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为什么世界充满了不确定性?这要从猫和蝴蝶说起

柏粒先生 柏粒田 2024-04-11

引言

“世界唯一不变的是变化,必须更新认知才能应对熵增的混沌。人生最大的敌人是自己,唯有磨炼心性方能战胜心中的魔王。”

这句话是本公众号的简介,也是我写文章的初衷,目的就是希望帮助尽可能多的人提升认知、磨练心性。变化才是世界的本质,不确定性无处不在,固步自封、原地打转注定会被淘汰。这样的常识对你来说可能已经很熟悉了,但这背后的原因又是什么?

今天,我们就从“第一性原理”的角度出发,从以下3个概念来谈谈为什么我们的世界充满了不确定性:薛定谔的猫、蝴蝶效应、和熵增原理。(站在严谨的角度,这3个概念都是略显深奥的科学理论,但我会尽量以通俗易懂的方式来讲述。如果你能基本理解这些概念,你一定会对不确定性和我们所处的世界有一种全新的认知。)

薛定谔的猫

薛定谔是奥地利著名的物理学家,他曾利用一个关于猫的思想实验来比喻量子力学,这个实验也被称作“薛定谔的猫”。

他假设在一个密封盒子里有一只猫和一个带有开关的毒气瓶,还有一个半衰期为24小时的放射性原子控制着毒气的开关,如果原子衰变毒气就会释放,猫就会死。关键是,这个原子在半衰期(24小时)内会衰变,但具体何时衰变我们并不知道。

因此,在24小时内,这只猫可能活着(原子未衰变)或者已经死亡(原子已衰变),如果我们要知道答案就必须打开盒子。这样一来,在我们没打开盒子观察时,这只猫就处在即生即死的状态,这在量子力学中也被称为“叠加态”。

可能你觉得这种“即生即死”的叠加态不可思议,因为如果量子力学的叠加态成立,不但实验中的这只猫可以是活的也可以是死的,世界上的很多事物都会因此而变得不确定。

当初,这对于追求确定性的物理学界来说也是难以想象的,量子力学从被提出的那一天起就引发了科学界的广泛争论。连爱因斯坦也认为这很荒谬,并说道:“上帝不掷骰子!”

可后来量子力学的发展逐渐证明了其合理性,开始被广泛接受。从原子的层面来看,叠加态的确存在。可以这样说:我们的微观世界本就是由不确定性所主导的。以后,如果你要和别人打赌或做出承诺时,可以想一想薛定谔的猫,尽量少说“100%、打包票”这样的话,免得因为不确定性而伤害了自己的信誉。

蝴蝶效应

蝴蝶效应由美国气象学家洛伦兹在1963年提出,“一只南美洲亚马逊河流域热带雨林中的蝴蝶,偶尔扇动几下翅膀,可以在两周以后引起美国得克萨斯州的一场龙卷风。”这是由于,蝴蝶翅膀的抖动导致空气中的气流发生变化,由此引起其他空气系统随之改变,最后通过连锁反应形成了巨大的气象变化。

因此,蝴蝶效应主要指的是,在一个系统中,一个微小的变化就可以带动其他的一系列改变,从而对整个系统都产生巨大的连锁反应。

除了气象学之外,股票市场也经常可以见到蝴蝶效应。原本可能只是某家企业的股价突然下跌(甚至可能没有特殊原因),但这会带动相关行业的其他公司股价下跌,这种恐慌的情绪还会蔓延,并引发更加剧烈的抛售行为,就像一场龙卷风一样最终导致整个资本市场都剧烈波动。最近就有一个类似的案例:最初由美国硅谷银行破产引起的股市危机,至今仍未消退,并且已经蔓延到瑞士信贷和欧洲的银行业。

结合量子力学,你就会发现,微观层面上的叠加态本身就让事物充满了不确定性,而在蝴蝶效应的作用下,微观层面的各个事物之间又会互动、融合,进一步加剧了不确定性,最终造成宏观层面的剧变。因此,人类专家们在气象学和金融领域的预测总是免不了出错、被打脸,甚至有人拿“猴子扔飞镖”来比喻经济学家的预测行为。

熵增原理

聊完了微观的量子力学和宏观的蝴蝶效应,我们再来看熵增原理。熵增原理来源于热力学第二定律(Second Law of Thermodynamics),由德国人克劳修斯和英国人开尔文在1850年代所提出。“熵”的定义是指一个物体在一个封闭的孤立系统中,混乱程度(熵)会不断增加,俗称为“熵增”。而且在这样不受外力干涉的自然过程中,热永远只能从较高温的地方转到较低温的地方,或者说,热力(能量)总是在不断耗散的。因此,这也被叫做热力学第二定律。

可能你觉得这样的定义非常绕口,难以理解,这很正常。1959年5月,物理学家C.P.斯诺在《两种文化》的演讲中说道,“我曾多次出席这样的集会:按照传统文化的标准,这些人被认为是受过高等教育的人。有一两次我被激怒了,我问他们有多少人能描述热力学第二定律(也就是熵定律)。几乎没有人能。”确实,熵增定理很难用理论的方式说清楚,我写本文也不是为了阐述深奥的科学理论,而是旨在以通俗的语言让大家容易理解,所以,我们还是用打比方来理解。

比如说宇宙,现阶段普遍认知度较高的宇宙学说是大爆炸理论:自诞生起宇宙经历了一场大爆炸,产生了巨大的能量,而由于熵增原理和时间的不可逆原理(即时间只会单向地向前运动而无法倒流),大爆炸后宇宙一直处在熵增的过程中,不断膨胀,混乱程度不断增加。

再比如,如果你有一栋房子,自己不住也不出租,也从不去打理,就将它闲置。长年累月下来,地板、天花板、墙纸、家具都会不断磨损,家电可能也会损坏,甚至可能有老鼠、猫、昆虫等各种生物在里面落脚。这样的房子,混乱程度就是不断增加的,也就是出现了熵增。一个城市也是类似的情况,在《我是传奇》这样的科幻电影中,人类因为病毒和丧尸的原因而大规模灭绝,城市也没有人来维护和打理,久而久之,各种植物和动物都会充斥在街道上,这也是混乱程度不断增加的熵增。

但是,如果有人来维护房子和城市,那就是逆熵增(或者说熵减)的行为,也可以理解为外力干涉(需要外部的能量输入)后导致的熵减。熵减就意味着混乱程度的降低,房子和城市会逐渐回归到适合人类居住的正常状态,但这样的熵减是有代价的:需要人类的主动行为和能源的输入。

这里就熵减的话题再多说几句,以免你会轻视熵减这项神圣的人类行为。由于熵增是自然现象,对人类来说,如果你不主动作为,你的身体、你的生活、你身边的人和事都会越来越乱,而越是一流的、杰出的人,他们越是会主动地行动,来更好地管理好自己的人生。

任正非就曾说:“熵增的过程,之于人来说,就是生长、衰老、死亡的过程。之于企业来说,就是创立、发展、衰落、消亡的过程……而就个人来说,熵减就体现在思想上的奋斗和身体、生活、工作上的严格自律,你对自己管理越好,就越能延长自己的生命时间。”

像他这样的人,我们通常称之为“自控力强”的人,并会对他们产生敬佩之情。这背后的原因就在于,他们是在违背并尝试对抗熵增这项自然规律。甚至可以说,我们人类能在生物群体中脱颖而出,创造辉煌的文明并主宰地球,很大程度上也是因为这种对抗熵增的神圣行为。

因此,关于熵增原理,你需要了解的是:如果没有外力作用,熵增是一种自然现象,世界只会越来越混乱无序;而想要对抗熵增,必须要付出额外的能量,熵减也是一项神圣的人类行为,因为这是在对抗自然规律,人类文明也是来源于此。

重新认识新冠与ChatGPT

现在我们把这3个概念放在一起做个小结。首先,从薛定谔的猫(量子力学)出发,你要理解这个世界从微观层面就存在着不确定性;其次,蝴蝶效应指出,微观层面的事物之间的互动会进一步放大不确定性,造成宏观的剧变;最后,熵增原理告诉我们,在自然状态下,无论是宇宙还是人类社会,一切事物都会变得更加混乱无序,如果你想要更好地管理和提升自我,就要学会对抗熵增。

理清了这3个概念后,我们来重新认识一下新冠疫情。关于新冠病毒,很多人会纠结于发源地到底是武汉的海鲜市场还是美国的生物实验室,但如果你理解了薛定谔的猫和量子力学,你就能理解新冠出现的本质是病毒的变异(微观层面的不确定性)。而一旦新冠出现并开始蔓延,它就在蝴蝶效应的作用下迅速席卷全世界,并在众多国家和地区引发新的变异和再次传播。如果任其自然发展,熵增原理会导致整个世界陷入越发混乱的状态。所幸的是,人类并没有坐以待毙,而是通过疫苗、药物的研发,还有政府与民间的管控来对抗熵增,历时3年最终走出疫情。但不要忘记,由于不确定性的存在,未来也许还会有新的病毒到来,人类依然不能掉以轻心。

你也可以尝试用这3个概念来理解AI的发展。我在“ChatGPT凭什么能替代医生、律师、程序员?”一文中写过,在ChatGPT爆红以前,AI业界更看好的是决策式AI的应用(比如智能驾驶),但ChatGPT的出现让生成式AI异军突起,彻底颠覆了大家的认知。现在,这种源于微观层面的不确定性已经打破了AI行业原有的发展预期,在看到了ChatGPT惊艳的表现后,微软、谷歌和其他新玩家开始加大对生成式AI的投资。在蝴蝶效应的带动下,一场新的军备竞赛正式开始,未来生成式AI可能会迎来更超预期的发展,对AI行业乃至我们的世界造成宏观上的剧变。而且,这些剧变还会带来负面效应,马斯克就曾反复提及他的AI威胁论:“我觉得人工智能的危险要远大于核武器的危险。”这是因为,根据熵增原理,如果任由AI野蛮生长而不做任何监管和制约,AI的发展可能会失控,导致我们的世界陷入混乱,甚至带来灾难。

结语

未来,新冠病毒是否会再次变异?ChatGPT引发的AI革命到底走向何方?我们还会受到哪些冲击和挑战?这些问题都难以预测,但有一件事是明确的:我们所生存的世界充满了不确定性

面对这样的现实,我们不妨来听听埃克哈特·托尔(德国心灵导师、《当下的力量》的作者)的建议:“如果你无法接受不确定性,那么它将变成恐惧。如果它是完全可以接受的,那么它将有益于提高活跃度、警觉性和创造力。”

希望读完文章的你,也能充分理解薛定谔的猫、蝴蝶效应、熵增原理的意义,打开认知的大门,接受这个世界的不确定性。

全文完,感谢您的耐心阅读。如果文章对您有点滴帮助,欢迎转发或在末尾右下角点击“在看”,谢谢!
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“世界唯一不变的是变化,必须更新认知才能应对熵增的混沌。人生最大的敌人是自己,唯有磨炼心性方能战胜心中的魔王。”--欢迎点击下方链接关注本号,提升认知、磨炼心性。

备注:图片来自网络

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