B,如下图所示,由麦克斯韦妖负责看守两部分之间的“ 暗门 ”,通过 观察分子运动速度 打开或关闭那扇“暗门” ,使得只有 快分子从A跑向B ,而 慢分子从B跑向A 。这样,它就 在不消耗功的情况下,B的温度提高,A的温度降低 ,从而与热力学第二定律发生了矛盾。


麦克斯韦妖实验图


纪律森严的物理帝国,麦克斯韦没有成功

但麦克斯韦的这场 伟大猜想 ,却加深了人类对于能量与信息之间的 本质关系的探索




5

2020,“逆熵者”继续前进


麦克斯韦的后继者们,这个时代的 科学家和研究人员 ,循着他的脚步,在浩瀚的时空中一点点探索真理。

面对巨大的不确定性,这些人一直在 逆熵而行


❶有些人将眼光投向 宇宙深处

中国优秀的航天科学家在 探索月球 ,带回 2KG土壤



❷有些人在 数学领域 中取得杰出成就

2020年,年轻的数学家证明了 微分几何学两大核心猜想


❸有些人在艰深的 微观世界 进一步探索

Google量子计算模拟了一个由两个氮原子和两个氢原子组成的二氮烯分子的异构化反应。这是用 量子在模拟量子 ,震撼人心的技术。
中国“ 九章 ”计算机问世,用200秒完成6亿年计算。


❹有些公司在 生物学+人工智能 方面孜孜不倦。

达摩院A.I.秒读新冠CT ,病症分析结果准确率达到 96%

AlphaFold从一个蛋白的氨基酸序列,推测出该蛋白的 三维结构 ,解决了困扰生物学家近半个世纪的 蛋白折叠问题



❺有些人在探寻 生命的边界

国际天文学家团队在金星大气层中探测到了生命的 “标记物”磷化氢 ,首次推测金星可能存在过生命。

美国佛蒙特大学和塔夫茨大学合作,用非洲爪蛙胚胎细胞重组成 Xenobots ,首个 活体机器人 诞生。

2020年3月, 首张人类细胞图谱公布 ,浙江大学团队测序70多万个细胞,揭示了一个 普适性的哺乳动物细胞命运决定机制



............


时间拨回一年前, 达摩院 发布“ 2020十大科技趋势 ”,预言 量子、A.I.、芯片、云 等科技,将掀起新一轮科技浪潮。


2020年,这群人类的“ 逆熵者 ”,身体力行地证明了这一浪潮: 即便是一小步,也是接近真理的进步




6

2021,以负熵为食


2021,熵增不会停止,我们需要 更多“逆熵”的出现


12月28日,达摩院发布“ 2021十大科技趋势 ”。这其中既包括物理世界基础研究突破带来的“ 原子动能 ”,又囊括数字世界中发生的“ 比特跃迁 ”,还涉及科技进步对生活模式的改变即“ 场景变革 ”。








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