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撰文 / 刘恺（同济大学人命科学与本领学院）

东说念主类的大脑是世界上最复杂且最为阐扬的器官，时于本日筹商东说念主员都未能解开大脑的沿路神秘。大脑究竟是如何倏地能量的？被倏地的能量最终都去了那儿呢？

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大脑与熵

为什么热量老是从较热的物体传递到较冷的物体？为什么凋落的树叶不会重回枝端，枯萎的花朵不会从头怒放？

当然界中宏不雅事物的发展经由都有一个优先的标的，罢职的抓法即是热力学第二定律，也称“熵（shāng）增多旨趣”，它指的是在一个孤单系统里，如果莫得外力作念功，其无序的进度（即熵）会不停增大。

东说念主的人命也如斯，从物理层面的畅通到精神层面的念念考，都会倏地能量并产生熵，突破原有的均衡。咱们的大脑亦然如斯，当咱们念念考时，大脑会倏地能量，产生熵。

热力学第二定律，有几种常用的表述方式。德国物理学家克劳修斯将其表述为：热量弗成自愿地从温度低的物体传递到温度高的物体。英国物理学家威廉·汤姆逊（开尔文勋爵）和德国物理学家马克斯·普朗克将其表述为：不可能从单一热源吸取热量，使之皆备造告捷，而不产生其他影响。熵增多旨趣表述为：孤单系统的熵永不自动减少，熵在可逆经由中不变，在不可逆经由中增多。

学问贯串：用活命中的例子帮你辩论“熵”

整洁的桌面，如果咱们不随时整理、清洁，使用一段时期后，会变得掩人耳目。桌面的高大进度，就是熵。若咱们一直不整理（即莫得外力作念功），桌面就会越来越乱（即熵会不停增大）。

再比如，咱们买来的新电脑，运转速率常常会很快，然则如果咱们弥远不计帐垃圾文献2024年宝马会彩票网，它就会变得越来越卡顿，也就是熵在不停增大。

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念念考越高档 熵越多

东说念主类的大脑每天需要接纳、记念多样信息，学习、辩论多样学问，分类、惩处种种事务。这意味着大脑的熵在不停增多，若不足时优化、排序，大脑就会越来越无序。

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筹商东说念主员诓骗功能性核磁共振成像（fMRI）本领，不雅测到大脑不同贯通功能的区域（如右图所示）倏地的氧气量，从而计较出大脑不同时间、不同位置的能量倏地情况，并通过模子，计较出其产生的熵。

筹商发现，当大脑处于休息情状时，各个脑区处于不同情状且不停更动，但各个情状之间的更动是立地、可逆的。咱们认为这是一种“细巧均衡（detailed balance）”情状。

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而当大脑处于念念考情状时，各个脑区在不同情状间的更动存在标的性，这被称为“细巧均衡破缺（broken detailed balance）”。也就是说，在念念考的经由中，神经算作的“细巧均衡”被突破了，这时暗示高大进度的熵也增多了。

筹商东说念主员发现，在步地惩处、职责、外交、言语、感性念念考、风险有打算、畅通奉行等7种不同类型的大脑贯通算作中，畅通奉行和风险有打算等算作中的熵产生最明显，而言语、步地惩处等算作中的熵产生较少。也就是说，进行越高档、越复杂的贯通算作，大脑产生的熵越多。

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学问拓展：“馋嘴”的大脑

在东说念主体中，大脑的分量仅占体重的2%，然则倏地的能量却达到了全体倏地的20%～30%，大脑“馋嘴”葡萄糖的风俗使其成为全身耗能最大的器官。

当然，阿根廷倒也没有强到见神杀神的地步，不然，他们也不会和荷兰以及法国打满120分钟。结合卡塔尔世界杯上各大强队在小组赛的表现，正常情况下，阿根廷的确有可能在小组赛输球，只不过最有可能击败他们的，不是现实中的确战胜他们的沙特，而是同组的另一个球队，波兰。

这场超级不仅两支顶级之间争夺，更是一场充满看点悬念，球员们表现令人眼前一亮，场上紧张气氛观众热情加深吸引力，吸引无数关注讨论。

你无意会以为，大脑每天要念念考那么多事情、学习那么多学问、作念出那么多决定，细则会有好多倏地。而你约略莫甘愿象，这20%其实是大脑静息情状的耗能——即使什么都不想，神经元（如上图所示，它是神经系统最基本的结构和功能单元）在休息时也会倏地如斯多的能量，又被称作大脑的“暗能量”。如若再进行一番“三念念尔后行”，那倏地的能量还要再多5%～10%。

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童年时期的大脑甚而愈加“馋嘴”，对氧的需求量较成年东说念主更大。筹商袒露，五六岁儿童的大脑倏地的能量不错占到全身的50～60%。

此外，即便大脑处于相称不活跃的情状（举例眩晕），其葡萄糖倏地量也只下落到了平素水平的一半，与其他器官比较依然高耗能的。

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挖掘大脑的潜能

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联接这一科学筹商与我方用脑学习时的情况想一想、不雅察一下，前文中说的与我方的情况是不是不异？诓骗这项筹商不错让咱们在改日学得更好或变得更明智吗？咱们又要如何招架大脑熵的增多呢？

筹商标明，当学习的速率慢下来时，神经元中熵的增多会减缓，从而使咱们的学习效果不降反升。

关于每个东说念主来说，大脑是咱们体魄的总率领部，招架大脑熵增多的环节就是科学用脑，不停挖掘大脑的潜能。举例，在学习方面，不错不停地重迭、逐渐雕塑、反复训练，要知说念“欲速则不达”，“慢工出细活”反而学习效果更高。或者去看一场电影、读一册书、与一又友进行一次空谈，从中探索到簇新的信息、学问或智谋，为大脑“减熵”。

东说念主类对本人大脑的贯通与探索宽阔而迷东说念主的寰宇不异，充满未知却又其乐无限。想要真确 解锁东说念主类大脑蕴涵的玄机还有很长的路要走，但驯服总有一天，东说念主们能解开大脑的终极私密！

本文来自《学问就是力量》杂志，原标题《大脑中的热力学》，撰文/ 刘恺，有转变，原创作品转载请注明开端。

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