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宇宙中有沒有可能存在高熵的生命體?

2020-08-15知識

什麽叫高熵體?

這個是大劉整出的一個概念,把常見的熵這個概念,用科幻小說的形式講出來。大劉的【三體】是這樣來說的,低熵體就是更高級的生物(因為低熵體指文明生物,是「歌者」對文明的描述。但從實際上來說,不但是有文明的生物,只要是生物都符合低熵體的定義。)所以高熵體就相對的指非生命體。

熵的含義

熵源自希臘語 trope(變化),最早是來自物理學中的熱力學第二定理。

克勞修斯(1822—1888)最早創立了熵這個詞。1850年,28歲的德國物理學家克勞修斯總結了卡農等人對熱機研究的成果,提出了熱力學第二定律,他的表述是熱不能自動地從低溫物體流向高溫物體。

S=\frac{Q}{T}

\Delta S=\frac{\Delta Q}{ \Delta T }

S為 entropy(熵),「熵」的概念就這樣產生了。熵在宏觀上是指一切自發過程總是一步一步地向著平衡態變化的,同時,系統的熵也在一步一步地增大。當系統達到平衡態時,其熵便不再增加而達到最大,所以系統的熵越大,則說明它接近平衡態。

熵這個概念被引入中國是在1923年,普朗克來到中國,中國物理學家胡剛教授為其做轉譯。

首次將德文「 Entropie」譯為「熵」。

胡剛認為S為熱量與溫度之商,而且這個概念與火有關(象征著熱),於是在商字上加火旁,構成新的漢字「熵」。

「熵」於是從物理學中的基本概念進行了泛化。各種各樣的「熵」在各個學科裏似乎以指數形式增長。在各種不同學科中,產生了許多數不清和說不清的「熵」的概念,如:地理熵、氣象熵、生命系統熵、農業系統熵、社會熵、經濟熵文化熵、人體熵、精神熵、思維熵,以及泛系熵泛熵、超熵、廣義熵等等。

在物理學中「熵」受到無數大拿青睞。這裏有太多太多的諾獎得主。

這些聲名顯赫的科學巨匠包括 玻耳茲曼、愛因史坦 、愛丁頓、 薛丁格 、申農、維納、Beta朗菲、布里元、 普利高津 、哈肯……

從學科方面考慮,有嚴格定義的熵有物理學的熵與系統科學的熵。

系統科學是研究系統的結構與功能關系、演化和調控規律的科學,是一門新興的綜合性、交叉性學科。它以不同領域的復雜系統為研究物件,從系統和整體的角度,探討復雜系統的性質和演化規律,目的是揭示各種系統的共性以及演化過程中所遵循的共同規律,發展最佳化和調控系統的方法,並進而為系統科學在科學技術、社會、經濟、軍事、生物等領域的套用提供理論依據。

系統科學研究的內容很廣,一般有老三論之說。老三論一般狹義的系統科學一般是指Beta朗菲著作【一般系統論:基礎、發展和套用】中所提出的將"系統"的科學、 數學系統論、系統技術、系統哲學 三個方面歸納而成的學科體系。

新的系統科學研究得就更多了。廣義的系統科學包括系統論、消息理論、控制論、耗散結構論、協同學、突變論、運籌學、模糊數學、物元分析、泛系方法論、系統動力學、灰色系統論、系統工程學、電腦科學、人工智慧學、知識工程學、傳播學等一大批學科在內,是20世紀中葉以來發展最快的一大門綜合性科學。20世紀後期興起的相似論、現代機率論、超熵論、奇異吸引學及混沌理論、紊亂學、模糊邏輯學等,也將進入廣義系統科學並成為其重要內容。

在熵這個概念泛化的過程中,有4個關鍵節點。

1、克勞修斯等的熵增理論(平衡態,熱力學第二定理)

2、1872年,28歲的奧地利物理學家玻耳茲曼用統計物理方法構造了著名的玻耳茲曼熵運算式:

S= KlogD

其中K為玻耳茲曼常數,D為配容數,又稱熱力學機率。

波茲曼的熵,可以用混亂度來解釋,即越混亂熵越大。

3、普利高津的研究,普裏高津由於耗散結構理論的建立而獲得了1977年諾貝爾化學獎。他提出了最著名的耗散結構。他的貢獻非常的大。

普利高津的【從混沌到有序】一書所寫的前言中指出,普利高津關鍵論題之一就在於他對熵理論的「驚人的重新解釋」。而其耗散結構理論的一個基本的理論概念或概念對世界有著重要的影響。普利高津的熵理論包括「最小熵理論」和「超熵產生原理」,其中影響最廣的則是其「熵變公式」中的「負熵流說」。其熵變公式為ds=dis+des。即ds(熵的變化)可以分為dis(系統內部的「熵產生」)和des(系統與環境交換的「熵流」)兩部份。這公式的魅力之所在是它即可以解釋孤立系統即des=零時的系統狀況,又可以解釋開放系統的兩種可能性。

普利高津的「負熵流」導致有序,即「負熵成序」說引入中國後已成為甚為流行的理論,而其在世界學術界的影響也是空前的。

4、資訊熵

夏農於1948年研究通訊中的數學理論時,構造了一個數學函式(參見夏農熵公式)。他稱此函式為機率集P1………Pn的熵,也稱之為「資訊(熵)」。

上面一個方法是最常用的管理學科裏的方法,當然它不僅僅用到了管理學科裏,現在很多很熱門的諸如人工智慧、機器學習、預測模型等等運用熵權法是一個最基本、最簡單的內容。

同普利高津的概念相比,有根據資訊熵來求權重的熵權法,就有反向的 反熵權法。

宇宙中有沒有高熵的生命體?

這個問題取決於如何定義?

我的理解題目應該是問——有沒有高熵的生命體比低熵的生命體文明程度更高?

按照普利高津的定義或者前提假設是存在的。

其實人們的腦洞中,也一直有這種玩意。

我們所處的宇宙是一直膨脹的宇宙,即本身是膨脹的,熵增的宇宙。這個宇宙中是低熵生命體更具有文明性的。

如果存在一個平行時空,那麽就是高熵比低熵的生命體更有文明性。