近期热门的精选读物《第一推动丛书·弦理论之争系列》,幽默有趣非常动人!(22)

2023-07-21 来源:旧番剧
理论上讲,我们可以运用经典物理学定律来计算将整沓纸扔向空中后每一页所将降落的位置。
而且——这点非常关键——即使得出确切的答案也没有什么用处。当你查看这叠纸时,你不会在乎每一页碰巧在哪儿,你感兴趣的是整体效果——它们是否正确排列。如果它们是,那非常好,你可以坐下来像往常一样继续阅读安娜·帕夫洛夫娜和尼古拉·罗斯托夫。但是如果你发现书页的排列乱七八糟,那么你不会在乎这种错误排列具体是怎样的。如果你看到了一种错误的排序方式,你就相当于看到了所有的错误排序方式。除非出于某种古怪的原因,你需要追究每一页的具体下落,否则你甚至都不会注意到是否有人把你那已经混乱的页码搞得更乱。最初的一堆纸就是混乱排列的,即便进一步弄乱也还是混乱的。因此,并不仅仅因为统计学讨论比较容易进行,还因为利用统计学所能得到的结果——混乱或者不混乱——更与我们真正关心的和需要记下来的事情有关。
这种全局式的思考方式是利用熵来考虑问题的统计学基础的核心。就像任何一张彩票都有中奖的机会一样,《战争与和平》被多次颠倒顺序后,任何一种排列方式都有可能发生。使统计学变得有用武之地的原因在于,我们感兴趣的页码排列方式只是两类:有序和无序。前一类只有一种(页码正确的排列为1,2,3,4……),而后一类则有多种(除正确顺序之外的每一种可能的排列方式)。这两种分类是便于应用的合理分类,因为,就像上文所述,利用这种分类,你可以对任何一种页码的排列方式做出全局性的评价。
即便如此,你仍然可能建议对这两种分类进行进一步的区分,比如,只有少数几十页的排列是混乱的,只有第1章的页码排列无序,等等。事实上,考虑这些中间状态的分类有时是很有用的。然而,每一种亚分类中的可能的页码排列方式总数与所有的混乱排列方式总数相比是非常小的。比如说,《战争与和平》第一部分排列混乱的方式总数只不过是所有混乱排列方式总数的百分之一的10-178。所以,尽管开始的时候,未装订书所导致的无序页码排列方式可能只属于某种中间状态,而非完全混乱状态,但可以肯定,如果你再三颠倒页码,页码排列顺序最终将展现不出一点规律性。页码排列总是趋向于演变为完全混乱排列的状态,因为这类型的排列方式确实太多了。
《战争与和平》这个例子点出了熵的两个最显著特征。首先,熵是物理系统中无序度的量度。高熵意味着构成系统的组分的许多排列方式毫不起眼,这就相当于说系统处于高度无序状态(当《战争与和平》的页码处于混乱状态时,进一步颠倒页码顺序几乎不会被大家注意到,因为页码本身就已经处于混乱状态,再颠倒页码也不会产生什么重要影响)。低熵就意味着只有少数一些排列方式显得不起眼,也就相当于说系统处于高度有序状态(当《战争与和平》的页码排列有序时,你很容易就注意到对其顺序所做的任何改动)。第二,由许多组分构成的物理系统(比如说,很多页处于混乱状态的书)有自然演化成更为无序状态的趋向,因为相比于达到有序状态,达到无序状态的方式更多。用熵的语言来说,物理系统倾向于向着高熵状态演化。
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