了解「熵」的概念,環保行動才會更進一步

2021-01-18 野花野草

從前有個畫家,他分別有3種基本色的水彩顏料,可以混合出各種色彩,盡情畫出腦海中的圖畫;但有一天,他忽然懶惰起來,沒有好好擺放顏料,清洗用具又馬虎,弄得它們混在一起,結果變為單一的:灰色!!再也畫不到彩色的畫,畫家十分後悔。


在生活中,我們習慣分開擺放純物質,一般認為這樣的安排是「有序的」、「有用的」、「便利的」(大概不願意看到調味架上的糖和鹽被人搗蛋混在一起,對吧?)。此舉背後的科學理由是,因為在混合發生前,熵總是維持在最低的水平,我們仍有選擇,有能力去決定之後如何運用。


那,熵是什麼?


熵的概念
簡單來說,熵(Entropy),是一個物理或數學概念,對「混亂度」或「隨機性」的表述。


舉一生活例子:我們視圖書館裡的書為一系統,排列好時,是在低熵的狀態,而攪在一起時,系統就立即跳升至高熵的狀態。要把它還原排回原樣,便要花人的能量和時間去由頭排列過。這裡說明,低熵去高熵容易,高熵返回低熵困難(耗時耗能)。


熱力學第二定律(熵增原理)告訴我們,任何動作行為,無論是移動或改變,都將會導致世界的熵總量上升。而最重要的是,不論靠任何自然或人的作為,這個過程都不能避免或逆轉。再舉一個切身災難性的例子:日本洩漏的放射性粒子,將不會突然自動再次集中到核電站,可謂覆水難收。這種擴散中的混亂性,若說要制止,甚或要回收,對現今頂尖的科技來說,都仍是令人頭痛的難題。



熵、生活、環保
或許有人會認為環保極之麻煩,浪費時間金錢亦無必要,因為他們抱著的態度是「儘管每天產生大量垃圾,但它們仍然在地球嘛!現在並不是一個急切的問題!只要我們想的話,日後隨時可以把這些無用的垃圾變回有用呀!」


在了解熵的概念之後,你就會發現,事實上,地球的情況並非如此樂觀。
如果再拖拖拉拉,延至最後關頭才去補救,我們必須付出十分大的代價,甚至是,無法回頭。


所以,環保的意思不單只是「保護環境」,其實內涵比這更多。


它是一種選擇方式、一種生活方式,指人類有意識的、謹慎的選擇和活動,其目的是儘可能減緩整個地球的熵上升。也就是說,所謂人類「對環境好」的選擇,就是在眾多選擇當中,選取引起最少熵上升的一個。



我們的選擇!
人的選擇是決定性的。


如果人沒有選擇,環保便談不上意義了,而這篇文章也做不到什麼。


在我們日常生活中,有很多方法可以達致相同目的,而科學可以告訴我們哪一個方法是最/較環保的,例如,比較它們的碳足跡、水的使用量、能源使用量,而我的建議,就是用熵作參考。來看一些例子。
1-可回收的物料如玻璃和塑膠,應返回純物料的閉合循環之內,若棄在堆填區或沙灘像亂葬崗般,只會造成汙染和資源浪費。(閉合循環之內的熵維持在穩定)
2-利用自然風乾衣,比用乾衣機環保,因為乾衣機需要能源,而發電的過程會對外排出廢氣,提升系統的熵。
3-雨水其實十分潔淨,不好好收集利用,卻任由它流入下水道與汙水混在一起,實在浪費!(低熵的雨水還沒做什麼貢獻就被推到高熵去了!)
4-食材需要經過一番灌溉、運輸、清洗、加熱烹調,才成為我們桌上的食物,在熵上的記帳不少,但如果還沒有好好被吃完就被丟掉,就真是功虧一簣了。


除了我們這些用家,產品設計師對環保也有很大的責任。
1-低效率的電器,會浪費更多的能源。
2-生活中失敗設計的例子不少,如僅有冷水和熱水出口的蒸餾水機。(若某人只是想要常溫水,便只好混合冷水熱水,雙重浪費能源!這是多荒謬的設計!)
3-設計忽略部件拆解的可行性和方便性,使物料回收的過程舉步維艱。

(幸好現在開始愈來愈多人了解「從搖籃到搖籃」的設計理念,Cradle-to-cradle design)



總結
為了不讓地球的情況再惡化下去,我們應該在地球變得混亂不堪之前,採取行動,在生活中作出謹慎智慧的選擇。若地球的熵升至頂峰,再沒有純物質(就是那個畫家只有灰色水彩的時候!),我們便無計可施,後悔莫及了。


及早行動!我們現在的選擇將會使世界的未來有改變!



相關焦點

  • 熵的世界你不懂?----熵的概念辨析(1)
    熵,--一個難以理解和應用的概念。
  • 到底什麼是「熵」?----熵的概念辨析(5)
    到底什麼是「熵」? 以前的介紹:熵的世界你不懂?----熵的概念辨析(1)熵(傷)腦筋?
  • 深究熵的概念和公式以及最大熵原理
    很多文章告訴了我們概念和公式,但是很少有人講到這些公式都是怎麼來的,那麼就讓我們來深究一下這裡面的奧秘 熵有關熵的介紹,我在《自己動手做聊天機器人 十五-一篇文章讀懂拿了圖靈獎和諾貝爾獎的概率圖模型》中做過簡單的介紹,熵的英文是entropy,本來是一個熱力學術語,表示物質系統的混亂狀態。
  • 來認識一下「熵」這個重要的概念
    「熵」是物理學中一個非常重要的概念,這個概念有多重要可以和「能量」概念對比一下。人們對能量的認識稍微早一些,也能夠體會得出能量這個概念在物理學中的重要地位。早期的時候有人認為能量是宇宙的主宰,而熵只不過是其影子。
  • 熵到底是什麼?
    熵在現代科學中有點流行。通常,它被用作"障礙"的代名詞,但是比這更有趣。這個概念本身有著悠久而有趣的歷史。為了完全理解熵是什麼,我們確實需要查看熵的來源。熵的概念的第一個暗示是拉扎爾·卡諾(Lazare Carnot)提供的,最著名的是他研究引擎並領導法國革命軍的工作。
  • 靈芝:關於對「熵」這個概念的理解
    本文轉載自【微信公眾號:靈芝的心靈舞蹈成長營,ID:lzwd221】經微信公眾號授權轉載,如需轉載與原文作者聯繫今天的文章可能朋友們讀起來會有些晦澀,因為是對一個相對冷門的概念理解。昨天突然對「熵」這個概念有了更加生活化的領悟「熵」是什麼呢?
  • 騰訊首推「降熵」概念稱無出其右
    務虛方面,騰訊首次在業界公開提出所謂「降熵」的概念,要讓信息追著用戶走;務實方面,騰訊首次進軍車聯網,聯手中國人保、殼牌兩家巨頭成立「i車生活平臺」,並推出「路寶APP+路寶盒子」。此外,騰訊還宣布,斥資11.7億元入股四維圖新,佔股比例為11.28%,成為四維圖新第二大股東……  騰訊首推「降熵」概念  對於首度提出的「降熵」概念,騰訊QQ瀏覽器首席產品架構師葉駿以QQ瀏覽器為例對此進行了解讀,「下一代QQ瀏覽器將會針對每一位用戶的個性需求,將有效信息直接推送給用戶
  • 熵的概念及在商業領域的應用
    最近一部極其燒腦的影片《信條》(Tenet)刷屏了,裡面有一個概念叫「熵增」,不像其他科幻片往往以時光機來穿越時空。
  • 獨家 | 熵–數據科學初學者必知的關鍵概念(附連結)
    本文為大家介紹了熵的概念、計算及其在決策樹算法中的應用。
  • 做大環保市場一次性餐具才會退場
    而當前,環保氛圍仍有待培育和壯大,點外賣圖方便使用一次性餐具,幾乎是一種廣泛存在的消費習慣。這意味著,「不得主動提供」的規定,恐怕會被顧客「主動索取」所架空。這不是說《條例》是錯的。一次性餐具雖然不環保,但目前在我國絕大部分地方都是合法的存在。粗暴強制地予以禁止,會面臨法律依據上的缺失。設置「不得主動提供」的軟限制,能儘量避開這一爭議,無疑是一種更為合適的選擇。
  • 熵——奧妙無窮的概念,支配宇宙的萬事萬物
    我在學習物理(化學)時最喜歡的科目之一是熵的概念,以及它與幾乎所有事物的關係,從冰塊到整個宇宙。讓我們從頭開始。熵是什麼?熵可以被認為是隨機性的數量,或者等同於信息的缺失。物理上,熵是一個與「微觀構型」的數量成正比的量,而「微觀構型」與觀察到的「宏觀狀態」是一致的。
  • 做大環保市場 一次性餐具才會退場
    而當前,環保氛圍仍有待培育和壯大,點外賣圖方便使用一次性餐具,幾乎是一種廣泛存在的消費習慣。這意味著,「不得主動提供」的規定,恐怕會被顧客「主動索取」所架空。這不是說《條例》是錯的。一次性餐具雖然不環保,但目前在我國絕大部分地方都是合法的存在。粗暴強制地予以禁止,會面臨法律依據上的缺失。設置「不得主動提供」的軟限制,能儘量避開這一爭議,無疑是一種更為合適的選擇。
  • 學習網際網路必須搞懂兩個重要概念:「熵」與「焓」
    一、為什麼要學習「熵」與「焓」人類的發展脫離不了規律,熵和焓代表了自然的規律。少丹老師多次提到過「熵減」「焓增」,理解這兩個概念可以幫助我們更深刻的理解產業網際網路。二、什麼是「熵」、「焓」熵的概念最早起源於物理學,用於度量一個熱力學系統的無序程度。熵增過程是一個自發的由有序向無序發展的過程。熱力學定義:熵增加,系統的總能量不變,但其中可用部分減少。熵減即負熵,是熵函數的負向變化量。
  • 生命的混亂:讓我們了解熵
    無論你多麼努力,你都無法擺脫其冷酷無情的結論:在孤立的系統中,熵不會降低。那什麼是熵?為什麼會改變?計算分子如果我給你放一盒空氣並要求你測量其性質,那麼你的第一個直覺將是拿出一把尺子和溫度計,記錄下重要的科學數字,例如體積,溫度或壓力。有一個很好的理由是你的本能。
  • 熵:傷腦筋的熵
    Entropy的本意是一個同能量轉換相關的熱力學廣延量,中文的熵,或熱溫商,是對克勞修斯公式形式上的直譯。Entropy是一個具有深遠意義的基礎概念,量子力學以及後來的通訊理論都得益於熵概念之上的深入研究。熱力學(thermodynamics)是大學物理教育中不可或缺的一門基礎課,我印象中這是一門教的人和學的人都倍感困惑的課程。
  • 「熵」究竟是個什麼東西?宇宙為何要遵守熱力學第二定律?
    關於熵的問題,想必許多人都聽到過這個字,但卻不了解其中的意義,事實上,在物理學上,熵這個概念的形成也經歷了許多時間!熵是什麼?1865年,德國物理學家克勞修斯首次提出了熵的概念。最開始的時候,熵在物理學上指熱能除以溫度所得的商,標誌熱量轉化為功的程度。然而隨著科學的不斷發展,人們逐漸為熵賦予了新的意義——事物的無序度!而熱力學第二定律正是揭示了宇宙的這種無序度。
  • 我對熵原理的理解
    1865年提出的一個概念。生活中的很多現象,比如:懶散容易自律難,放棄容易堅持難,變壞容易變好難,拖延容易行動難,邋遢容易整潔難……這些現象都和熵增加原理有關。就好像面對一個沙堆,我們可以隨意更改變沙堆的「形狀」,但不管組成哪種形狀,構成沙子的「結構」不會發生任何改變,從熵的意義上講,這個沙堆(泛指一切自然形成的沙堆,大同小異)的熵值很高。
  • 熵:傷腦筋的熵-虎嗅網
    Entropy的本意是一個同能量轉換相關的熱力學廣延量,中文的熵,或熱溫商,是對克勞修斯公式形式上的直譯。Entropy是一個具有深遠意義的基礎概念,量子力學以及後來的通訊理論都得益於熵概念之上的深入研究。熱力學是大學物理教育中不可或缺的一門基礎課,我印象中這是一門教的人和學的人都倍感困惑的課程。
  • 電影《信條》描摹「逆熵」,現代舞演繹《熵》,科學激發藝術創作靈感
    「熵」,或許是近期最熱的物理學術語。克里斯多福·諾蘭的科幻新片《信條》,便是建立在「熵」的概念上,以「逆熵」理論展開奇妙的時空旅行。 科學理論激發藝術創作靈感,「熵」令中外藝術家深深痴迷 「熵「,通常描述的是體系的混亂程度,混亂程度越高,體系的熵值也就越高。此概念最早由克勞修斯提出,並廣泛運用於熱力學。以「熵」理論為核心的熱力學第二定律, 歷史上曾被視為墮落的淵藪。
  • 把女舞者弄哭了4次,尹昉的《熵》是一部怎樣的現代舞
    因為想看尹昉的《熵》,有人專門坐高鐵從外地趕來上海,還有人親手做了一本尹昉舞蹈合集畫冊,送他並祝他生日快樂。有人因為電影《藍色骨頭》《紅海行動》《少年的你》認識尹昉,也有人因為電視劇《新世界》認識尹昉,但其實在現代舞界,他早已打出一片天地,積累了一批追隨多年的粉絲。舞蹈才是34歲的尹昉最熟悉的打開方式。