熵:一种新的世界观
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熵为什么是一种新的世界观?
回答这个问题之前,首先说一下熵是什么?简单来说,熵就是指混乱程度。
越混乱,熵就越大。
就像火柴盒,没打开时,安安静静地躺着,熵比较小;你把它打开扔到地上,各个方向都有,熵就增大了。
熵的发现可不得了!熵定律的提出直接否定了第二类永动机,熵定律甚至被爱因斯坦称为科学界的最高定律。
在熵定律提出之前,能量守恒定律指出了:能量在转移或转化的过程中不会增多或减少。
熵定律则指明了能量转移或转化的过程中,系统的熵不会减少。
一个孤立的系统总是趋于无序的。
“天之道,损有余而补不足;人之道则不然,损不足以奉有余”老祖宗的这句话很好的说明了这个问题。
人需要摄取外界能量来维持自身生存。
用熵定律解释就是,人要想熵减或者维持熵不变,必须获取外界的能量。
人类社会的发展,可以看作是从外界引入的负熵流不断增多。
能源就是为了提供源源不断的负熵流。
纵观人类社会的发展,从原始森林到现在的现代化,有序程度在不断加大,似乎违背了熵增定律。
其实不然,地球作为太阳系的一颗行星,一直都在接受来自太阳的能量。
正是这些能量,让我们生生不息。
如果把太阳系当成一个系统,其能量是在不断流失的。
更大地,我们把整个宇宙当成一个系统,如果只有这一个宇宙,那么无法获得来自外界的能量,宇宙的无序程度会愈来愈大,终将走向灭亡。
利用熵增定律,我们还能得出很多不可思议的推论。
例如时空穿越可能永远不会实现。
熵定律不仅在宇宙演化中起着作用,在微观粒子的形成中也起着至关重要的作用。
欢迎大家一起讨论,点赞呀……。
熵一种新的世界观1865年,德国物理学家克劳修斯首次将熵这个概念引入热力学,用来阐明热力学第二定律。
1877年,奥地利物理学家玻耳兹曼提出了玻耳兹曼关系式,建立了熵与系统微观性质的联系,赋予了熵统计学的意义。
1929年,匈牙利物理学家西拉德又阐述了熵与信息的关系,揭示了熵的新的意义。
在热力学中,熵是测定不能再用来做功的能量的量;在统计物理学中,熵是衡量微观系统无序程度的量;在信息论中,熵成为信息不确定度的量。
如今,不仅在科技领域,而且在社会科学甚至人文科学领域,都随处可见到熵这一概念。
1959年,英国当代著名作家斯诺在剑桥大学作了一次讲演,题目是‚两种文化及再谈两种文化‛,指出人文科学和自然科学的对立造成的文化分裂,致使人文学者和科学家再也无法就同一重大社会问题共同进行认真研讨。
他认为,一个作家对热力学第二定律毫无所知,就等于一个科学家没读过莎士比亚的作品。
美国当代著名社会学家里夫金和霍华德1981年出版了《熵:一种新的世界观》,从热力学第二定律出发,对熵这一物理概念作了哲学阐释,论述了政治、经济、教育、宗教等诸多领域的许多重大问题,在西方学术界引起震动。
《熵:一种新的世界观》一书,特别对科学技术的迅速发展所带来的负面影响作了深刻的分析,指出科学技术在创造财富的同时,也给人类制造出许多垃圾。
这种对科学文化的批判,是有其学术背景的。
“科学是一门学问,它能使这一代的傻瓜超越上一代的天才。
”——麦克斯·格拉克曼说明热力学第一定律和第二定律经过科学家的‚呕心沥血‛和‚绞尽脑汁‛,已成为‚物理学基础教程‛的内容“你不可能不劳而获”,“覆水难收”或者“天网恢恢,疏而不漏”——谚语说明热力学两个定律的原理即使在生活中也能体味得到“宇宙的能量总和是个常数,总的熵是不断增加的”——热力学的两个定律热力学第一定律的实质就是能量的守恒和转化,但又强调能量‚既不能被创造又不能被消灭‛热力学的第二定律?高楼拔地而起又夷为平地,青草生成而又“不复生长”说明能量“从一种形式转化成为另一种形式”“太阳底下没有新鲜的东西”形象生动地说明能量‚既不能被创造又不能被消灭‛“宇宙的能量总和是个常数,总的熵是不断增加的”——热力学的两个定律热力学第一定律的实质就是能量的守恒和转化,但又强调能量‚既不能被创造又不能被消灭‛热力学的第二定律?比如我们烧掉一块煤……烧煤能量未消失转化散发每当能量从一种状态转化到另一种状态时,我们会‚得到一定的惩罚‛。
《熵:一种新的世界观》教课设计设计教课目标提升学生对科技论文概要钩玄的能力。
理解本文对“熵”的说明。
领会本文节选部分对人类生计的新的哲学思虑。
教课重难点商讨文章论述的看法,训练概要钩玄能力。
学惯用平时案例说明科学道理的写法。
把文章中所举的案例与相关“熵”的概括联合起来理解“熵”的含义。
教课假想教课方法点拨指引法。
教师在学生自读的基础上,提出拥有广泛性的问题作点拨指引。
分组议论法。
让学生联合已有知识分组睁开议论,畅所欲言,怀疑解难。
联想类比法。
让学生把文中所讲的道理与生活联合起来深入理解课文。
教课时数两课时教课步骤方案一第一课时一、导语设计1868年,德国伟大的物理学家鲁道尔夫?克劳修斯提出了一个十分重要而又让人难懂的看法——熵。
“熵”这个看法谈的是热力学的第二定律。
曾有许多人对这个奇异的看法不以为然,他们想制造出各样形式的永动机来证明“熵”这个看法的错误。
但是,100年的时间过去了,没有任何一个永动机能够永动。
人们在实践中,愈来愈深刻地认识到,“熵”这个看法与我们的现实生计以致我们的未来有这样密切的联系,致使于1959年,在克劳修斯提出“熵”的理论 91年后,英国有名作家斯诺在剑桥大学作题为《两种文化及再谈两种文化》的演讲时说:一个作家对热力学第二定律毫无所知,就等于一个科学家没读过莎士比亚的作品。
那么,“熵”终究与我们人类的生计犹如何亲密的关系呢?“熵”又揭露了人类如何的未来呢?今日,我们来学习美国今世有名社会学家里夫金和霍华德的文章——《熵:一种新的世界观》,让我们一起走近科学领域中的“莎士比亚”。
二、解题本文是一篇科学论文,作者里夫金和霍华德是美国今世有名社会学家。
1972有名的未来学研究集体罗马俱乐部发布了对于人类窘境的研究报告,题为《增添的极限》年,西方,提出了“增添的极限”理论,提出人口和经济的增添,必定耗尽世界上不行重生的自然资源,同时污染环境,威迫人类生计。
罗马俱乐部的报告,向世人敲响了警钟,对近代西方文化中经济无穷增添的看法作了批评。
熵为什么是一种新的世界观?这是一篇有点难度的文章,建议慢读,谈一下个人视角看图了解一下【能量-系统-熵】在封闭系统中,一切是不可逆的过程,必然朝着熵【无序、混乱程度】的不断增加方向进行,这就是熵增。
在开放系统中,与外界交换能量与物质,形成自身的有序【有序化、组织化、结构化】,这就是负熵。
熵为什么是一种新的世界观?这个世界观指什么呢?你大脑里的观念认为世界是什么样的呢,这个世界的本质是什么,你从哪里来,要到哪里去,要什么去呢?这些都涉及世界观的范围。
大脑里有一个关于世界的图景,持有什么样的世界观,会影响到一个人的社会观、价值观、人生观。
熵这个热力学概念揭示了世界运作的基本原理。
现在为止,这个概念有超强的适应能力,可以应用于基本所有的领域。
在这个过程中会重新塑造人的世界观,并影响到一个人的社会观、价值观、人生观。
我们来看一下:系统1的熵增换来系统2的负熵。
系统1的混乱换来系统2的有序。
系统3一个更大的系统=系统1 系统2从系统3来看,整个系统3的熵是增加的,混乱程度是增加的。
这种从【能量-系统-熵】的视角看待【系统的方式】扭转了人们的想法得以重新看待这个世界,以及看待人自身。
为什么要吃东西呢?人吃动植物,造成了植物、动物的熵增【无序】,维持人的负熵【有序】。
此处【动植物的无序】创造出了它处【人的有序】。
人造成了动植物的无序,那动植物的有序来自哪呢?人为什么要学习呢学习到知识的负熵【有序】程度,决定了一个人的思想有序程度决定了一个人的思维有序程度并抛弃掉熵增【无序】的观念构建人自身最大的负熵【有序】但学习本身【是】会消耗能量,带来熵增的,这个能量来自动植物。
学习本身就是为了塑造思想的负熵、思维的负熵。
华为为什么有时要大批的解聘员工并招聘新员工呢?如果管理手段或者其它代偿手段并不能降低熵增,增加负熵。
解聘员工,换成一批能适合未来趋势的员工【比如人工智能领域、芯片领域】最后再分享一张图:制定组织形式,制定的过程是熵增,但所带来的组织形式是【负熵】。
《熵:一种新的世界观》读书报告作为一名化工专业的学生,我对熵这一概念是十分熟悉的。
熵在热力学中是表征物质状态的参量之一,通常用符号S表示。
在经典热力学中,可用增量定义为dS=(dQ/T),式中T为物质的热力学温度;dQ为熵增过程中加入物质的热量。
若过程是不可逆的,则dS>(dQ/T)不可逆。
从微观上说,熵是组成系统的大量微观粒子无序度的量度,系统越无序、越混乱,熵就越大。
热力学过程不可逆性的微观本质和统计意义就是系统从有序趋于无序,从概率较小的状态趋于概率较大的状态。
单位质量物质的熵称为比熵,记为S。
熵最初是根据热力学第二定律引出的一个反映自发过程不可逆性的物质状态参量。
热力学第二定律是根据大量观察结果总结出来的规律,有下述表述方式:①热量总是从高温物体传到低温物体,不可能作相反的传递而不引起其他的变化;②功可以全部转化为热,但任何热机不能全部地、连续不断地把所接受的热量转变为功,而不产生其他任何影响(即无法制造第二类永动机);③在孤立系统中,实际发生的过程总使整个系统的熵值增大,此即熵增原理。
摩擦使一部分机械能不可逆地转变为热,使熵增加。
热量dQ由高温(T1)物体传至低温(T2)物体,高温物体的熵减少dS1=dQ/T1,低温物体的熵增加dS2=dQ/T2,把两个物体合起来当成一个系统来看,熵的变化是dS=dS2+dS1>0,即熵是增加的。
杰里米·里夫金(1945~),当今美国颇有声望的著作家、社会批判家。
著有关于经济趋势、科学技术和文化方面的著作七部,被译成15种语言,其中《熵:一种新的世界观》、《时间大战》、《生物圈政治学》和《工作的终结》等书有广泛影响。
《熵:一种新的世界观》这是一部曾引起西方学术界普遍震惊的著作,从世界观的角度深切地反省了洛克和斯密对资源和环境的忽视。
1972年,西方著名的未来学研究团体罗马俱乐部发表了关于人类困境的研究报告,名为“增长的极限”,第一次系统地论述了科技发展、生产力提高以及经济增长和自然资源、生态环境的关系,提出了“增长的极限”的理论,指出人口和经济的增长必然耗尽世界上不可再生的自然资源,同时污染环境,威胁人类生存。
熵:一种新的世界观(节选)里夫金霍华德热力学关于熵的概念揭示了热传递的不可逆性,即热量总是自发地从高温热源向低温热源流动,而不是相反。
本文从热力学第二定律出发,将熵的观念引申到能源、环境等领域,对当今世界普遍关注的能源危机、环境污染问题表示了深深的忧虑。
阅读时,要注意作者运用日常事例说明科学道理的方法。
节选自《熵:一种新的世界观》(上海译文出版社1987年版)。
吕明、袁舟译。
作者里夫金和霍华德是美国当代著名社会学家。
积累下列词语明白无误呕心沥血绞尽脑汁深不可测三昧天网恢恢疏而不漏夷为平地万世不竭告罄无济于事一位名叫麦克斯·格拉克曼〔麦克斯·格拉克曼(1911—1975)〕南非文化人类学家,以研究非洲诸部落的政治制度著称。
的人类学家曾经说:“科学是一门学问,它能使这一代的傻瓜超越上一代的天才。
”热力学第一定律与第二定律早已编入物理学基础教程,它们所表达的内容现在看来不过是简单明了的常识而已。
然而将它们最终明白无误地表达出来,却经过了一段曲折的路程;许多天才为之呕心沥血,提出过大量复杂的理论。
奇怪的是,虽然科学家们多少年来为这两个定律的真正涵义绞尽脑汁,地球上各民族文化的民谚却早已悟出其中三昧〔三昧〕梵文Samadhi的音译,指使心神平静、杂念止息的修行方法。
后借指事物的要诀。
我们都听说过这些说法:“你不可能不劳而获”,“覆水难收”或者“天网恢恢,疏而不漏”。
如果这些谚语对你说来不算陌生,而且在日常生活中你也反复有过这样的亲身体验的话,那么,你就懂得了热力学第一定律和第二定律。
热力学概念乍听起来有些深不可测,其实它们是我们所知道的最简单而又给人印象最深的科学概念。
热力学的两个定律可以用一句简短的句子来表达:宇宙的能量总和是个常数,总的熵是不断增加的。
这也就是说我们既不能创造,也不能消灭能量。
宇宙中的能量总和一开始便是固定的,而且永远不会改变。
热力学第一定律就是能量守恒定律,它告诉我们能量虽然既不能被创造又不能被消灭,但它可以从一种形式转化为另一种形式。
熵:一种新的世界观
[导学新概念]
熵是一个物理学概念,是用来阐明热力学第二定律的。
作者在书中却把这一物理学概念广泛运用于哲学、经济学、社会学、政治学以及西方文化的各个领域。
所以学习文章时,需要注意《熵:一种新的世纪观》一书的诞生背景,还需要对这种新的世纪观有一个总的认识。
里夫金和霍华德的这部书是在1981年出版的,该书对现代科学技术所带来的负面影响作了深刻的分析。
现代科学技术在只有几百年的发展中,为人类带来了高度的文明,从根本上改变了我们这个世界。
与此同时,现代科学技术也使人类陷入种种困境之中,如环境危机、能源危机等。
1972年,马萨诸塞理工学院的丹尼斯·米都斯领导的一个17人小组向罗马俱乐部提交了一份题为《增长的极限》的报告。
该报告指出,人口和经济的增长,必然耗尽世界上不可再生的自然资源,同时污染环境,威胁人类生存。
这一报告在全世界引起了巨大反响。
1981年出版的《熵:一种新的世界观》比《增长的极限》涉及的领域更广泛,意义也更深远。
把熵的概念引入对世界的认识中,远远扩大了它在物理学上的意义。
熵定律不仅适合于地球,而且适合于整个宇宙。
地球上的有效能量有用尽的时候,宇宙的有效能量也有用尽的时候。
有效能量用尽,称之为“热寂”,到那时,一切能量
差别都趋向于零,所有有用能量已消耗一空,到处是永恒的死寂。
宇宙正无可挽回地走向死亡。
这就是一种新的世界观。
[资料显示屏]
想象把一杯水放在桌子的边缘上。
稍微推一下杯子就会落到地面上去——无疑杯子会被打成许多碎片,水会溅到相当大的面积上,或许会被地毯吸收,还会流到地板的缝隙去。
我们这一杯水在这里只不过忠实地遵循着物理的方程罢了。
牛顿的描述即已足够。
杯子和水中的原子独立地遵守牛顿定律。
现在让我们把这图像在时间的相反方向表演。
由于这些定律的时间可逆性,这些水可以一样很容易地从地毯和地板缝隙中流出,流进一个由许多碎片拼凑而成的玻璃杯中,再整体从地板上刚好跳跃到桌子的高度,然后它停在边缘上。
正如杯子落下打碎的过程一样,所有这一切又都和牛顿定律相吻合。
……由牛顿力学推导而来的热力学第一定律是时间对称的。
第一定律并不以任何方式限制玻璃和水,从而排除碎片聚集成杯子,并且充满水后奇迹般地跳回到桌面上的可能性。
……为了聚集玻璃碎片并收回所有溅开的水,而且最后优美地跳回到桌子上,必须以不可思议的精确度把它们的运动协调起来。
可以肯定的是,这样的协同的运动实际上是不存在的。
——《皇帝新脑》
煤比木材更难开采、加工,因此把它转化到有用状态要耗费
更多的能量。
这一点也可以在热力学第二定律的作用中找到答案。
世界上的有效能源不断被消耗掉,而最先消耗的总是最容易得到的能源。
后一个能源环境所依赖的能源总要比前一个能源环境的主要能源更难获得。
煤的开采和加工比树木的砍伐更困难,而石油的开采和加工还要困难。
分裂原子以获得核能就更麻烦了。
——《熵:一种新的世界观》
[教学设计ABC]
设计A
一、导入新课
地球(宇宙)是一个巨大的能量宝库,我们常常用“取之不尽,用之不竭”来形容。
这能量宝库真的就没有用尽的那一天吗?读了《熵:一种新的世界观》一文之后,我们就会有较为清醒的认识。
二、指导阅读
1.速读课文,解释“熵”的含义。
明确“熵是不能再被转化做功的能量的总和的测定单位”,熵是无效能量的总和,“污染就是熵的同义词”。
还需要注意“无效能量”这一概念。
在谈熵的含义时,作者讲了蒸汽机做功和河水发电的事例,以此说明熵是不能再转化做功的能量的总和。
2.再读课文,解决两个问题:一是能量耗散的问题,一是
能源危机的问题。
明确:能量耗散意味着熵的增加,就意味着有效能量的减少,而我们做的许多事情,都是在消耗能量,哪怕在你点燃一支烟的时候,世界上的有效能量也在减少。
加之地球上的不可再生能源是有限的,可以再生的能源也是有限的,所以人类会面临能源危机。
当然我们可以回收利用,但要做到百分之百地回收是不可能的,而且回收本身也都要消耗额外的能量。
当宇宙的有效能量耗尽时,就不会有任何可以做功的能量,也就更不会有生命。
3.把熵与能量联系起来思考,就会对世界产生一种新的认识,也就是一种新的世界观。
4.阅读目光要敏锐,阅读感知也要敏锐。
在两次阅读中,一定要把熵、能量消耗、能源危机等语找出来,并能作出准确的解释。
设计B
导课可以采用设计A,指导阅读可以变化为问题思考式。
1.在学生阅读全文之后,让学生谈谈对文章的大致理解。
2.教师可设计几个问题,供学生们思考讨论,从而加深对文章的认识和理解。
问题一:第一段结尾说,如果你听说过“你不可能不劳而获”“覆水难收”“天网恢恢,疏而不漏”等谚语,并且有
过亲身体验的话,那你就懂得了热力学第一定律和第二定律了。
为什么这样说?请谈一谈你对这些谚语意思的理解。
明确:因为可以用这些谚语来表达热力学第一定律和第二定律的含义。
例如,热力学第一定律认为能量既不能被创造,也不能被消灭,但可以从一种形式转化为另一种形式。
热力学第二定律认为“当能量从一个较高的集中程度转化到一
个较低的集中程度时,它就做了功”,而且,每当能量转化后,我们就会“得到一定的惩罚”。
这个惩罚就是已经作了功的能量,再也不能做功了。
也就是说,尽管能量的总数没有变,但做功之前是有效能量,做功以后就变成无效能量了。
因此,每一次能量转化都意味着有效能量减少,无效能量增加,也就是熵的增加。
作者引用的谚语就是这个意思。
“你不可能不劳而获”是说要想有收获,就一定得付出劳动,正如做功就得消耗能量一样;“覆水难收”是说倒出去的水就再也收不回来了,正如做功消耗的能量就不能再做功了一样;“天网恢恢,疏而不漏”是说法网虽宽,却不会让一个坏人漏网,在这里强调的是无一例外,即做功就要消耗能量,消耗了能量熵就要增加,这是宇宙万物谁都逃不脱的定律。
问题二:为了阐述科学道理,文章运用了一些日常生活中的例子来帮助说明。
请从文章中找出这样的例子来,分别说说它们所说明的道理是什么。
明确:(1)“高楼拔地而起”“青草的生成”→都是能量的转化,都要消耗有效能量。
(2)“烧掉一块煤”→能量并没有消失,只是转化了,不过不能再用它来做功了。
(3)“点燃一支烟”→要消耗能量,有效能量就会减少。
这样的事例是很多的,如:“餐具的使用”“把烧红了的火钳从火堆里取出来”“河水越过水坝流入湖泊”,都可以拿来分析,原来高深的道理就简单明了了。
设计C
1.从环境污染谈起,联系现实,想一想我们应该为这个世界(宇宙)做些什么。
(要有环保意识和能量意识)
2.从可持续发展谈起,联系现实,看一看我们已为这世界(宇宙)做了些什么。
(要有危机感和责任感)。