熵增定律：一切问题的底层规律
熵增定律：一切问题的底层规律
文：何圣君 王怡 来源：《熵增定律》
01
万物演化的终极规律
为什么滚烫的开水一倒入玻璃杯中，白色的雾气在杯口会稍纵即逝？
不到15分钟，开水会变成温水，然后逐渐与室温趋同？
为什么一部手机、一台电脑，随着使用时长的累积，存储设备里的碎片信息会越来越多，系统越来越卡，散热越来越差？
为什么很多人总是感到睡懒觉容易，早起很难；吃美食长胖容易，减肥很难；玩游戏、刷短视频容易，自律很难？
为什么创业时人人都充满激情，但从成熟期开始，制度流程开始变得僵化，科层制度开始变得官僚，反应速度也变得越来越慢？
能够解释以上问题的，正是熵增定律。它诠释了宇宙最终极的、亘古不变的底层规律。理解这个底层规律，人们就有机会找到破解之道来对抗熵增。
在学习如何对抗熵增之前，我们首先需要理解熵到底是什么。我们学过物理，知道宇宙中的任何物体都处于运动状态。
运动产生了能量，而能量又可以以动能、势能、化学能等多种形式存在，并且还可以随时转换。
不同形式的能量在传递和转换的过程中遵循着守恒的定律，这就是能量守恒定律，又被称为热力学第一定律。
但除了能量之外，物体内部的分子也会不断震动，震动频率的大小需要有一个指标来衡量，这个指标就是“熵”。
熵，英语是entropy，希腊语为entropia。在希腊语中，entropia的意思是“内在”，“熵”来自热力学第二定律，“熵”的本质是一个系统“内在的混乱程度”。
比如你打开煤气，加热一壶水，水烧开了，但煤气从化学能转化为热能的过程中，并非100%都进行了转化，一部分热能传递给了周围的空气，并消散在宇宙之中。而这部分的能量不可逆，永远无法再次被利用，并且永远在增加。
熵增表示一个系统从相对有序的状态向相对无序的状态的演变。而“负熵”与熵增的概念相反，是系统从无序向有序演变的趋势。
比如绿色植物在太阳光的照耀下，将太阳能转化成生物能；种子发芽生长，开出花朵；蔬菜成长、成熟，结出果实等都是负熵。
那什么是“熵增定律”呢？“熵增定律”是对热力学第二定律的一种表述方式。
简单地说，熵增定律是指一个孤立系统，即非活的系统如果被独立开来，又或者把它放置到一个均匀的环境中去，环境中的所有运动都会因为摩擦力的存在而在极为有限的时间里停下来。
水从高处流到低处，电流从高势能流向低势能，各种势能都会消失；高温也会变为低温并达到平衡。最终，整个系统会退化为死气沉沉、毫无生气的一团物质。
这种状态将永久不会改变，人们再也无法观察到系统中的任何变化，因为它已经归于死寂。
熵增定律在许多人看来是十分消极、无奈的定律，虽然没人能逃过熵增定律，但高手懂得如何对抗它。
熵增定律有效需要同时满足两个条件，缺一不可：一个是没有外力做功，另一个是孤立系统。因此，如果有外力做功和系统开放，就能对抗熵增，实现负熵。
02
克劳修斯的发现
1824年，法国工程师卡诺（Carnot's theorem）提出了热力学中的卡诺定理，卡诺定理指出各种利用内能做功的机械（热机），比如内燃机、蒸汽机等最大热效率只和它们的高温热源与低温热源有关。
之后，鲁道夫·克劳修斯（Rudolf Julius Emanuel Clausius）在此基础上对热功转换的问题进行了更深入地研究，克劳修斯敏锐地发现了卡诺定理内部存在不和谐，他承认了卡诺定理中有关“热产生功必然伴随热向冷传递”的结论，但否认了“热的量不发生变化”的断言。
1850年，克劳修斯正式发表的论文《论热的动力以及由此推出关于热本身的定律》中提出：除了能量守恒定律之外，另外需要补充一条定律，即：没有某动力的消耗或其他变化，不可能使热从低温转移到高温。该定律被后世称为热力学第二定律。
1851年，开尔文（Kelvins）提出了热力学第二定律的另一种表述方式：不可能制成一种循环动作的热机，从单一热源取热，使之完全变为功而不引起其他变化。
1854年，克劳修斯又发表了论文《力学的热理论的第二定律的另一种形式》，不仅用数学公式表述了可逆过程中的热力学第二定律，而且还首次引入了“熵”的参态量。
1865年，克劳修斯发表论文《力学的热理论的主要方程之便于应用的形式》，正式把这一参态量命名为“熵”，并且证明了在任何孤立系统中，系统熵的总和永不减少。自此，熵增定律正式被发现。
同时，关于熵增定律还有一个推论叫作“热寂说”，该项推论假设宇宙是一个孤立系统，因此宇宙中的熵会趋于极大，并最终达到热平衡状态。也就是说，宇宙中每个地方的温度都相等。
由于这项推论涉及宇宙未来和人类命运的重大问题，所以引起了哲学界和科学界持续100多年的争论。那么，“热寂说”到底是否正确？宇宙最终是否会归于熵死呢？
爱因斯坦的相对论发表后，人们开始意识到，任何物理定律都有它的适用范围，比如牛顿定律只在宏观、低速、弱引力场适用。因此熵增定律也有它的适用范围，只是可能由于时代的限制、认知的局限，暂时还没有找到而已。
同时，正如前面说的，熵增定律的成立是有前提条件的，孤立系统和没有外力做功缺一不可。到了20世纪70年代，宇宙大爆炸理论逐渐获得了哈勃红移、氦元素丰度和3K微波背景辐射这三个强有力的直接证据支撑。因此，宇宙是否是个孤立系统就受到了前所未有的质疑。
另外，宇宙大爆炸理论认为，宇宙膨胀的根本原因是引力作用，而有引力作用下的热力学和无引力作用下的热力学得出的结论完全不同。换句话说，在引力起决定作用的体系中，本质上不存在热力学意义上的热平衡状态，宇宙是不稳定的状态。
当然，这是19世纪的克劳修斯不可能想象到的外在条件。因此，困扰着人类的百年梦魇终于被打破了，科学界爆发出了一阵欢呼：“热寂说”这沉重的一页，终于被翻过去了！
熵增定律为物理学奠定了基石，同时还带给企业和个人以启示，为无数人提升认知指出了努力的方向。提出这条重要定律的克劳修斯到底是个什么样的人呢？
1822年1月2日，克劳修斯出生在普鲁士的克斯林（今波兰科沙林）的一个贫寒之家，父亲创办了一所不太挣钱的私人学校，这给克劳修斯的小学教育带来了方便。克劳修斯在斯特汀中学求学。
1840年，克劳修斯考入柏林大学，虽然他对历史学产生过浓厚的兴趣，但最终还是选择了物理与数学。1847年，他在成立于15世纪的国立哈雷大学继续深造，并获得了主修数学和物理的哲学博士学位。
1850年，刚步入社会的克劳修斯发表了关于熵增定律的论文，柏林皇家炮兵工程学院立刻向他伸出了橄榄枝。1855年，克劳修斯就担任苏黎世工业大学教授，讲授物理学。
1865年，43岁的克劳修斯当选为法国科学院院士。一年后，出任德意志帝国维尔茨堡大学教授。1868年当选为英国皇家学会会长，次年任波恩大学教授。
1870年，普法战争爆发，48岁的克劳修斯带领一个学生救护小队参战，膝盖不幸受了重伤，虽然因此被授予象征德意志民族铁十字勋章这一莫大的荣耀，但留下了长久的伤痛。
这使克劳修斯减少了物理学的教学；5年后，克劳修斯痛失爱妻，留下的6个孩子需要他独自抚养。
1888年8月24日，为人类物理学做出杰出贡献的克劳修斯去世，享年64岁。克劳修斯在1865年使用过两句名言——“宇宙的能量是恒定的”；“宇宙的熵趋向一个最大值”，在自然科学界、哲学界被永远铭记。人们为了纪念他，还将月球上的一座环形山命名为克劳修斯环形山。
03
对抗熵增的两条路径
华为、亚马逊、谷歌等大企业都是通过持续做功、保持开放系统，成功对抗熵增的典范。那么个人在面对熵增定律时，又应该如何行动才能避免陷入熵死的状态呢？答案是：建立耗散结构和避免路径依赖。
什么是耗散结构？耗散结构是由化学家普利高津提出的一个理论，是一个远离平衡态的开放系统。换言之，如果一个人处于持续不平衡或者不均匀的状态中，他就不会陷入熵死的状态。耗散结构是一种型，它的本质依旧是外力持续做功。
任正非曾打过一个比方，一个人如果每天都跑步去锻炼身体，这就是一种典型的耗散结构。因为身体的能量通过跑步耗散，吃下去的蛋白质就能转化为肌肉，血液循环会更快；能量消耗了，诸如糖尿病、肥胖症等会逐渐消失，这个人的身材也会变得更苗条。这就是一个最简单的耗散结构。
同样地，一个人如果不停地突破自己的舒适区，通过学习、输出和使用他所学到的知识和技能也是一种耗散结构。因为在输出和使用知识或技能的时候，这些学识、认知、技能会逐步内化为个人的行为和习惯，帮助他跃迁到更高的认知层级，拥有更美好的人生。
除了建立耗散结构，个人还应当避免路径依赖。路径依赖类似于物理学中的惯性，是指一旦进入某个路径，就可能对这个路径产生依赖。这是一个不断自我强化的过程，不能让人轻易走出来。使“路径依赖”理论声名远扬的学者是道格拉斯·诺斯，他因此获得了1993年的诺贝尔经济学奖。
和“耗散结构”相似，路径依赖也是一种型。路径依赖的本质是封闭，在原有的系统里不停地循环。而避免路径依赖则要求个人找到原有系统以外的路径。在找寻新路径的过程中，必然需要突破原有的系统，到一个更大、更开放的系统中去探路。
比如20世纪80年代，在中国，出租车司机是一个很赚钱的职业，普通工人月收入只有几十元，而出租车司机每月可以挣到1000元以上。
但30多年过去了，会开车的人越来越多，当年20多岁的司机如果陷入路径依赖中，还在以开出租车谋生，他的情况就会每况愈下；而有的年轻司机在二十世纪八九十年代赚了第一桶金，然后用这第一桶金在其他赛道上寻找新的路径（比如20世纪90年代末买房，之后在淘宝创业，再后来做价值投资），那么他可能就会和还在做出租车司机的人拥有截然不同的人生。
真实世界是非连续性的，这个世界唯一不变的就是一切随时都在改变。因此，一个人如果能避免路径依赖，他也能克服熵增，实现负熵，一次又一次地进入新的开放系统，闯出下一条路径。
04
最好的状态：精神负熵
我们已经知道，负熵是一种好的状态，是系统从无序变为有序的过程。那什么是精神负熵呢？在介绍精神负熵之前，我们先来说说精神熵。
匈牙利心理学家契克森·米哈里把因资讯对意识的目标构成威胁而造成的失序状态定义为“精神熵”（phychic entropy）。精神熵会导致自我解体，令人的效率大打折扣，如果这种情况持续很久，会对自我造成十分严重的损害，让人无法集中注意力实现任何目标。
不过，资讯是否会对人产生精神熵和自我对这些素材如何理解有关。米哈里举了一个股市下跌的例子，认为这个消息会让银行家很担忧，但对异议分子来说却可能是个振奋人心的好消息。
虽然一条新资讯有可能会让人不得不付出心力去应付，造成意识上的失序；但同时也有可能会强化人们的目标，激发出个人更多的精神能量。
与此同时，米哈里还提出了一个精神熵的反面概念，即精神负熵。它是一种对正在进行的活动和所在情景的完全投入和集中，是人们过于沉浸在一项活动中而完全忽略了身边一切事物的状态。
精神负熵是内在动机的最佳形式，在这种状态下，人们会完全沉浸在他所做的事情当中。
我国社会学专家、北京大学社会系教授郑(和)也(谐)夫曾经将精神负熵总结为：一个人注意力全情投入，他有一个愿意为之付出的目标；有即时回馈；因为全身心关注目标，忘记、屏蔽了其他日常琐事，进入了忘我的境界。
专注是产生精神负熵的关键因素。虽然人们凭直觉认为，专注、全神贯注可能需要大量消耗精力，但米哈里通过实验证明，在精神负熵状态下反而能减轻脑力负担。
另外，想要获得精神负熵，个人专注的这件事情还必须要有一定的挑战性，而且这挑战难度既不能太大，否则会让人焦虑；也不能太弱，否则又可能让人无聊。
只有在你专注的事情的难度恰如其分时，精神负熵才会出现。比如一位游泳健将挑战横渡英吉利海峡，下象棋时棋逢对手，弹一首新练的钢琴曲，这些都可能让人获得精神负熵。
有人把这种体验描述成“好像漂浮起来”，或者是“一股洪流带着我”，这种体验让人的意识感到井然有序。因此，精神负熵还有一个名称——心流。
05
11个熵减法则
11个熵减法则，让你轻松应对充满麻烦的人生。
1. 要做到熵减，把无序变成有序就需要消耗能量；只有不断有系统外的“外力做功”，不断地降维输入能量，那么结局才会大为不同！这就是对于“熵增定律”的一种认知。
2. 清华大学科学史系主任吴国盛甚至说：“如果物理学只留一条定律，我会留熵增定律。”可见，理解“熵增定律”对一个组织来讲是多么重要。
3. 个人如果能理解熵增定律，如果能合理使用一些与熵增定律相关的定律和法则，那么就有机会从原有的人生系统里跳出来，获取系统之外的能量。
4. 改变的本质，其实是创造新经验，用新经验代替旧经验。创造新经验需要通过新的方法，获得新的反馈、新的强化，并切身体验它。
5. 除了环境，还有另一个重要因素会对人产生影响，这个重要因素是什么呢？答案是：对熵增定律的理解。
6. 真实世界是非连续性的，这个世界唯一不变的就是一切随时都在改变。因此，一个人如果能避免路径依赖，他也能克服熵增，实现负熵，一次又一次地进入新的开放系统，闯出下一条路径。
7. 想要获得精神负熵，个人专注的这件事情还必须要有一定的挑战性，而且这挑战难度既不能太大，否则会让人焦虑；也不能太弱，否则又可能让人无聊。只有在你专注的事情的难度恰如其分时，精神负熵才会出现。
8. 一个人如果不停地突破自己的舒适区，通过学习、输出和使用他所学到的知识和技能也是一种耗散结构。因为在输出和使用知识或技能的时候，这些学识、认知、技能会逐步内化为个人的行为和习惯，帮助他跃迁到更高的认知层级，拥有更美好的人生。
9. 在找寻新路径的过程中，必然需要突破原有的系统，到一个更大、更开放的系统中去探路。
10. 想要在现实生活中激发起他人或者自己的内在动机，我们也有路径可寻，即给予自主权、设计胜任感以及引导社交关联。
11. 找到自己一直愿意做的一件事，奉行长期主义。也就是可以每天、每周持续做这件事情，每天的任务量不必太多，但一直坚持，从不停下。
一切问题的底层规律，万物演化的终极规律。
所有事物都在向着无序和混乱发展。
11个熵减法则，让你轻松应对充满麻烦的人生。
内附精美熵增定律原创插画。