熵,第1张

熵 能否尽量通俗地解释什么叫做“熵”?

简单说,熵就是事物接近混乱状态的程度,事物越无序越混乱,熵越大。

世间万物都有从高有序度转向低有序度的自然倾向,这就是熵增的趋势。

就好像人人都有懒的时候,想象下,一个小区,当无人清理的时候,环境就会开始乱糟糟,这就是熵增。

通常,瓶子破碎了玻璃渣比较容易,要想从玻璃渣恢复到整个瓶子就要耗费能量。

周围的环境更容易变得脏乱差,而想要恢复整洁有序的环境,就要去做功才能实现,要有能量的消耗。

世间万物,就连宇宙也逃不过熵增的咒语,逐渐混乱,最终达到温度平衡,整个宇宙处于冰冷寂寥的死亡状态。

但对于生命体,薛定谔一早就提出,是以负熵为生的,也就是生物体可以靠吃喝呼吸,对外的物质交换来维持生命体的有序,这就相当于从周围环境中获取有序。

人从生到死,就是熵增到了最大值。

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熵的概念源自热力学,用于表征系统的无序度(或说混乱度)。

无序度越高,熵越大,系统也越稳定。

在热力学中,无序是指系统所能达到的不同微观状态的数量,因为系统有一个特定的组成、体积、能量、压力和温度。

热力学第二定律表明,孤立系统总是存在从高有序度转变成低有序度的趋势,此即为熵增原理。

例如,打碎的玻璃无法复原、墨水滴入清水中会逐渐分散、鲜花开放会使周围香气四溢。

这些自发过程都是不可逆的,系统的混乱度会变高,即熵会增加。

按照熵的定义,同一种物质在不同状态所具有的熵是以如下的顺序排列:气态>>液态>>固态。

此外,温度也会影响系统的熵。

举个例子,用火加热水壶中的水,不久后,水就会沸腾。

本质上,火的热量使水分子的热运动加剧。

如果热源被移走,水会自发地冷却到室温。

这也是由熵增引起的,因为水分子倾向于消耗掉所积累的势能,从而会把热量释放掉,最后处于一种较低势能的状态。

我们知道,从大爆炸以来,宇宙一直在不断膨胀。

如果我们的宇宙是一个孤立的系统,由于熵增原理,宇宙的无序度会随着膨胀而逐渐增加。

在一定的时间之后,熵增加到最大,宇宙的无序度达到最大,最终整个宇宙达到热平衡的状态,一切演化全部终止,这是宇宙的可能归宿之一,即热寂。

然而,如果宇宙中存在某种机制能够使熵减少,比如真空中的随机量子涨落,宇宙最终可能又会回到最初的奇点,进而再次大爆炸。

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