歲月靜好背後的物理定律

2020-11-11 滄海一隅

很多人喜歡把「歲月靜好」掛在朋友圈，而這句雞湯在物理學中有對應的定律。


這個物理定律叫做「漲落-耗散定理」，該定律的提出者正是大名鼎鼎的愛因斯，誕生於1905這個奇蹟年。要說這個定律，必須先談布朗運動。


1827 年，英國植物學家羅伯特·布朗把幾個非常微小的花粉顆粒 （注意不是花粉本身，花粉太大了，是從花粉中提取出來的小顆粒 ） 放在培養皿的水裡，然後用顯微鏡觀察。他發現這幾個花粉顆粒一直都在水面上到處亂竄，永遠都不會停下來。

這就奇怪了，難道花粉是有生命？布朗還馬上改用銅粉微粒來實驗，發現銅粉微粒在水面上也一直這麼動。這種無規則的運動被命名為「布朗運動」。此後很長一段時間內，沒有人能解釋布朗運動。



最後，愛因斯坦出手了。愛因斯坦在 1905 年的這篇論文中說，花粉顆粒之所以一直都在動，是因為周圍的水分子在推著它動。

愛因斯坦指出，水分子每時每刻都在做著不停歇的無規則的運動，分子運動就是溫度的本質：分子運動越快，物體溫度越高。之所以熱水燙手，就是因為水分子運動速度極快，撞到了你手上，你感覺到疼痛。

因為水分子無時無刻不在運動，花粉微粒就被隨機地撞來撞去。

今天的我們當然知道，萬事萬物都在運動，微觀世界的分子原子電子都在運動，但在20世紀初，這就是一個石破天驚的觀點。



其他科學家也提出了類似的觀點，但只有愛因斯坦給出了布朗運動的數學解釋。

愛因斯坦用一個精妙的數學方法證明，一段時間之後，平均而言，花粉顆粒離開出發點的那個直線距離，是跟時間的平方根成正比 。

感興趣的可以在顯微鏡下做這個實驗，我們看不見水分子，但我們能看見花粉顆粒、菜葉顆粒。只要測量一下顆粒們的運動，就能驗證愛因斯坦的公式 。同時，顆粒的隨機運動也證明了水分子的存在。

固定方向的行走距離，都是跟時間成正比，而布朗運動這個隨機走出來的直線距離是跟時間的平方根成正比。可以這麼理解，在相同單位時間內，別人朝著明確的方向走了10000米，而毫無目的、隨波逐流的你卻只走了100米。



想要成功，千萬別做布朗運動。然而，就算作為花粉顆粒的你有明確的方向，也會受到布朗運動的幹擾，因為「水分子」是無處不在的。

花粉顆粒的這種四處亂竄現象，這在物理學上叫「漲落」。即便有一根細線牽引著花粉顆粒往固定方向運動，花粉顆粒還是會受到水分子的衝擊，它的路線還是充滿著漲落。

這個微觀的漲落，其實就是摩擦力的本質。水分子在撞擊花粉顆粒時，也消耗了一部分能量，這就叫「耗散」。漲落越大，動能的耗散就越多。

汽車行駛在路面，摩擦力會耗散汽車前進的部分動能。汽車在市區走走停停，漲落大，能量耗散也大；汽車在高速路上跑，速度相對恆定，漲落小，能量耗散也小。



物體耗散掉的動能會變成周圍分子的熱能，這就是為什麼摩擦會生熱，這叫做漲落導致耗散。能量耗散越快，周圍分子的運動也會越快，這叫耗散導致漲落。

說句人話，漲落相當於折騰，耗散相當於浪費精力和體力。

我們都有這樣的體驗，注意力不集中的時候，哪怕你花再多的時間也無法做成事，因為你的漲落太大了。一會兒蹦出一個念頭，一會兒看下手機，一會兒喝口水，一會兒和人聊天，你幾乎就是布朗運動，還能做成啥事兒？


但就算你專心致志朝著一個目標前進，也不可能完全避免漲落。花粉顆粒並不是在主動吸引水分子，是水分子自動就會來撞它。



你早上起來，給自己打雞血，說什麼今天又是元氣滿滿的一天，一定要把今天的事兒幹完！可是左一個小事兒右一個小事兒總來找你，領導一會叫你幹這個，一會叫你幹那個，其中很多事情又是你不能不幹的。

這些小事兒讓你的行動充滿漲落。你早上好不容易攢出來的能量，就這樣慢慢被小事兒給耗散了。

做任何事都會有阻力，正如再好的道路也有摩擦力一樣 ，沒有摩擦力，我們根本無法行走！ 阻力不是有人故意跟你作對，而是自然現象。

減少漲落，首先就是沒事兒別找事兒，別折騰。本來傷疤時間長了自然會褪去，你非得到去扣它，這下好了，血流不止；本來鼻屎多了自然會排出體外，你非得去挖鼻孔，這下好了鼻炎都給你挖出來了。

本來一點破事兒分分鐘搞定，有的人非得小事化大，各種折騰；本來小事一樁，非得火冒三丈，這就導致自己的漲落很大，耗散的能量也大。很多時候忍讓不是因為害怕，純粹是為了降低漲落，避免耗散。



物理定律提倡的必然是過修身養性的平靜生活。不折騰，不一驚一乍，漲落振幅非常小，能量耗散就小。靜水流深。咱們說的早睡早起，控制飲食，養成好生活好習慣，這些都是在降低漲落；沒有規律的生活，只能增加耗散。

當然，咱不是說有漲落就是壞事，很多時候我們需要折騰的。領導不折騰，哪來權力？生活不折騰，作家哪兒來靈感？猛男不折騰，哪兒來的肌肉？青春不折騰，你咋知道你想要什麼？

漲落-耗散定理這個規律是雙向的，你耗散出去的能量並沒有白白消失，都變成了某種漲落，也就是某種「勢能」。說句人話就是，要付出代價才能得到想要的東西。


如果你想成為一個佛系的人，這個漲落耗散定理能幫助你。


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