叶芝的诗与科学：《当你老了》

诗人叶芝写下著名的诗句《当你老了》：

当你年老，鬓斑，睡意昏沉，

在炉旁打盹时，取下这本书，

…………

多少人爱你风韵妩媚的时光，

爱你的美丽出自假意或真情，

但唯有一人爱你灵魂的至诚，

爱你渐衰的脸上愁苦的风霜；

炉里的火焰温暖明亮，带着淡淡的凄然，

为了枯萎熄灭的爱情，你喃喃低语。

…………

如果仔细阅读，这首诗描述的其实是一个“熵增”的场景。
炉子里的火，青春容颜，还有曾经的灼热爱情。

最终，所有的一切都会走向“寂灭”。
虽然诗人坚持说爱你灵魂的至诚；

但奈何谁也挡不住这“熵增”的风霜。

2

定律之上的定律：

熵增定律

如果科学世界有一条定律是永恒正确的，

那它就是熵增定律。

电磁理论只是大一统理论的一部分，

相对论可能有它的边界局限，

量子力学还在摸索中艰难前进。

唯有熵增定律，这条超越一切定律的定律。

在许多科学家眼中，熵理论是第一法则。

什么是熵？熵的物理意义是体系混乱程度的度量，熵增即在一个孤立系统里，它的混乱度会不断增大。

当熵达到最大值时，系统会出现严重混乱，最后走向死亡。

落叶永离，覆水难收；

死灰欲复燃，艰乎其力；

破镜愿重圆，翼也无端；

人生易老，返老还童只是幻想。

系统从有序趋于无序，从确定性走向不确定性。

在熵达到极大值后归于沉寂。

3

2020是熵+++++的一年，

但并不是最坏的一年

2020，这是“熵增的平方”的一年，

各种不确定性充斥着整个世界。

新冠病毒这个不可见的微生物，它只是携带了些许信息（RNA）。

可无声无息之间，却重创了这个世界。

全球已有近160万人死于新冠，每9秒就新增1例死亡病例。

印度蝗灾，美国地震，中国洪水。

大火席卷澳大利亚丛林，袋鼠仓惶逃命，绵羊化为黑炭，蝙蝠涌入城区；

蝗虫自索马里开始，在中东与南亚之间架起一条“侵蚀桥梁”，将亿万吨粮食一扫而尽；

菲律宾火山爆发，火山灰夹杂闪电，并接连引发火山地震，宛如世界末日降临；

南极冰川融化，海平面上升，大片低洼陆地将被淹没；

…………

2020年，人类世界的混乱程度在增加。

世界变得更糟糕吗？是偶尔如此，还是一直如此？

536年，地球经历一次空前绝后的冰岛火山爆发，欧洲、亚洲和中东被笼罩在黑雾之中，开启了长达至少10年的寒冬。

1349年，黑死病爆发，欧洲三分之一的人因此丧命。

1816年，同样是源于火山爆发，全球夏天出现罕见低温，中国“六月飞霜”，被称为“无夏之年”。

​

紊乱与无序，是自然和历史的常态，变得更无序是其内在规律。

熵增定律，似乎不容辩驳。

4

逆熵而行的“麦克斯韦妖”

但人类中总有一些抗争者，他们不相信这种宿命。

在他们看来，熵增定律是堕落的渊薮，

杰出的科学家们开始采取行动来破解宇宙“热寂”这一世界迷信。

电磁学大牛麦克斯韦相信自然界存在着与熵增相拮抗的机制。

1871年，他设计了一个假想的存在物——“麦克斯韦妖”。

在麦克斯韦设想的方案中，一个绝热容器被分成相等的两部分A和B，如下图所示，由麦克斯韦妖负责看守两部分之间的“暗门”，通过观察分子运动速度，打开或关闭那扇“暗门”，使得只有快分子从A跑向B，而慢分子从B跑向A。这样，它就在不消耗功的情况下，B的温度提高，A的温度降低，从而与热力学第二定律发生了矛盾。

麦克斯韦妖实验图

​纪律森严的物理帝国，麦克斯韦没有成功。

但麦克斯韦的这场伟大猜想，却加深了人类对于能量与信息之间的本质关系的探索。

5

2020，“逆熵者”继续前进

麦克斯韦的后继者们，这个时代的科学家和研究人员，循着他的脚步，在浩瀚的时空中一点点探索真理。

面对巨大的不确定性，这些人一直在逆熵而行。

❶有些人将眼光投向宇宙深处

中国优秀的航天科学家在探索月球，带回2KG土壤。

❷有些人在数学领域中取得杰出成就

2020年，年轻的数学家证明了微分几何学两大核心猜想。

❸有些人在艰深的微观世界进一步探索

Google量子计算模拟了一个由两个氮原子和两个氢原子组成的二氮烯分子的异构化反应。这是用量子在模拟量子，震撼人心的技术。
中国“九章”计算机问世，用200秒完成6亿年计算。

❹有些公司在生物学+人工智能方面孜孜不倦。

达摩院A.I.秒读新冠CT，病症分析结果准确率达到96%；

AlphaFold从一个蛋白的氨基酸序列，推测出该蛋白的三维结构，解决了困扰生物学家近半个世纪的蛋白折叠问题。

❺有些人在探寻生命的边界

国际天文学家团队在金星大气层中探测到了生命的“标记物”磷化氢，首次推测金星可能存在过生命。

美国佛蒙特大学和塔夫茨大学合作，用非洲爪蛙胚胎细胞重组成Xenobots，首个活体机器人诞生。

2020年3月，首张人类细胞图谱公布，浙江大学团队测序70多万个细胞，揭示了一个普适性的哺乳动物细胞命运决定机制。

............

时间拨回一年前，达摩院发布“2020十大科技趋势”，预言量子、A.I.、芯片、云等科技，将掀起新一轮科技浪潮。

2020年，这群人类的“逆熵者”，身体力行地证明了这一浪潮：即便是一小步，也是接近真理的进步。

6

2021，以负熵为食

2021，熵增不会停止，我们需要更多“逆熵”的出现。

12月28日，达摩院发布“2021十大科技趋势”。这其中既包括物理世界基础研究突破带来的“原子动能”，又囊括数字世界中发生的“比特跃迁”，还涉及科技进步对生活模式的改变即“场景变革”。

这十大科技趋势，可能就是人类面向未来的“逆熵”技术：

材料科学的突破，让第三代半导体和柔性电子迎来应用大爆发：性能更优的芯片和智能电子皮肤将帮助人类增进对外界和自身的认知。

后“量子霸权”时代，量子纠错和实用优势成核心命题，量子计算将全速奔向通用领域。

A.I.融入药物研发，大大提升疫苗等研发效率；脑机接口逐渐成熟，帮助人类超越生物学极限。复杂的病毒和大脑都将成为分外有序的“透明盒子”。

数据处理实现自我进化，芯片也将长在云上，云原生带来IT技术体系的全面革新。

数字技术驱动人类社会场景变革，农业、工业、城市都将拥有更高更广的智能。

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薛定谔在《生命是什么》这本书中谈到：人类以负熵为食。

真正拥有极大负熵能量的人，就是拥有这些技术的人类，他们将开启达摩院描绘的2021。

7

逆熵者：为宇宙建立微末秩序

熵增定律被认为是有史以来最令人绝望的物理定律。

达摩院和所有的这些“逆熵者”，像希腊神话中的西西弗斯。

他们不停地把一块巨石推上山顶，而石头由于自身的重量又滚下山去。

然而，西西弗斯并不因此而认输。

宇宙天然而熵增，它俯瞰众生，侵蚀万物，却仍静默如谜。

比起那岿然不动的山更为渺茫，纵使伟大如爱因斯坦，坚韧如霍金也无能为力。

放眼历史，喧嚣过后无声，繁华终归短暂，热寂才是最终归宿。

但人类却天生以负熵为生，逆天而行，即使面对热寂宇宙，也从未胆怯止步。

内以新陈代谢消除有机体内产生的熵的增量，外则不断在环境中建立“有序”社会来维持组织，力图使一切维持在一个稳定而又低熵的水平之上。

而这一切的出发点，无非来源于人类的好奇心和求知欲，来源于“灵魂的至诚”。

纵然微小若星骸尘埃，也要求得自我的生命意义；纵然仅仅拥有70年光阴，也誓要与140亿年的造物较劲，为这混乱的宇宙建立微末秩序。



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