「楞次定律」與「勒夏特列原理」兩者從各種角度看有什麼潛在的聯繫與道理? | 知乎問答精選

 

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「楞次定律」與「勒夏特列原理」兩者從各種角度看有什麼潛在的聯繫與道理?

2018年02月09日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 15 ℃ 次

【希格斯玻色妹汁的回答(33票)】:

負反饋

正反饋

  1. 這兩個例子說的都是負反饋的情形
  2. 自然科學的討論中不要用「老子」這種哲學思辨
  3. 因為反饋的性質取決於討論的具體問題,並沒有一個普適的「天之道」
  4. 正反饋的例子也很多,和「損有餘而補不足」剛好相反,比如說經濟學或者社會學上常用的 馬太效應 ,或者物理裡面的萬有引力

【簡藍的回答(128票)】:

自然界普遍存在的負反饋系統的兩個例子,類似的還有熱平衡、主序星引力和壓力的平衡、材料屈服前的變形等等。

其實正反饋的系統也一樣不少,比如建築物的垮塌、比如材料的屈服和斷裂,比如點燃爆鳴氣,比如鏈式反應,比如雪崩擊穿……

好比圍棋有黑子和白子,拿出兩個黑子問二者有什麼哲學聯繫,或者說是否佐證了「天地玄黃」……倒也不是不能做出文章,但是個人認為意義不大。

【武赫天的回答(22票)】:

和彈簧原理差不多,沒什麼大不了的。

彈簧大家很熟悉:你拉它,它就「想」收縮;你壓它,它又「想」伸長——總之,它總是抵抗會使它偏離平衡位置的作用力。

但有一點本質性的不同:沒啥哲人會就著彈簧發神經。

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彈簧之所以不容易引起哲人發神經,是因為大家都能實實在在看到、摸到整個物理過程,而且彈簧的平衡態完全不能給人任何神秘感。

而楞次定律之類,起作用的是你肉眼看不到的東西;要弄明白它,首先得先把「場」這個概念弄明白到「像你屁股底下的椅子一樣實在」的程度。

但一旦看不見摸不著,出現了神秘感……就好像民科喜歡玩磁鐵一樣,哲人就喜歡就著它發神經。

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簡單形象的說,就好像碗裡的鋼珠一樣:任何把鋼珠推離碗底的行動,都會遭遇鋼珠的「反抗」:只要你一鬆手,鋼珠就一定會滾回碗底。

為什麼呢?

因為碗邊全都是斜坡,碗底是最低點。把鋼珠推離碗底,就相當於把它放斜坡上,當然一鬆手就滾下來了。

類似的,如果我們小心翼翼的把一個鋼珠放到籃球頂上,也可能能放穩當。

但,這種情況下,任何使得鋼珠偏離平衡位置的舉動,都會使得鋼珠掉到地上。

這次它咋不「損不足補有餘」了呢?

因為這次,籃球四周也是斜坡;但能把鋼珠放穩的地方是最高點;把鋼珠推離這個最高點,它自然就順斜坡滾下去了。

展開點說:這兩個系統,都有一個平衡位置;同時,當系統偏離平衡位置時,由於系統本身的某些特性,會導致另外的某些作用。

其中,碗的情況下,這種作用總會使得系統返回平衡位置,從而糾正偏離,也就是傾向於縮小「偏離」,所以叫「負反饋」;

而籃球的情況下,這種作用會使得系統加速失衡,使得偏離越來越大(傾向於放大偏離),所以叫「正反饋」。

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楞次定律情況類似,只不過,它的「平衡位置」比較抽像。

這個平衡點是:「磁鐵和線圈之間的相對速度為0」。

一旦磁鐵和線圈出現相對速度,線圈中就會出現電流,電流則產生一個磁場,這個磁場總是傾向於降低磁鐵和線圈之間的相對速度——這顯然是一個典型的負反饋現象。

類似的,勒夏特列原理同樣描述了一個負反饋系統。只不過,它的平衡點也有點「抽像」,而且是多維的(反應物濃度、溫度等等都可以看作其中一個維度)。

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正負反饋過程貫穿於幾乎每個領域。

比如,計算機裡面,當CPU大量發熱時,就會觸發一個邏輯,這個邏輯會調高CPU散熱風扇的轉速,使得CPU溫度下降;而當CPU閒置時,這個邏輯又會調低風扇轉速,以降低噪音、提高風扇壽命——如果局外人觀察CPU溫度和風扇的關係,他就會得出結論,說這是個負反饋系統,這個系統使得CPU溫度盡量固定在某個範圍。

再如,人是溫血動物,體內溫度總是保持在37度左右——天熱了,我們就出汗散熱;天冷了,我們就發抖,利用肌肉震顫產生熱量:這顯然也是個負反饋過程。

炸藥,平常情況下處於穩定態;一旦遇到劇烈衝擊/高溫,一部分炸藥就爆炸,產生劇烈衝擊和高溫;這種衝擊和高溫傳遞出去,導致其它部分也開始爆炸——一點火星就能誘發開山裂石的大爆炸,這顯然是個正反饋過程。

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不僅如此,我們還會有意識的構造出不同的正負反饋系統,以達到特定的工程目的。

比如,信號放大電路,裡面就大量利用了正負反饋,甚至經常有在某個區域負反饋、另一個區域正反饋的設計,以補償某些系統固有偏差,使得放大的信號不失真。

再如,很多機械的穩定器,實質上就是利用力學原理刻意製作的負反饋裝置;電器上常用的「蹺蹺板」按鈕開關(一端翹起是開、另一端翹起是關),實質上是在中間位置上有正反饋、而在通斷位置上有負反饋,所以才只會有兩個穩定位置。

利用到正負反饋原理的東西多不勝數。只要你有足夠的知識、又有一定的好奇心,就會知道……這玩意兒,實在是太平常了。

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一旦對正負反饋有了足夠的瞭解,再回過頭看哲人們吟唱「啊,彈簧,你是天道的體現」……真不覺得好笑嗎?

嗯,當然,如果信奉負反饋的「損不足補有餘教」,和信奉正反饋的「馬太效應教」再打上一場宗教戰爭,那才真的叫好玩,哇哈哈哈o(^▽^)o

馬太效應

【寧源的回答(24票)】:

最根本的原因是能量守恆和熵增原理吧

【於金雨的回答(20票)】:

唯一的聯繫就是他們都是高中內容。

補充:比一般高中內容形式更簡單更不需要公式和數學推導,初中文化都能看懂,特別適合民科,民哲。

【GLXD的回答(21票)】:

不僅是楞次定律與勒夏特列原理,還有物理學的慣性現象,電感現象,甚至包括高中特別喜歡考的兩條通電導線相吸還是相斥什麼的,化學主要就是勒夏特列原理,生物就更多了,從人體的各種調節,到生態系統的各種調節。以及其它一時想不起來的東西。

我一直都有他們都很相似的感覺。

後來我想,應該是萬物都有一種想要維持自己狀態保持不變的趨勢。嗯,,,這句話給我一種哲學高度的感覺。

然後,突然想到了牛頓同學的最著名作品,《自然哲學的數學原理》,這個書名很有意思,仔細看看,也就是說這本書講的是自然哲學,哲學。嗯……嘿嘿……

這些就是我在高中時期自己悟出來的東西。後來,我又讀一些書,所有這些我總結了一句話:

理論的極致是哲學,實踐(或者說行為)的極致是藝術。

現在的各個理工學科就是原先的自然哲學的分支,各個學科的規律,原理上升到一定高度後都可以在哲學中找到相應的東西。有一點萬法歸宗的感覺。

至於題主提到的老子,我沒想過那麼遠,我不好說。

建議提主添加哲學分類,讓哲學類的大神們來談談。

最後,說下,我大二,高中四年(復讀一年)。以上只是我自己一個人瞎捉摸出來的,輕噴。

【Alan的回答(2票)】:

道法自然,,,

當某種變化引起一系列效應的時候,會存在一種與之相抗的力量存在,哲學上稱之為存在,存在不依賴人的意志且不以人的意志為轉移的客觀世界,因此說這種聯繫必然存在,可以理解為另一種「場」。

天道損有餘而補不足,物極必反,天地,萬物之盜;萬物,人之盜;人,萬物之盜;道者先。

想來.........................

程序員的亂亂談

【果醬喵的回答(2票)】:

豈止是楞次定律和勒夏特列原理,上學那會感覺很多物理化學甚至生物的定理規律什麼的都是一樣的。。原來不只我這麼想,我還一直以為是我人有問題呢。。o(╯□╰)o

【JunchengGuo的回答(2票)】:

高中的時候也是特別喜歡這兩條定律,所以來答一個吧!

二者統一於「維持穩態」的傾向。首先,自然界的系統都有保持在一個能量最低的平衡點的傾向。當有外部影響作用於系統時,系統內部會產生抗拒該影響的反作用,以減緩、甚至減小在該影響下系統相對於平衡點的偏離。勒夏特列是減弱作用,楞次定律是減緩作用。其次,這種阻礙只能起到「削弱」的效果,決不可能達到「抵消」,或者「阻止」的作用。這也好理解,倘若抵制效果可以強到完全抗衡外部作用,意味著可以實現能量的無耗散傳輸,違背了熱力學第二定律。其實熱學和哲學一向是相通的,從哲學上來說,外部作用為因,內部抵制為果,「結果」不可能反過來完全消除「原因」的作用。

【徐海麟的回答(2票)】:

高中時也覺得有關係。。誰知道呢~

【龍膽紫的回答(2票)】:

一直想把類似的一切統一稱呼,就叫「廣大智慧真如神聖負反饋定律」吧2333333

標籤:-科技 -化學 -科學 -物理學


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