葉芝的詩與科學：《當你老了》

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詩人葉芝寫下著名的詩句《當你老了》：

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當你年老，鬢斑，睡意昏沉，

在爐旁打盹時，取下這本書，

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多少人愛你風韻嫵媚的時光，

愛你的美麗出自假意或真情，

但唯有一人愛你靈魂的至誠，

愛你漸衰的臉上愁苦的風霜；

爐里的火焰溫暖明亮，帶著淡淡的凄然，

為了枯萎熄滅的愛情，你喃喃低語。

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如果仔細閱讀，這首詩描述的其實是一個“熵增”的場景。
爐子里的火，青春容顏，還有曾經(jīng)的灼熱愛情。

最終，所有的一切都會走向“寂滅”。
雖然詩人堅持說愛你靈魂的至誠；

但奈何誰也擋不住這“熵增”的風霜。

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2

定律之上的定律：

熵增定律

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如果科學世界有一條定律是永恒正確的，

那它就是熵增定律。

電磁理論只是大一統(tǒng)理論的一部分，

相對論可能有它的邊界局限，

量子力學還在摸索中艱難前進。

唯有熵增定律，這條超越一切定律的定律。

在許多科學家眼中，熵理論是第一法則。

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什么是熵？熵的物理意義是體系混亂程度的度量，熵增即在一個孤立系統(tǒng)里，它的混亂度會不斷增大。

當熵達到最大值時，系統(tǒng)會出現(xiàn)嚴重混亂，最后走向死亡。

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落葉永離，覆水難收；

死灰欲復燃，艱乎其力；

破鏡愿重圓，翼也無端；

人生易老，返老還童只是幻想。

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系統(tǒng)從有序趨于無序，從確定性走向不確定性。

在熵達到極大值后歸于沉寂。

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3

2020是熵+++++的一年，

但并不是最壞的一年

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2020，這是“熵增的平方”的一年，

各種不確定性充斥著整個世界。

新冠病毒這個不可見的微生物，它只是攜帶了些許信息（RNA）。

可無聲無息之間，卻重創(chuàng)了這個世界。

全球已有近160萬人死于新冠，每9秒就新增1例死亡病例。

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印度蝗災，美國地震，中國洪水。

大火席卷澳大利亞叢林，袋鼠倉惶逃命，綿羊化為黑炭，蝙蝠涌入城區(qū)；

蝗蟲自索馬里開始，在中東與南亞之間架起一條“侵蝕橋梁”，將億萬噸糧食一掃而盡；

菲律賓火山爆發(fā)，火山灰夾雜閃電，并接連引發(fā)火山地震，宛如世界末日降臨；

南極冰川融化，海平面上升，大片低洼陸地將被淹沒；

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2020年，人類世界的混亂程度在增加。

世界變得更糟糕嗎？是偶爾如此，還是一直如此？

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536年，地球經(jīng)歷一次空前絕后的冰島火山爆發(fā)，歐洲、亞洲和中東被籠罩在黑霧之中，開啟了長達至少10年的寒冬。

1349年，黑死病爆發(fā)，歐洲三分之一的人因此喪命。

1816年，同樣是源于火山爆發(fā)，全球夏天出現(xiàn)罕見低溫，中國“六月飛霜”，被稱為“無夏之年”。

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紊亂與無序，是自然和歷史的常態(tài)，變得更無序是其內(nèi)在規(guī)律。

熵增定律，似乎不容辯駁。

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4

逆熵而行的“麥克斯韋妖”

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但人類中總有一些抗爭者，他們不相信這種宿命。

在他們看來，熵增定律是墮落的淵藪，

杰出的科學家們開始采取行動來破解宇宙“熱寂”這一世界迷信。

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電磁學大牛麥克斯韋相信自然界存在著與熵增相拮抗的機制。

1871年，他設(shè)計了一個假想的存在物——“麥克斯韋妖”。

在麥克斯韋設(shè)想的方案中，一個絕熱容器被分成相等的兩部分A和B，如下圖所示，由麥克斯韋妖負責看守兩部分之間的“暗門”，通過觀察分子運動速度，打開或關(guān)閉那扇“暗門”，使得只有快分子從A跑向B，而慢分子從B跑向A。這樣，它就在不消耗功的情況下，B的溫度提高，A的溫度降低，從而與熱力學第二定律發(fā)生了矛盾。

麥克斯韋妖實驗圖

?紀律森嚴的物理帝國，麥克斯韋沒有成功。

但麥克斯韋的這場偉大猜想，卻加深了人類對于能量與信息之間的本質(zhì)關(guān)系的探索。

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5

2020，“逆熵者”繼續(xù)前進

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麥克斯韋的后繼者們，這個時代的科學家和研究人員，循著他的腳步，在浩瀚的時空中一點點探索真理。

面對巨大的不確定性，這些人一直在逆熵而行。

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?有些人將眼光投向宇宙深處

中國優(yōu)秀的航天科學家在探索月球，帶回2KG土壤。

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?有些人在數(shù)學領(lǐng)域中取得杰出成就

2020年，年輕的數(shù)學家證明了微分幾何學兩大核心猜想。

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?有些人在艱深的微觀世界進一步探索

Google量子計算模擬了一個由兩個氮原子和兩個氫原子組成的二氮烯分子的異構(gòu)化反應(yīng)。這是用量子在模擬量子，震撼人心的技術(shù)。
中國“九章”計算機問世，用200秒完成6億年計算。

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?有些公司在生物學+人工智能方面孜孜不倦。

達摩院A.I.秒讀新冠CT，病癥分析結(jié)果準確率達到96%；

AlphaFold從一個蛋白的氨基酸序列，推測出該蛋白的三維結(jié)構(gòu)，解決了困擾生物學家近半個世紀的蛋白折疊問題。

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?有些人在探尋生命的邊界

國際天文學家團隊在金星大氣層中探測到了生命的“標記物”磷化氫，首次推測金星可能存在過生命。

美國佛蒙特大學和塔夫茨大學合作，用非洲爪蛙胚胎細胞重組成Xenobots，首個活體機器人誕生。

2020年3月，首張人類細胞圖譜公布，浙江大學團隊測序70多萬個細胞，揭示了一個普適性的哺乳動物細胞命運決定機制。

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時間撥回一年前，達摩院發(fā)布“2020十大科技趨勢”，預言量子、A.I.、芯片、云等科技，將掀起新一輪科技浪潮。

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2020年，這群人類的“逆熵者”，身體力行地證明了這一浪潮：即便是一小步，也是接近真理的進步。

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6

2021，以負熵為食

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2021，熵增不會停止，我們需要更多“逆熵”的出現(xiàn)。

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12月28日，達摩院發(fā)布“2021十大科技趨勢”。這其中既包括物理世界基礎(chǔ)研究突破帶來的“原子動能”，又囊括數(shù)字世界中發(fā)生的“比特躍遷”，還涉及科技進步對生活模式的改變即“場景變革”。

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這十大科技趨勢，可能就是人類面向未來的“逆熵”技術(shù)：

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材料科學的突破，讓第三代半導體和柔性電子迎來應(yīng)用大爆發(fā)：性能更優(yōu)的芯片和智能電子皮膚將幫助人類增進對外界和自身的認知。

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后“量子霸權(quán)”時代，量子糾錯和實用優(yōu)勢成核心命題，量子計算將全速奔向通用領(lǐng)域。

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A.I.融入藥物研發(fā)，大大提升疫苗等研發(fā)效率；腦機接口逐漸成熟，幫助人類超越生物學極限。復雜的病毒和大腦都將成為分外有序的“透明盒子”。

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數(shù)據(jù)處理實現(xiàn)自我進化，芯片也將長在云上，云原生帶來IT技術(shù)體系的全面革新。

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數(shù)字技術(shù)驅(qū)動人類社會場景變革，農(nóng)業(yè)、工業(yè)、城市都將擁有更高更廣的智能。

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薛定諤在《生命是什么》這本書中談到：人類以負熵為食。

真正擁有極大負熵能量的人，就是擁有這些技術(shù)的人類，他們將開啟達摩院描繪的2021。

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逆熵者：為宇宙建立微末秩序

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熵增定律被認為是有史以來最令人絕望的物理定律。

達摩院和所有的這些“逆熵者”，像希臘神話中的西西弗斯。

他們不停地把一塊巨石推上山頂，而石頭由于自身的重量又滾下山去。

然而，西西弗斯并不因此而認輸。

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宇宙天然而熵增，它俯瞰眾生，侵蝕萬物，卻仍靜默如謎。

比起那巋然不動的山更為渺茫，縱使偉大如愛因斯坦，堅韌如霍金也無能為力。

放眼歷史，喧囂過后無聲，繁華終歸短暫，熱寂才是最終歸宿。

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但人類卻天生以負熵為生，逆天而行，即使面對熱寂宇宙，也從未膽怯止步。

內(nèi)以新陳代謝消除有機體內(nèi)產(chǎn)生的熵的增量，外則不斷在環(huán)境中建立“有序”社會來維持組織，力圖使一切維持在一個穩(wěn)定而又低熵的水平之上。

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而這一切的出發(fā)點，無非來源于人類的好奇心和求知欲，來源于“靈魂的至誠”。

縱然微小若星骸塵埃，也要求得自我的生命意義；縱然僅僅擁有70年光陰，也誓要與140億年的造物較勁，為這混亂的宇宙建立微末秩序。



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