圖上的公式,是克勞修斯版本的熱力學第二定律公式,也就是熵(entropy)的公式。
熵是個不好理解的物理概念,你可能在電影「天能」中聽過「逆熵」,或某位市長曾經說過:「最低能量,最大亂度,是宇宙運行的方向。」
但要 A 編說的話,熵就是:「錢包裡的錢錢沒有不見,只是變成你喜歡的形狀。」
可被利用的能量會自然(或人為)轉換成其他形式,像是燃燒石油驅動汽車,或是太陽核融合反應發出的光與熱。這些轉換後的能量,並無法自動變回使用前的狀態。(你各位阿,即便能量守恆也別想什麼永動機)
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如果錢包裡的錢錢都變成你喜歡的形狀,之後就只能吃土了。那宇宙中可被利用的能量都被轉化光了,會怎樣呢?
當然是「整個宇宙都要吃土」啦!這種宇宙結局稱為「熱寂說」,是其中一種「可能」的結局。
為什麼說「可能」?如果宇宙跟我一樣是個上班族,會去其他地方工作賺錢,那討論吃土就沒有意義。用物理的語境來說,必須確認宇宙是「孤立系統」,才有討論熱寂說的意義。(不然可以從其他地方搬能量進來)
而目前,宇宙是否為孤立系統,仍是一個有待討論的議題。
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#貼圖使用說明
所以,在使用這張「我就爛」貼圖前,請先檢查自己是否是「孤立系統」,確認自己「足夠邊緣」,沒爹娘沒朋友沒工作,才能正確地使用這張「我就爛」貼圖喔!
(並沒有,當你想擺爛就盡量用吧!沒人在意背後的物理意義。)
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好消息好消息~泛科學出貼圖啦🎉🎉
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#不是愚人節
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參考資料:
Wikipedia《熱寂說》、《孤立系統》、《熵》
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延伸閱讀:
既然「最大亂度」是宇宙運行終點,為什麼還要整理房間?
https://pansci.asia/archives/154169
《天能》裡那些有點難的物理學:一個「逆熵」的世界為何不合理?
https://pansci.asia/archives/190653
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2018 年 3 月 14 日,英國天文與理論物理學家霍金(Stephen William Hawking,1942 年 1 月 8 日至 2018 年 3 月 14 日)逝世。順便一提,雖然一年中的每一天都有無數的名人誕生和逝世,但是 3 月 14 日是個非常特別的日子,因為和霍金同等級,甚至更高等級的人物,發現相對論的愛因斯坦(1879.3.14-1955)、馬克思主義的奠基者卡爾馬克思(Karl Marx 1818-1883.3.14),都在這一天生或死。
馬克思的共產主義迄今依舊影響全世界的人們,是票選 19 世紀影響世界最深遠的人物,而愛因斯坦則是《TIME》雜誌票選影響 20 世紀人類最深遠的人物榜首,同樣身為 20 世紀最偉大的物理學者霍金逝世於 3 月 14 日,不能不說是上帝在冥冥之中自有安排。
為了紀念霍金逝世一週年,英國皇家製幣局推出霍金的 50 便士紀念硬幣。由設計師 Edwina Ellis 設計,他從霍金最出名關於黑洞的研究中發揮靈感,將整枚硬幣設計成黑洞的條紋形狀,正如霍金所說的:黑洞連光都逃不出去,但黑洞並不是全黑的,在黑洞視界以外的觀察者無法利用任何物理方法獲得事件視界以內的任何事件的資訊,或者受到事件視界以內事件的影響,這或許也成為設計的靈感。
另外,硬幣上方刻印著 「S=kc3A/4ħG」為黑洞熱力學中的黑洞熵視界面積公式。其中,「ħ」為普朗克常數(h)除以2π,c 是光速,k 是玻耳兹曼常數,G 為牛頓引力常數,霍金用這個公式來說明:黑洞輻射乃是一種量子效應,更讓廣義相對論和熱力學、量子力學結合在一起。
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「我做的研究就是最大熵模型的算法,這個算法背後是一大堆數學公式。如果直接推導數學公式,聽眾就走光了。因此為了給大家講明白這個道理,我每次去做報告的時候,會隨身帶兩個骰子。
在做報告時,我會先拿出第一個骰子擲一下,問聽眾五點那個面朝上的概率是多少?所有人都說是1/6,因為各個面朝上的概率是相等的。這種猜測當然是對的。
我隨後又問聽眾們為什麼猜1/6,而不是1/2或者1/10?大家都回答說,因為對這個骰子一無所知,只好假定它每一個面朝上的概率是均等的。
接下來我拿出另外一個被我做了手腳的骰子,我把幾個角給磨圓了,然後給大家看,問大家五點朝上的概率是多少?這時沒有人再猜1/6了,因為他們看到這個骰子並不均勻,他們有人猜是1/3,有人猜1/2,總之不再是1/6,說明大家在得到新的信息後,會自動考慮到「現在5點朝上的概率應該變化」這個事實。
當然,具體到那個骰子,5點朝上的概率大約是2/5,這是我經過實驗驗證過的,而在5點對面的2點,朝上的概率近乎是零。
於是,我又把這個事實告訴大家,接下來我再問聽眾,那麼剩下的四個面朝上的概率分別是多少呢?大家通常會猜是3/20。因為認為除去五點和兩點的概率總和2/5,剩下的3/5概率要由四個面均分,於是平均來講就是3/20了。
為什麼大家要平均分配剩下來的概率,而不會覺得1點朝上的概率比6點朝上的概率來得大呢?因為這樣對大家來講風險最小。
聽我報告的人每次在作判斷時,其實就是基於簡單的算術加上直覺。而人作出這種基於直覺的預測,背後的依據是讓風險最小,平均分配概率符合這一點要求。所幸的是,讓風險最小的直覺碰巧符合了信息論中最大熵原理,因此它作出的判斷是基本正確的。」
「對於最大熵的原理,每一個人都應該記住以下三個結論:
1.如果你獲得了全部的信息,事情就是確定的了,就不要用概率模型進行預測了。所以,最大熵模型的應用場景是你獲得了一部分確信的信息,但是沒有獲得全部的時候。這時你要保證所建立的模型滿足所有的經驗,同時對不確定的因素有一個相對準確的估計。
2.在沒有得到信息之前,不要作任何主觀假設。這一點對投資非常重要。很多人覺得股市連續漲了半年就一定會下跌,或者下跌了半年就一定會漲,這些都是主觀的假設。
我們在前面介紹投資時講過,要想獲得投資最大的收益,就需要將錢長期放在一個健康的股市中。事實上時機你是把握不住的,而時間是你的朋友。很多人對所謂時機的判斷,都是主觀的,其實是一種投機行為。
3.不要把雞蛋放在一個籃子里,而要讓凡事變得「平滑」,因為按照最大熵的原理,這樣做風險最小。
此外,透過最大熵模型,我還想表述一個事實,那就是形式上簡單的東西,獲得它未必容易,在數學上漂亮,形式簡單,但是實現起來反而難度很大。」
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