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宇宙中有没有可能存在高熵的生命体?

2020-08-15知识

什么叫高熵体?

这个是大刘整出的一个概念,把常见的熵这个概念,用科幻小说的形式讲出来。大刘的【三体】是这样来说的,低熵体就是更高级的生物(因为低熵体指文明生物,是「歌者」对文明的描述。但从实际上来说,不但是有文明的生物,只要是生物都符合低熵体的定义。)所以高熵体就相对的指非生命体。

熵的含义

熵源自希腊语 trope(变化),最早是来自物理学中的热力学第二定理。

克劳修斯(1822—1888)最早创立了熵这个词。1850年,28岁的德国物理学家克劳修斯总结了卡诺等人对热机研究的成果,提出了热力学第二定律,他的表述是热不能自动地从低温物体流向高温物体。

S=\frac{Q}{T}

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

S为 entropy(熵),「熵」的概念就这样产生了。熵在宏观上是指一切自发过程总是一步一步地向着平衡态变化的,同时,系统的熵也在一步一步地增大。当系统达到平衡态时,其熵便不再增加而达到最大,所以系统的熵越大,则说明它接近平衡态。

熵这个概念被引入中国是在1923年,普朗克来到中国,我国物理学家胡刚教授为其做翻译。

首次将德文「 Entropie」译为「熵」。

胡刚认为S为热量与温度之商,而且这个概念与火有关(象征着热),于是在商字上加火旁,构成新的汉字「熵」。

「熵」于是从物理学中的基本概念进行了泛化。各种各样的「熵」在各个学科里似乎以指数形式增长。在各种不同学科中,产生了许多数不清和说不清的「熵」的概念,如:地理熵、气象熵、生命系统熵、农业系统熵、社会熵、经济熵文化熵、人体熵、精神熵、思维熵,以及泛系熵泛熵、超熵、广义熵等等。

在物理学中「熵」受到无数大拿青睐。这里有太多太多的诺奖得主。

这些声名显赫的科学巨匠包括 玻耳兹曼、爱因斯坦 、爱丁顿、 薛定谔 、申农、维纳、贝塔朗菲、布里渊、 普利高津 、哈肯……

从学科方面考虑,有严格定义的熵有物理学的熵与系统科学的熵。

系统科学是研究系统的结构与功能关系、演化和调控规律的科学,是一门新兴的综合性、交叉性学科。它以不同领域的复杂系统为研究对象,从系统和整体的角度,探讨复杂系统的性质和演化规律,目的是揭示各种系统的共性以及演化过程中所遵循的共同规律,发展优化和调控系统的方法,并进而为系统科学在科学技术、社会、经济、军事、生物等领域的应用提供理论依据。

系统科学研究的内容很广,一般有老三论之说。老三论一般狭义的系统科学一般是指贝塔朗菲著作【一般系统论:基础、发展和应用】中所提出的将"系统"的科学、 数学系统论、系统技术、系统哲学 三个方面归纳而成的学科体系。

新的系统科学研究得就更多了。广义的系统科学包括系统论、信息论、控制论、耗散结构论、协同学、突变论、运筹学、模糊数学、物元分析、泛系方法论、系统动力学、灰色系统论、系统工程学、计算机科学、人工智能学、知识工程学、传播学等一大批学科在内,是20世纪中叶以来发展最快的一大门综合性科学。20世纪后期兴起的相似论、现代概率论、超熵论、奇异吸引学及混沌理论、紊乱学、模糊逻辑学等,也将进入广义系统科学并成为其重要内容。

在熵这个概念泛化的过程中,有4个关键节点。

1、克劳修斯等的熵增理论(平衡态,热力学第二定理)

2、1872年,28岁的奥地利物理学家玻耳兹曼用统计物理方法构造了著名的玻耳兹曼熵表达式:

S= KlogD

其中K为玻耳兹曼常数,D为配容数,又称热力学几率。

玻尔兹曼的熵,可以用混乱度来解释,即越混乱熵越大。

3、普利高津的研究,普里高津由于耗散结构理论的建立而获得了1977年诺贝尔化学奖。他提出了最著名的耗散结构。他的贡献非常的大。

普利高津的【从混沌到有序】一书所写的前言中指出,普利高津关键论题之一就在于他对熵理论的「惊人的重新解释」。而其耗散结构理论的一个基本的理论概念或概念对世界有着重要的影响。普利高津的熵理论包括「最小熵理论」和「超熵产生原理」,其中影响最广的则是其「熵变公式」中的「负熵流说」。其熵变公式为ds=dis+des。即ds(熵的变化)可以分为dis(系统内部的「熵产生」)和des(系统与环境交换的「熵流」)两部分。这公式的魅力之所在是它即可以解释孤立系统即des=零时的系统状况,又可以解释开放系统的两种可能性。

普利高津的「负熵流」导致有序,即「负熵成序」说引入我国后已成为甚为流行的理论,而其在世界学术界的影响也是空前的。

4、信息熵

香农于1948年研究通讯中的数学理论时,构造了一个数学函数(参见香农熵公式)。他称此函数为概率集P1………Pn的熵,也称之为「信息(熵)」。

上面一个方法是最常用的管理学科里的方法,当然它不仅仅用到了管理学科里,现在很多很热门的诸如人工智能、机器学习、预测模型等等运用熵权法是一个最基本、最简单的内容。

同普利高津的概念相比,有根据信息熵来求权重的熵权法,就有反向的 反熵权法。

宇宙中有没有高熵的生命体?

这个问题取决于如何定义?

我的理解题目应该是问——有没有高熵的生命体比低熵的生命体文明程度更高?

按照普利高津的定义或者前提假设是存在的。

其实人们的脑洞中,也一直有这种玩意。

我们所处的宇宙是一直膨胀的宇宙,即本身是膨胀的,熵增的宇宙。这个宇宙中是低熵生命体更具有文明性的。

如果存在一个平行时空,那么就是高熵比低熵的生命体更有文明性。