移动新媒体
中国搜索
微阅读 > 中国观察
艰难的从无序到有序
2016-01-14 01:38:54
 

科普:《增长的本质》作者:(美)伊戈尔达出版:中信出版社

  原则上,简易的变形能够让我们转换到任意一种状态,但这操作起来却并不容易。如果体育馆中的人只能按照相邻法则选择位子(当然,要同时满足排号居中的条件),我们永远不可能突然间转换到一个拼凑成字母或图形的状态,因为这种状态极其少见并且难以达到。这个例子关乎信息是如何体现秩序的:在一个物理系统内,信息是熵的对立面,因为信息通常体现在罕见、规则但不容易得到的状态中。

  比如布加迪威龙和吉他的构造就非常特殊,因此它们比那些用同样物质组成的常见结构包含了更多的信息,即便从理论上来说,如果无视有序结构中信息的关联性(否则我们对信息进行压缩,从而大大减少表达所需的比特数),表达同样组成部分构成的有序结构和无序结构,需要的比特数是相同的(对此,香农的理解十分正确)。由此,尽管香农和玻尔兹曼的理论不能相互融合,我们仍然可以得出“不仅仅是消息,绝大多数事物都由信息构成”这个结论。

  让我们回到布加迪威龙的例子,不像推特,布加迪威龙是由极大量原子而并不仅仅是140个字符组成的,因此更为复杂一些。此外,正如我刚才所说,在这里我们并不是想要寻找所有可能的原子排列,而是寻找产生布加迪威龙的排列方式(就如同用座位拼出一个词一样)。例如,转动布加迪威龙的轮胎并不改变我们所感兴趣的一辆车的基本性质,所以任何轮胎转动方式不同的布加迪威龙都是等价的。

  完美的布加迪威龙很少,就像人们在体育场中的座位分布,原子的排列方式恰好形成一辆布加迪威龙的可能性很小。但另一方面,布加迪威龙的残骸,就具有很高的多重性(高熵值),同时包含更少的信息(即使表达这种混乱的状态需要更多的比特数)。不过所有状态中的绝大多数,都是“自然状态”下的布加迪威龙,如同人们随机地散坐在体育场里。在这种状态下,布加迪威龙中的铁以铁矿石,铝以铝土矿的形式呈现。布加迪威龙的损坏同时也是信息的损毁;布加迪威龙的生产,在另一方面,是信息的具象化。

  以上的例子帮助我们理解了物质的形态是如何体现信息的,比如一辆布加迪威龙。体育场的例子还着重体现了秩序的动态起源:想要有任何形式的秩序出现,原子就必须找到正确的位置。但问题是,一个系统不能自由地在两种状态中随意切换,就如体育场的例子所表现的,一个系统的当前状态决定了这个状态进行改变的路径,并且对于一个系统来说,从无序到有序,需要的是连续性的变化。

  可惜,从无序到有序的路径比从有序到无序的路径少得多。对于一个任何改变都只是偶然的系统来说(如统计物理学中建立的一个系统),想要做一系列正确、连续的移动是不容易的。(八)


编辑:小微

相关新闻

热图推荐

来源 | 北京晨报

精彩热图

 
 

24小时热评排行