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我们从哪里来:上帝和科学的想象。从大爆炸和进化论谈起

楼主:Ridiculogical  时间:2021-02-26 12:38:29
人类的欲望, 非理性,也许是智慧的衍生物,是伴随动物的求生本能而来的一种“非必需”。其它形式的智慧如果有的话,不一定就有这样的特征。
楼主:Ridiculogical  时间:2021-02-26 12:38:29
从DNA到原核细胞,再到真核细胞,这个过程实在是千头万绪,充满了可能的歧途。

很有可能,细胞的最终定型,是在尝试了许多不同的组合,淘汰之后,殊途同归的结果。

具体的过程,在几十亿年的时间里完成,现在我们只能做出种种也许永远无法证实的猜测了。
楼主:Ridiculogical  时间:2021-02-26 12:38:29
其实关键还是对于“智慧”的定义比较模糊,大家的理解不一样。

打个比方:我们叫“智能手机”的东西,是否足够“智能”,这个名字是否名副其实了?如果不做定义,就是见仁见智了,就算有了定义,还是可以有不同的理解。

就某一个具体特征,比如:可复制的繁殖,适应环境,学习能力,自我意识,。。。这样的讨论会比较容易展开。
楼主:Ridiculogical  时间:2021-02-26 12:38:29
生物适应环境的生存繁衍,可以看作是生物和周围环境的博弈 — 博弈策略可以有多种选择,其中某些特定的方案可以长久玩下去,就形成了动物的行为模式。至于说这个过程中的推动力,就是生物本来具有的繁衍,变异和一定的学习能力。最终的能量来源,就是太阳和地球的互动了。
楼主:Ridiculogical  时间:2021-02-26 12:38:29
我对智慧的看法,就是“预见”和“实现”的能力。自我意识,反而不一定是必要条件
楼主:Ridiculogical  时间:2021-02-26 12:38:29
窗帘飞走了:举报 2020-12-16 20:28:33 评论
评论 0匿名用户0:现在可以被类比成计算的领域有:识别(视觉),语言,动作和逻辑。比较难以说明的问题是:自我意识,自游意志,道德,责任,灵性,等等。
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@0匿名用户0 2020-12-17 02:51:10
自我意识,自游意志,道德,责任,灵性 。这些概念去除生命的自然的属性,就只是一个算法。
难以说明的只是那个随机。
在人的视角就叫做随机,或者熵增定律。
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你这是滥用科学的术语,完全不知所云。

1)很多问题的无解,根本不是因为随机。举个简单例子:三体问题,就是一个确定变量的方程,进入无限不循环而无解 -- 只要一个问题足够复杂,变量数超过了计算能力,什么算法都没用。
2)随机也不能和熵增画等号。实际上,生命反而是一个熵减的过程,你用熵增是无法解释的。
楼主:Ridiculogical  时间:2021-02-26 12:38:29
以上的理解正确。熵就是有序度的衡量。把这个概念扩展开,有生命的减熵,阳光的低熵,还有信息的熵 — 后两者都有数学公式,前者又引发了DNA遗传的概念。所以,这个结论是可靠的。

生命需要的能量,最终来自太阳,而太阳能就是一个低熵的能量。生物能够维持熵减,就是因为这个能量和熵的交换过程
楼主:Ridiculogical  时间:2021-02-26 12:38:29
关于宗教的宿命,比较一下阿西莫夫的基督教的“救世主”情节,和三体的多世界循环的“轮回”概念,很有意思 — 前者是一神教决定论的“宿命”,后者是多神教混沌随机的“宿命”。号称从阿西莫夫的小说的视角看到的“随机”,只可能是不入其门的“假”随机
楼主:Ridiculogical  时间:2021-02-26 12:38:29
DNA到地球生命,可以看作是大爆炸的奇点到宇宙万物 -- 宇宙的可能形态,和奇点的性质有关,也和之后的宇宙历史有关。同样的奇点重新来一次,还可能会有不同的宇宙产生。这就像:即使同样的DNA结构的两个双胞胎,也可能有不一样的性格和人生
楼主:Ridiculogical  时间:2021-02-26 12:38:29
不存在物质能量交换的孤立系统,必然会走向更加无序的熵增,这个是热力学第二定律。

而如果有了物质和能量的交换,系统的熵是增还是减,就要看具体情况了,不能一概而论。就算是纯吸收能量的系统,也可能是熵增,也可以是熵减,这和具体能量交换的机制有关。举个例子:阳光照射冰雪化水,吸收能量,但是水的无序度和熵增加了。同样的阳光,照射植物,吸收能量,经过光合作用,植物细胞组织更加有序,熵减了。
楼主:Ridiculogical  时间:2021-02-26 12:38:29
熵和能量是两码事。熵值的增减,和能量变化经常有一定关联,同一个过程可能同时具有能量和熵值的变化,但两者之间并不存在任何必然的联系。也就是说:一个系统吸收能量后熵增或者熵减,都不违反物理定律。

但生物一定具有吸收物质和能量后形成更加有序的组织结构 -- 也就是熵减,以维持生命活动的的能力,这是生命的规律。
楼主:Ridiculogical  时间:2021-02-26 12:38:29
熵的定义有宏观热力学,和微观的统计物理两种。量纲是能量除以温度:焦耳/K。

宏观热力学的熵增原理(热力学第二定律)代表了不可逆的热力学进程,由此可以定义物理意义上的时间之箭 -- 也就是不可逆转的时间流逝。因为就物理的动力学方程,运动和时间都是可逆的,不存在单向的流逝。

宏观热力学只能计算熵的变化,一个系统的熵的绝对值的大小,需要通过对系统的微观组成的各种可能状态的统计计算才能得到。这个数值就代表了系统的无序的程度:一个系统,如果可能存在的状态数越多,就越无序。反之,就越有序。比如:一本书,按照页码排列整齐,只有一种可能,那就是最有序,熵值为零。如果完全拆开打乱,就有所有的排列组合的可能,就是最无序,熵值最大。如果仅仅是章节错乱,组合的可能状态数没那么多,就介于两者之间。
楼主:Ridiculogical  时间:2021-02-26 12:38:29
昨晚写的一大段怎么没了。今天有空再重写一次
楼主:Ridiculogical  时间:2021-02-26 12:38:29
从头说起,要强调的第一点,是热力学统计研究的对象,一定是由多个最小单位组成的一个特定的系统的变化大趋势,而不是某一个粒子的运动。熵就是对这个系统的有序(无序)度的描述,而不是物质或者能量。一个系统,如果可能处于的状态数量越多,就越没有特定的结构,越无序,熵值越大。反之,如果可能处于的状态数量越少,则越有序和有相应的特定结构,熵值越小。

举个无机物到有机物的例子:两个碳原子和4个氢原子,可能存在的空间组合状态数目非常多,就是“无序”的熵值较大的状态。如果它们形成了乙烯分子,就有了特定的组合形式和结构,可能的组合状态数目大大减少,就是有序的熵减过程。同样,一堆没有特定结构“无序”的蛋白质氨基酸分子,熵值较大。他们组成了特定结构的DNA和细胞组织,熵值就减少了。组成太阳光的光子是不可区分的,那么同样数量的能量的可能状态,就比一般的分子原子的可能状态要小得多。所以:相对于地球上的物质的化学能来说,太阳能就是一个“低熵”的能源。

热力学第二定律,规定了在一个没有能量和物质交换的系统里,熵值永远只能变得越来越大,直到各向均匀的完全无序混乱,没有任何有意义的变化发生。如果把宇宙看成是这样的一个孤立体系,那么宇宙的未来,也是走向这样毫无生气变化的“热寂”死亡。但是,这个假设有两个前提:1)宇宙是有限的 2)在漫长的宇宙生命周期里,不会发生量子涨落引起的另一次“宇宙大爆炸”。我个人觉得,这两个假设都不一定能成立,所以很可能宇宙“热寂”的前景并不会成为现实。

对于一个和周围环境不断进行着物质和能量交换的系统来说,维持熵值较少的有序结构,在自然界中还是非常常见的。最简单的例子,就是水中的漩涡:漩涡和周围水流之间不断进行着物质能量交换,就可以在相当长的时间里维持着特定的低熵的有序结构。对于生命来说,也是类似的情况:生物的新城代谢过程,就是物质能量的交换过程,维持了生命的结构和低熵状态,其代价是排出的废物让周围环境的熵增大了。植物的光合作用,从阳光中获得低熵的能量,把无序高熵的无机物养料变成低熵有序的植物细胞组织,这个熵减过程的产物,又成为了整个地球生物圈的起点。之后食物链高端的生物,消耗越来越大,所以在数量上减少了,但是有序度和结构复杂度上得以层层传递 -- 整个生物圈,就是这样一个能量物质频繁交换和“耗散”的“大系统”。
楼主:Ridiculogical  时间:2021-02-26 12:38:29
从夜色来推断宇宙是否有限,叫“星光悖论”,我之前好像说过,这个“悖论”,存在一个致命的前提问题:就是它假设:宇宙空间里空无一物,即使接近无限远处的星光,无论多么弱,也能到达地球被我们“看”到。

这是一个明显不成立的假设。实际上,我们看到的夜色的“亮度”,主要由两个因素决定:1)恒星在宇宙中的平均密度和亮度 2)各种宇宙尘埃,天体,对于可见光线的吸收率。

有了以上条件就可以得出夜色的亮度,和宇宙大小完全无关
楼主:Ridiculogical  时间:2021-02-26 12:38:29
如果有没听说过星光悖论的,我再解释一下这个悖论,说的是:地球上的人仰望星空,如果宇宙是无限的,那么每一个方向的极小的视角里,都有同样的无穷多的星星发出的光叠加起来,最终我们看到的夜空,应该是处处同样亮的天空,而看不到单个的星星。
楼主:Ridiculogical  时间:2021-02-26 12:38:29
看来有必要聊一聊科学史上几个著名的“妖”
楼主:Ridiculogical  时间:2021-02-26 12:38:29

物理学家和很多普通人一样,有一种相信世界的奥秘可以被最终预测出来,我们可以找到“决定”世界所有的发展变化的终极规律的倾向。这个信念,在哲学上叫做“决定论”-- 我们知道世界的初态,就能“决定”世界的末态,反之亦然。在宗教上,这个倾向的表现就是一神论 -- 世界由唯一一个大神“决定”,在这个大神眼里,一切都如掌中观纹一样的清晰可见。可是物理学发展到现在,这样的决定论的观念一再被挑战和颠覆,其中最有代表性的物理理论就是以偶然性和概率为基础发展起来的热力学统计(热力学第二定律)和量子力学。于是,在每一次观念大冲突中,就有物理大神提出了一些神秘主义色彩的“妖精”假设,来说明对“决定论”的挑战的不妥协精神。

第一个出场的“妖精”,就是拉普拉斯妖。当牛顿力学大获成功的年代,拉普拉斯进一步强化了牛顿力学解决实际问题的计算能力和方法,用全新的算法公式重新诠释了牛顿力学方程。在此基础上,他满怀豪情的第一次提出了一个设想:如果一个“妖精”,知道了,某一时刻世界上所有物体,每一个粒子的位置和运动速度,他又具有无与伦比的运算分析能力,就可以据此得出未来和过去所有时刻的世界的状态。换句话说:世界的过去和未来,都可以被他准确无误的“预言”出来。

拉普拉斯妖要成立,需要三个前提:1)运动方程是确定性的 2)物理规律是时间可逆的 3)计算能力是无穷的。对这个假设的第一次重大挑战,就来自热力学:热力学第二定律否定了物理规律的时间可逆性,指出能量不会自发的从单一热源做功而没有其它消耗,在孤立体系里走向无序的熵增永远不可避免。
楼主:Ridiculogical  时间:2021-02-26 12:38:29
@0匿名用户0 2020-12-26 08:49:23
按照老R的理论,这个世界是偶然的、不确定的。
别问为什么是偶然的、不确定的,问就是不可知论。
如果你还是问。。你小心我用物理学家的牌牌砸你。。
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道家说:人法地,地法天,天法道,道法自然 -- 自然为什么如此运行,需要回过头征求人的意见吗?这不是物理观念的问题,而是作为一个人,有些无神论者的“人道主义”,未免太过僭妄了

-- 这是人文精神的缺失造成的盲目自大
楼主:Ridiculogical  时间:2021-02-26 12:38:29
为了对抗热力学第二定律带来的大趋势的概率洪流,物理大神麦克斯韦又提出了第二个“妖精”。这个“妖精”,是假设宏观尺度的概率和不可逆,不会影响到微观,如果有一个“妖精”,可以精确的控制微观的每一个分子的运动,就可以“暂时的”推翻热力学第二定律,在孤立体系里实现熵减,进而制造出第二类永动机。具体操作是这样的:

在一个气体容器里做一个左右隔断,中间开一个可以让单个气体分子通过的开关,这个开关的开闭由“麦克斯韦妖”来控制,每当一个来自左面的气体分子的运动速度比较大,或者来自右面的气体分子的运动速度比较小的时候,开关就打开让分子通过去另一边。这样积累下来,最终整体上,右面的分子运动速度就会超过左面,温度升高。而左面则温度下降。整个系统的熵值减小,工程师就可以利用左右的温度差实现一个热机来做功,也就造出了第二类永动机。

麦克斯韦妖的问题在于:妖精要记录通过的分子的历史数据的信息,并由此做出速度大小的判断,是需要消耗能量的,这个消耗掉的能量,比做出来的热机能够输出的功率还要大。所以加上妖精的整个系统来说,输入的能量大于输出的能量,第二类永动机无法实现,整个系统的熵还是在增加的过程中,不可逆转。

注:整个计算过程我就不写了,牵扯到的知识和方程比较多。有兴趣的,可以去学习卡诺热机的原理,信息熵和香浓定律。

楼主:Ridiculogical

字数:393034

帖子分类:煮酒论史

发表时间:2017-03-25 05:07:00

更新时间:2021-02-26 12:38:29

评论数:16941条评论

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