麦克斯韦妖与熵理论
信息和负熵初探
信息和负熵初探禹劲草(娄底职业技术学院湖南娄底417000)；￡囊■信息科攀【摘要]信息同质量、能量一样是物质的普遍的基本属性。
也是时代的三大标志之一。
熵代表了系统无序度的增加，而薛定谔发现了与熵增相反的过程熵减过程，于是提出了负熵的概念。
通过理论研究我们可以得到这样一个结论：，=一s(负熵)。
即：“信息与负熵等价”或“信息就是负熵”。
通过研究信息与负熵之间的关系，我们可以利用信息来减少不必要熵的增加，从而使这个社会朝着更加有序、更加和谐的方向发展。
同时研究信息与负熵的关系有利于发展交叉学科和信息科学技术。
【关键词]信息等价负熵中图分类号：023文献标识码：^文章编号：1871—7597(2008)0710063—01一、■的概论熵是物质系统状态的一个函数，它表示物体所处状态是否稳定及变化方向。
对于封闭系统，熵减少不可能，所以热力学第二定律也叫做熵增加定律。
由此可知，熵在热力学中用来说明热运动过程不可逆性的一个物理量，说明了自然界热变化的方向性，不可逆性[1]。
对于系统混乱程度我们可以用熵来度量，那么对于系统的有序程度我们又将采用什么方法进行度量呢?负熵的概念是量子力学的奠基人薛定锷(E．S chr odi nger)在转到生命科学领域以后，把生命系统作为与外界环境存在着物质、能量和信息交换的开放系统来研究信息在生命系统宏观状态变化中的作用时，发现了与熵增相反的演化过程熵减过程。
为了描述这种现象，1944年薛定锷在<生命是什么》一书中明确的阐明了负熵的概念，其表达式是：，=一s(负熵)…．1蔸厢2七l og面。
其中，t是玻尔兹曼常数(=3．2983×10“卡／摄氏度)，是有关系统的无序状态的量度，它的倒数作为有序状态的量度[2]。
显然，负熵=一I^D gⅣ=一《熵)，即负熵是熵的相反数，可表述为系统的有序状态的量度。
热力学第二定律告诉我们，一个封闭系统的熵只能增加而不减少。
生命系统必须是一个开放系统。
熵的起源与发展
熵的起源与发展摘要：自然界中发生的宏观过程（指不靠外力自然发生的过程——自发过程）都有确定的方向和限度，如水从高处向低处流，热从高温体传向低温体等，对化学反应也是如此。
另外，变化过程与混乱度有关，自发过程往往是由混乱度小到混乱度大的方向进行。
热力学中是用熵来描述系统的混乱度（无序度）的大小的。
关键词：熵的起源；热机；热寂说；热力学第二定律；熵的微观本质人类活动离不开能源。
作为提供能源的主要物质——煤炭和石油资源是有限的。
同时, 煤炭和石油燃烧时会污染空气, 影响人类活动。
地球上四分之三的面积都被水覆盖, 于是, 有人提出这样一个想法: 设想有一个极大的集热器, 可以收集海水温度降低过程中释放的能量, 并在需要能量时释放出来加以利用。
这个想法的确诱人, 因为这并不违反热力学第一定律。
有人测算过, 这个想法若能实现, 只要使整个海水温度下降0. 01摄氏度 , 则对外所做的功可供全世界的工厂上千年之用。
19世纪的科学家对此进行了长时间的探索研究。
然而, 结果却令人遗憾。
为什么这种想法不能实现呢？原来, 热传导是有方向性的, 有条件的。
这就是热力学第二定律给出的答案。
热力学第二定律和熵概念的提出, 是科学史上一个重要的里程碑。
熵唯一地表达了变化和时间方向的普适性特征, 第一次从全域的角度阐述了变化方向的含义, 并将时间表达为变化的内部性质。
以下是熵的发展简史:1.工业革命与内燃机的发明伴随着生产力的发展与物质需求的迅速增长, 人们迫切需要改善现行生产方式以提高生产效率。
蒸汽机的发明引起了一场工业革命, 出现了劳动分工, 生产效率明显提高。
然而, 当时蒸汽机的效率非常低,于是众多科学家和工程师开始踏上提高热机效率之路, 其中卡诺的研究引领了后来者前进的方向。
2. 卡诺定理卡诺抓住了问题的关键——“热机做功依赖于两个热源”, 从热力学角度对理想热机的工作原理进行研究, 提出了卡诺循环。
由卡诺循环引出的卡诺热机是一种理想热机, 即效率最大的热机, 实际的热机只能在效率上不断改进以接近卡诺热机。
麦克斯韦妖的解释
妖怪，哪里走！--麦克斯韦妖的今时往日爱因斯坦曾说过：“对于一个理论而言，它的前提越简单，所关联的不同事物越多，应用的领域越广泛，它给人留下的印象就越深刻。
”无疑，热力学第二定律，就是其中的典范。
而历史上对于热力学第二定律的诘难有过很多，其中最著名的莫过于麦克斯韦妖。
妖踪初现麦克斯韦设想有一个能观察所有分子轨迹和速度的小精灵把守着气体容器内隔板上一小孔的闸门，见到这边来了高速运动的分子就打开闸门让它到那边去，见到那边来了低速运动的分子就打开闸门让它到这边来。
设想闸门是完全没有摩擦的，于是这小精灵无需做功就可以使隔板两侧的的气体这边愈来愈冷，那边愈来愈热。
这样一来，系统的熵降低了，热力学第二定律受到了挑战。
人们把这个小精灵称为麦克斯韦妖。
降妖我们对麦克斯韦妖的一种可能的存在进制进行分析：在麦克斯韦妖的操作过程中，首先他要能捕捉运动分子的信息—位置和速度。
我们假定，它是通过光学信息来获知这些信息的（通过其他方式获取信息道理类似）。
那么是首先他要能看得见这些分子。
如果没有外部光源，仅仅依赖腔体内的黑体辐射是不可能实现这一过程的，因为按照基尔霍夫的辐射定律，腔体内的辐射是均匀而不具有方向性。
所以，要看到分子，必须另用灯光照到分子上，光将被散射（假设所有分子都没有吸收光能），而被散射的光子将被麦克斯韦妖的眼睛所吸收。
如果我们把容器和小精灵合在一起看作我们所研究的系统，由于外界光能的输入，该系统并不是孤立系统。
而如果我们把光源，容器和小精灵三者合在一起看作我们要研究的系统的话，这一过程涉及到热量从高温热源转移到低温热源的不可逆过程（发光及光的吸收过程），导致系统中熵的增加。
当麦克斯韦妖接受有关分子运动的信息后，再通过操作闸门来使快、慢分子分离，来减少系统的熵。
就数量而言，减少的熵不能超过前者。
所以，麦克斯韦妖并没有真正对热力学第二定律构成挑战。
妖踪再现2004年，爱丁堡大学的D. A. Leigh教授和他的同事们在《Nature》上撰文称，他们利用一种纳米级别的有机功能大分子—轮烷实现了类似麦克斯韦妖的功能，最终使得这种分子的状态分布逐渐远离热力学平衡态，但是这个过程它必须吸收光子，因此，这个过程同样不违反热力学第二定律。
熵与人体
熵与人体摘要：熵是一个古老而又年轻的概念,虽然教材上内容不多，但它有极强的生命力及非常广的应用。
本文首先补充了如耗散结构、负熵等关于熵的一些热力学概念以及从热力学第二定律推导出的应用于生物体的两个公式，然后对熵与人的疾病（如感冒、肿瘤）、衰老、生、死等现象的关系做出了一些浅显的说明。
关键字：熵人体熵变1864年，根据热力学第二定律，法国物理学家克劳修斯在《热之唯动说》一书中，首次提出一个物理量和新的态函数——熵。
1877年玻耳兹曼从现微观角度对熵做出了统计解释，首次提出了熵公式S=klnΩ， 1943年，薛定谔在《生命是什么》一书中首先提出了负熵的概念，指出有机体是依赖负熵为生。
从此，生命与熵进入了众多科学家研究的视野。
一．熵变概念的拓展：①耗散结构：对于一个热力学过程,其熵变为ｄＳ=ｄＱ/Ｔ.如果过程是不可逆的,则ｄＳ>0. 在如何阐明生命有机体自身的进化过程时提出了耗散结构的概念。
耗散结构是指当体系处于非平衡时，通过体系与外界交换能量和物质而形成和维持的一种稳定化了的宏观体系结构。
它突破了热力学定律只适用孤立系统的限制，将其运用到开放系统。
一个正常的生命体现可视为一个处于非平衡的开放系统，即是一个耗散结构。
在开放系统中, 普利高津（Pringogine）将熵变写成dS=diS+deS(1) diS表示系统内不可逆过程导致的熵产生,deS表示熵流。
热力学第二定律指出,diS恒为正,是熵变的正增量。
deS可为正,也可为负。
对于孤立系统,des=0,热力学第二定律可写成dS=diS≥0；对于开放系统,当deS为负值(负熵流)且｜deS｜>｜diS｜时,则有dS=diS+deS≤0，即负熵流可使总熵减少,由相对无序状态向相对有序状态发展；若dS=0,有diS=-deS,系统处于有结构的平衡状态。
②负熵：Ω是无序的度量，它的倒数1/Ω可以作为有序的一个直接度量，玻尔兹曼的方程式还可以写成这样：-S=kln(1/Ω),即负熵。
抓住麦克斯韦妖的尾巴——重新定义能源
抓住麦克斯韦妖的尾巴——重新定义能源作者：曹高航冯连勇来源：《能源》 2018年第10期1859年8月27日，埃德温·德雷克(EdwinDrake)在美国宾夕法尼亚州钻的一口找油井涌出了油流，标志着现代石油的诞生。
不久之后，1865年德国物理学家克劳修斯提出熵的概念。
在过去波澜壮阔的150年中，熵在哲学和科学的领域上都有着惊世骇俗的蜕变，从纯热力学熵到剩余熵乃至信息熵，无不令众多科学家为之倾倒，但却没有人能真正知道熵意味着什么。
恰恰是在这150年中，人们将能源的重任交予石油，而后又将目光放在新能源上。
能源一词似乎并不那么难懂，垂髫小儿好像也可说出能源的定义。
然而克劳修斯命名的熵(entropy)与能源(energy)如此相似，意味着能源与熵休戚相关。
那么既不知熵，何以知能源所以然？因此，在重新认识能源前，不得不先审视熵的含义。
熵的前世今生熵一词源自希腊语的“转化”。
由热力学第一定律“宇宙的能量守恒”和热力学第二定律“宇宙的熵恒增”可以看出，在热力学中，熵不是能量的一种，也不是能源的数量，而是如克劳修斯所说的，是能量的不可用程度。
汤姆森将其表述为耗散，即能量没有损失，只是耗散了，耗散的能量仍在，但已无法被人利用。
而熵的本质特征是无序性，麦克斯韦指出，可用的能量．是那些可以按我们的希望被引导进某个渠道中的能量；耗散掉的能量则是那些我们无法掌握或按意志加以引导的能量。
举个简单的例子，时间一去不复返，时间本身取决于几率，而这几率又倾向于混乱程度大的，即时间的消耗是我们无法掌握或以意志可以加以引导的，这就导致了时间不可逆。
熵是与时俱进的，不同时代的熵有着不同的形式。
在19世纪上半叶，工业使用的蒸汽机效率低下的问题引来了许多研究人员关注，卡诺早在1803年的论文中就表达了机器运动部件的加速度和冲击都代表了其活动时的损失。
跟随着卡诺的脚步，克劳修斯在1850年率先阐述了熵的基本思想和热力学的第二定律。
热力学中萦绕不散的“哲学之妖”
热力学中萦绕不散的“哲学之妖”编译 姚人杰PHYSICS物理学数世纪以来， 统计力学的矛盾意涵一直让物理学家和哲学家苦恼不已。
我们今时今日的知识是否允许我们驱除那些“ 哲学之妖” ？热力学是一项怪异的理论。
尽管热力学是我们了解世界的基础，但它与其他物理学理论大不相同。
热力学故此被叫作物理学中的“村巫”。
热力学有许多怪异之处，其中包括经典统计力学的怪诞的哲学意涵。
早在相对论和量子力学将现代物理学的悖论展现于公众视野中之前，路德维希•玻尔兹曼（Ludwig Boltzmann ）、詹姆斯•麦克斯韦（JamesClerk Maxwell ）以及其他统计力学开拓者早已使出全力，与几个恐将破坏热力学的思想实验（或者说是“哲学之妖”）角力。
尽管麦克斯韦和玻尔兹曼十分努力，可他们还是无法彻底击败滋扰热力学的妖——这主要是因为他们的思考局限于经典视角。
如今，在量子基础上取得的实验与理论进展早已允许研究者和哲学家更深入地洞察热力学和统计力学。
这些进展使得我们能对纠缠热力学的妖实施一次“量子驱邪”，一劳永逸地驱除那些“妖”。
洛施密特妖与时间反演统计力学和热力学的开创者之一玻尔兹曼着迷于热力学中一个表面看来的悖论：一个系统达到热力学平衡时，会展示出不可逆行为，譬如一杯咖啡的冷却或者气体的扩散。
但这些不可逆行为是怎样从基础的时间可逆（即时间反演对称）的经典力学中产生的呢？平衡行为仅仅沿着时间的一个方向发生：假如你观看一个酒杯破碎的视频，你立刻就知道视频有没有倒着放。
相比之下，底层的经典力学或量子力学是时间可逆的：如果你看到一个许多台球相互撞击的视频，你不一定知道视频有没有倒着放。
玻尔兹曼在他的研究生涯中，一直寻求用一系列策略来从基础的时间可逆的动力学出发，解释不可逆的平衡行为。
玻尔兹曼的好友约瑟夫•洛施密特（JosefLoschmidt ）公开反对他的那些尝试。
洛施密特主张，基础的经典力学允许动量可逆的可能性，而动量可逆会导致气体回溯其步骤，“反平衡”至较早的低熵状态。
驱逐“麦克斯韦妖”
驱逐“麦克斯韦妖”Comments>>| Tags 标签：原创, 悖论, 永动机, 热力学第二定律, 熵, 麦克斯韦妖奥卡姆剃刀发表于2011-05-25 07:16您正在安静的环境中看这篇文章，身体并没有感到有什么异样，而实际上，周围无数的空气分子正在以每秒约500米的速度对您进行全方位地轰炸，这个速度比出膛的手枪子弹都要快。
在任何一个物质的内部，包括您的体内，原子和分子也都在永不停歇地振动撞击，这些微粒的速度越快，其携带的能量就越大，可以想象，在随便一坨物质中，由微粒高速运动而产生的能量总和都是很大的，若能将这种“物质的内能”开发出来做功，人类就会彻底解决能源问题，煤、石油、天然气等传统能源所造成的环境污染将不复存在，温室气体之忧也会消失，切尔诺贝利和福岛的惨剧再也不会发生，人类的生产生活会迈入一个崭新的时代，这将是人类历史上最伟大的发明，没有之一。
但是，热力学第二定律像一个紧箍咒，限制着这类热机的出现。
关于热力学第二定律，克劳修斯的说法是：不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其它变化，这个说法揭示了热量传递的不可逆性；开尔文的说法是：不可能从单一热源吸热使之完全转化为功而不引起其它变化，这个说法揭示了热功交换的不可逆性。
举例来说，将一杯开水和一杯冰水倒在盆里，盆里水的温度会中和，而且这个过程不可逆，即一盆水不会自动地分离成一半开水和一半冰水。
温度中和过程是系统从有序向无序转化的过程，“熵”作为系统混乱度的表征，中和过程就是熵增过程。
这种“熵只能增加而不能减少”的原理有个重要的前提条件，即系统必须是孤立的，若系统不是孤立的，而是伴随着能量的输入，那熵减就有可能发生了。
科学研究没有禁区，总是有人在寻找着热力学第二定律的反例，其中最著名的就是1871年物理学家麦克斯韦设计的一个头脑实验—麦克斯韦妖。
他假设了一个密闭的容器，由一个没有摩擦力的隔板分成AB两部分，隔板上有个由妖魔控制的阀门。
终于有人把“熵”讲清楚了！
终于有人把“熵”讲清楚了！作者：詹姆斯·格雷克思维干涉了可能事件的发生概率，从而从长期来看，也干涉了熵。
——戴维·L. 沃森（1930）如果说当时没有一个人知道熵到底意味着什么，那是有点夸张。
但说它是那些少有人理解的词之一，这却是不假。
根据在贝尔实验室里流传的一个说法，是约翰·冯·诺伊曼建议香农使用这个词，因为没有人懂这个词的意思，所以他与人争论时可以无往而不利。
这件事虽然子虚乌有，但听起来似乎有点道理。
这个词在一开始甚至出现过意义颠倒，而即便到了现在，它也依然是极其难以定义。
《牛津英语词典》就一反常态，没有给出这个词的明确释义：该词指代某种定量因素，它决定了部分物质的热力学状态。
热力学的主要奠基人之一德国人鲁道夫·克劳修斯在1865年首次引入了“熵”这个词，当时他需要为自己发现的某种量想个名称——这种量与能量有关，但又不是能量本身。
热力学是伴随着蒸汽机的发展而兴起的，事实上一开始只是作为“蒸汽机的理论研究”。
它关注热量或能量转换为功的过程。
而当这种转换发生时（热量驱动了引擎），克劳修斯认识到，热量实际上并未损失，只是从较热的物体传递到了较冷的物体，并在传递途中做了些功。
正如法国工程师尼古拉·萨迪·卡诺所反复指出的，这就像一部水车：水从高处流往低处，水量并没有增加或减少，但水在往低处流动的途中做了功。
卡诺把热量也想象成了这样一种物质，即热质。
热力学系统做功的能力，并不取决于热量本身，而取决于冷热之间的温差。
把一块热石头投入冷水中就可以做功（比如产生的蒸气可以推动涡轮机），但整个由石头和水组成的系统的总热量维持不变，并且最终石头和水会逐渐达到同一温度。
相反，无论一个封闭系统内含有多少能量，只要系统内的所有物体的温度都相同，它就无法对外做功。
克劳修斯想要度量的正是这种能量不可用（无法用于做功）的程度。
他想出了熵（entropy）这个词，它源自希腊语的“转换”（τροπή，tropē）一词。
麦克斯韦妖热力学第一定律
麦克斯韦妖热力学第一定律全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：麦克斯韦妖是一个虚构的概念，由苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦提出。
在热力学中，麦克斯韦妖被用来讨论关于热力学第一定律的一种思想实验。
热力学第一定律是热力学的基本原理之一，它指出能量在系统内部的转化不能产生净增加或净减少。
麦克斯韦妖的概念源于19世纪中叶，当时人们对热力学的认识逐渐深入，开始探讨能量转化的原理。
麦克斯韦妖是一个想象中的小生物，它可以在系统内部观察微观粒子的运动并且有能力选择性地操作系统中的分子。
根据麦克斯韦妖的设想，它可以通过选择性地操作系统内的分子来实现热量从冷体传递到热体，从而使整个系统不受热力学定律的限制产生能量的净增加。
通过麦克斯韦妖这个思想实验，物理学家们开始思考能否有一种方式来规避热力学第一定律的限制，从而实现对于能量的净增加。
在实际的物理系统中，热力学第一定律仍然是不可逾越的法则。
这说明麦克斯韦妖这个虚构的概念只是一种思想实验，并不能在现实中达到。
热力学第一定律是热力学的基本定律之一，它表明能量不会自行凭空创造或消失，只会在系统内部进行转化。
这个定律具有非常重要的意义，不仅对于理论物理学有着深远的影响，同时也广泛应用于工程技术中。
通过遵循热力学第一定律，科学家们可以更好地理解和利用能量转化的过程，从而提高系统的效率和性能。
麦克斯韦妖是一个令人着迷的概念，但其背后所代表的思想要求我们对热力学的认识和理解达到更深层次。
通过思考麦克斯韦妖这个虚构的小生物如何操作系统内的粒子来得到绕过热力学第一定律的可能性，我们可以更清晰地认识到热力学第一定律在自然界中的普遍适用性和重要性。
【2000字】第二篇示例：麦克斯韦妖是一个神秘的存在，它具有独特的能力去违反热力学第一定律，即能够从一个封闭系统中提取热量，并将其转化为有用的能量。
这个概念最早由物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在19世纪提出，引发了许多科学家对热力学定律的重新思考和挑战。
熵增加原理
熵和能量退化(degradation of energy)
如图孤立系内A、B两物 体间发生不可逆热量传递 Q,系统总能不变但熵增大， 导致该系统能量退化。
一定能量从能做功的形式 变成不能做功的形式
熵和能都是状态函数，但能是从正面量度运动的转化能力， 能越大运动转化的能力越大； 而熵是却是从反面，即运动不能转化的一面量度运动转化的能力 熵越大，系统的能量将有越多的部分不再可供利用。 所以，熵表示系统内部能量的“退化”或“贬值”。 即熵是能量不可用程度的量度。
即：不可逆绝热过程中熵增加
同理根据焦耳热功当量实验可证明；
经过一不可逆绝热过程后系统的熵增加
熵增加原理
•孤立系统所进行的自然过程总是有序向无序过渡，即，总是 沿着熵增加的方向进行，只有绝热可逆过程是等熵过程。
根据熵增加原理可作出判断：
不可逆绝热过程总是向着熵增加的方向进行的， 而可逆绝热过程则总是沿着等熵线进行的。
例如：汽车轮子与地面摩擦生热的过程是个熵增加的过程， 摩擦的机械运动变成分子的热运动，机械能变成热能； 虽然能量守恒，但让热能作功，再完全自动地变成机械能 却无此可能，表明：热能“品质”要比机械能差， 热能的不可用程度比机械能高。 即：熵增加意味着能量在质方面的“退化”。
熵与时间之箭头
热力学第二定律揭示了 自然界中时间的不可逆性 多粒子体系的热力学过 程是有方向性的，孤立系 中一切实际过程都不可逆 地向着使系统沿着熵增大 的方向进行。熵的增大（ 无序度增大）给出了一个 不可逆过程中的时间箭头 ，将过去和未来区分开。 熵成为自发过程演变的 指示器——时间之箭。
熵增加原理的应用：制冷机
把热源、制冷物质、被冷却物体 看成一个热力学系统—绝热过程 系统中各物体熵的变化为： 被冷却物体的熵变化： S S 2 S1 制冷机工作物质熵的变化： A
熵的哲学原理
熵的哲学原理作者：袁一楠来源：《法制与社会》2018年第32期摘要熵是一个极其重要的物理量，是描述复杂系统状态的函数，它表示系统的有序化程度。
熵理论是由熵的概念与原理构成的理论体系。
熵理论发展至今虽然还在不断的完善，但它所揭示的哲学意义却是十分丰富的。
这些哲学意义主要体现为：熵的变化是双向的，科学证实熵既有增也有减，负熵即是熵的减少。
在孤立系统内，任何变化都不能使系统的总熵减小，熵和负熵是对立的但是二者又都服从于热力学第二定律，熵与负熵的关系揭示了矛盾的立统一规律；由于能与熵二者的竞争决定了系统所处的状态，熵变由此作为判断平衡和反应方向的依据，在恒温恒压焓变相同的条件下，随着熵变数值由小到大，吉布斯自由能也必然会经历着>0、=0和关键词熵对立统一质量互变作者简介：袁一楠，长沙理工大学马克思主义学院2017级外国哲学专业研究生。
中图分类号：B5 文献标识码：A DOI：10.19387/ki.1009-0592.2018.11.240“熵”这一概念的源于第一次工业革命后日益发展完善的热力学。
科学界对熵的研究至今已有一百五十多年的历史，近六十年来学者们对熵理论的研究创新更是突飞猛进，熵理论也被广泛应用到热力学、化学、生命科学、统计学、信息论、非线性动力学等诸多领域，爱因斯坦甚至称其为：“整个科学界的第一法则”。
本文就熵的概念、熵理论的发展历史以及熵蕴含的哲学思想等方面进行探讨。
一、熵及熵理论的发展“熵”是德国物理学家克劳修斯为了通过数学形式表达热力学第二定律的实质而引入的一个状态函数。
1850年，克劳修斯在遵循能量守恒原理以及对卡诺循环研究的基础上，提出了热力学第二定律关于热量传递过程的表述：热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他方面的改变。
为了使自己的这一观点能够通过数学方法得以证实，克劳修斯于1865年引入了状态函数熵，符号S，由此得出了热力学第二定律的数学表达式：dS≥dQ/T。
在引入熵的概念后，热力学第二定律可以表述为：在孤立系统内，任何变化都不能使系统的总熵减小。
熵理论与麦克斯韦妖
熵理论与麦克斯韦妖熵是一个极其重要的物理概念，自从熵的概念提出以来，熵就在各个领域发挥了重要的作用。
特别是近几年来，不仅在自然科学与工程技术的许多领域，如物理学、化学、生物学、信息科学与工程、动力工程及制冷工程等会遇到熵的踪迹，就是在社会科学，乃至于人文科学中也经常会碰到熵这一名词。
1.熵理论的发展历程熵概念的发展从提出到今天跨科学的应用，大致可分为五个阶段。
第一阶段是熵概念的提出。
热力学第二定律指出，一切实际自发的热力学过程都是不可逆的，是单项进行的。
熵概念的提出为实际自发过程的方向做出了普遍适用的判据。
同时，也为热力学第二定律的定量表述奠定了基础。
第二阶段是熵概念本质的揭示。
玻耳兹曼方程的确立，赋予了熵的统计解释，即一切宏观自发的过程总是从概率小的方向向概率大的方向进行。
他从微观的角度分析了熵是系统中混乱度的量度。
大大地丰富了熵的物理内涵，明确了它的应用范围。
第三阶段是普利高津等人把传统的平衡态热力学推广到非平衡态，将孤立系统中熵的概念推广到开放系统中的熵，从而产生了非平衡态的热力学。
从而熵的理论被进一步的深化了。
第四阶段是威廉·汤姆逊提出的“热寂”。
宇宙的不断膨胀使它远离平衡的状态，宇宙的熵值不断增加，在遥远的将来熵值将达到极大值，将会发生宇宙的“热寂”。
第五阶段即由麦克斯韦妖的启示，西拉德又发现了熵与信息的关系，揭示了熵含义的新层次，进一步扩大了熵的应用面。
成为了处理复杂信息问题的一个依据。
20世纪以来，产生很多不同的熵，熵的概念在不断地发展着，被应用着。
形成了许多的交叉科学，显示出了熵的强大生命力。
所以，对熵概念的学习也显示出了重要的意义，有人说，熵概念产生的重要性毫不低于能量概念的产生。
1.1熵概念的提出热力学第二定律是有关过程进行方向的规律，它指出，一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。
若要方便判断过程可逆与不可逆性，更进一步地阐明不可逆性的本质，应能找到与不可逆性相关联的态函数。
生命与熵
生命与熵（物理053 唐静亚 2005032031）摘要：熵的概念来自物理学研究，但是它的应用早已超过物理学的范畴，对许多自然科学领域产生了重要的影响。
本文研究生命现象中的熵，期望对丰富熵的内涵从而理解生命过程能有所裨益。
关键词：熵；麦克斯韦妖；生命1 生物体的熵1877 年,一生致力于用统计力学研究热运动的玻耳兹曼(Boltzmann) 指出:熵( S ) 是分子无序的量度，熵与无序度Ω(即某一宏观态对应的微观态数) 之间的关系为S = kln Ω (其中k 为玻耳兹曼常数)这就是最著名的玻耳兹曼关系式，从此式可以看出,系统微观态数越多,系统越混乱,熵越大。
熵不是一个模糊的概念, 它和其他物理量一样，可以定量地计算出来,显然从玻尔兹曼的微观定义式不便算出(其中的微观状态数Ω 不便给出)。
然而, 在玻尔兹曼提出他的熵公式之前的1865 年，克劳修斯(Clausius) 就在对可逆过程的宏观分析中引进了熵的概念并导出了熵的计算公式. 温度处于绝对零度时,任何一种物体的熵都等于零。
当你以缓慢的、可逆的、微小的变化使物体进入另一种状态时，熵的增量为d S =d Q/T 式中T 为过程中系统的温度，d Q 为该过程系统吸收的热量。
对于有限的过程,经可逆过程从平衡态1 到平衡态2 时，其熵的变化为⎰=-2112TdQ s s 我们知道，对于开放系统，其熵变有两个来源，一是由于系统内部的不可逆过程引起的熵产I dS ，它总为正；另一部分是由于系统和环境交换物质或能量而引进的熵流R dS ，它可以大于零、小于零，也可以等于零。
而系统总熵变则为这两者之和，即d S = d S I + d S R系统能否朝有序的方向发展即系统总熵变是正还是负，取决于熵产与熵流的大小与正负，一个系统的熵产总是正值，即d S I > 0，如果d S R < 0，且d S R > d S I 就会有d S < 0，此种情况下系统的总熵值会减小，系统会朝着更有序的状态发展。
麦克斯韦的妖
3、没有参与该研究的比利时哈塞尔特大学的克里 斯蒂安· 凡登布鲁克指出，新实验直接证明了信息 可以转化为能量，尽管如此，新技术仍无法解决人 类面临的能源危机。他表示在将信息转化为能量时， 真正的能源成本掩藏于外部(包括实验的操作者)， 因此该实验就如同人们试图使用原子核聚变来产生 能量，其实核反应本身耗费的能源可能更多。 4、 研究人员自己也表示，实验中的摄像机很笨重， 当务之急是找到可自动检测环境的显微技术，并将 采集到的信息转化为能量。
应当又似乎难以辩驳直到二十世纪50年代利用信息熵概念人们才弄清楚小妖并不能推翻热力学第二定律原因在于小妖要想识别分子运动的快慢完成分子动能的有效转移就需要消耗能量获得分子的运动信息而且从信息论的角度来看小妖为此花费的能量将多于它完成这种转移后系统增加的能量整个系统的熵还是增加的
研究人员通过观察硅球在一个状态转换和重置比特位 的周期里的位置和移动速度，计算出散发能量具体的 数值。兰德尔的阈值只适用与比特重置进行无限慢的 情况，而鲁兹和同事发现，当他们用更长的转换周期 时，能量散发量会越小，并逐渐趋于稳定，平衡等同 于兰德尔所预计的量值。 兰德尔的实验，为麦克斯韦妖不能实现首次给出了个 令人信服的理由。“魔鬼”需要擦除（或者可以说 “遗忘”）过去每次操作先要选择哪个分子的信息， 这样的信息擦除会释放出热量，并增加了熵，熵的增 量比恶魔为了平衡熵而失去的量还多。
应当说，在日常生活中没有人见过这现象，但是麦克 斯韦小妖又似乎难以辩驳，直到二十世纪50年代利 用信息熵概念，人们才弄清楚小妖并不能推翻热力 学第二定律，原因在于小妖要想识别分子运动的快慢， 完成分子动能的有效转移，就需要消耗能量获得分子 的运动信息，而且从信息论的角度来看，小妖为此花 费的能量将多于它完成这种转移后系统增加的能量， 整个系统的熵还是增加的。其实，麦克斯韦妖只是开 放系统的一个组成部分，靠外界输入能量或信息执行 某种任务，并不违背热力学第二定律。热力学第二定 律仍未打破。
热力学熵新奇量子热机
Should Use Effective Temperature Correctly ！！
Quan， Zhang, Sun, PRE 73 036112 (06)
d dt
nt
[(2 pe )
nt
2 pe ] Q
n t
,
nE 1/ exp[ /(kT) 1] kT/( )
4. 统计物理和热力学未来发展的一些个人观点
从量子力学和量子信息的角度看问题
计算的物理极限与量子计算
Landauer 原理预言了计算的物理极限的存在
摩尔定律（Learn More， 1965）的终结 计算机CPU（中心处理器）的运行速度每十八个月就会增加一倍
信息量子化时代的开始
Rolf Landauer (1927–99)
从微正则系综到正则系综
Sub Energy Shell
热库的约束
N
En
E En j E En
j1
E En
E En
(E,
)
1 DN1(E, )
[n,n j ]E,
|
nn
|
N j 1
|
nj nj
|
S TrE () Pn () | nn | n
n
DN (E En , ) | nn | DN 1(E, )
S(E) := lnDN (E, ) dS(E) dE
热力学极限
DN (E, ) DN1(E, )
Pn () e En
广义热化定理
Generalized Thermalization
Almost all the pure states of the “Universe ” can give the Canonic Equilibrium State by tracing over the Environment
熵增人类社会发展论文自然之路论文
熵增人类社会发展论文自然之路论文熵增人类社会发展论文自然之路论文熵增方向【摘要】熵是热力学名词，表示物质系统有序或无序的物理量。
系统的熵越大，反映了它的无序程度越大、所处的状态越稳定。
物质系统自发的变化过程总是向熵增大的方向进行。
熵不仅仅在物理学中应用，在社会学中、生活中也有体现。
文章首先诠释了熵、熵增原理，接着分析了生命与熵的关系、熵增与宇宙热寂的关系、熵增与社会的关系以及自然与人的关系，最后得出，熵增方向乃是自然之路，是人类社会发展的正确之路。
【关键词】熵熵增人类社会发展自然之路我们周围的一切都在不停地变化，春去秋来，花开花落；我们人类也在不停地变化，从牙牙学语到满头银发；人类居于自然，属于自然。
一个人如果热爱大自然，他会认真仔细观察他能见到的一切自然现象，而每一种自然变化都有着其自身的规律性。
我们知道，人的衰老、树木枯萎、房子倒塌、原油消耗、土地风化等都包含着自然过程的方向性规律，或者说是沿着某一方向进行的。
在物理学上，我们把这一类的变化过程称为自然过程的不可逆性。
严格地说，一切自然过程都是不可逆的。
现在，我们需要探知的是，这些不可逆的自然过程，是按怎样的变化方向进行的？一熵及熵增原理一滴墨水可以染黑一盆清水；一缕花香可以溢满居室，这类自然现象我们叫扩散。
实验证明，一切的扩散过程总是从高浓度区域向低浓度进行的。
扩散的过程也是自然的，不可逆的。
如果我们把高浓度和低浓度区域看成一个封闭的系统，那么系统内的变化就是从高低有序到平衡无序的变化。
我们再来看一下热传递的方向性。
高温物体a和低温物体b的接触，我们会发现，在自然的情况下热量总是从高温物体向低温物体传递的，其结果就是a物体的温度降低和b物体的温度升高，最终是a、b同温，即热平衡。
如上，我们也可以把a、b看成是一个系统，那么热传递的方向就是：从温度的高低有序到热平衡无序的变化。
事实上，一切自然过程都是按从有序向无序方向进行的。
一百多年前的物理学家，经过大量的实验研究，总结出热力学第二定律，也就是熵增原理，指明了一切自然过程的方向性。
物理学四大神兽掐架，谁会赢？
物理学四大神兽掐架，谁会赢？既然题主问了，那就先回顾一下神兽的历史。
不过这话说的，他们几个怎么掐架啊，能不能查一下题主的资料啊，我想知道题主在说什么，想说什么？先说芝诺的乌龟。
古希腊人都爱养乌龟，伊索就养了一只，还和兔子赛跑，芝诺是古希腊的数学家，也养了一只乌龟，不过他这只乌龟不和兔子赛跑，要和希腊战神阿喀琉斯赛跑。
芝诺骑着乌龟来了，比赛开始。
乌龟在前面爬，阿喀琉斯在后面追，但他不可能追上乌龟。
当阿喀琉斯追到100米时，乌龟已经又向前爬了10米，于是，一个新的起点产生了；阿喀琉斯必须继续追，而当他追到乌龟爬的这10米时，乌龟又已经向前爬了1米，阿喀琉斯只能再追向那个1米。
就这样，乌龟会制造出无穷个起点，它总能在起点与自己之间制造出一个距离，不管这个距离有多小，但只要乌龟不停地奋力向前爬，阿喀琉斯就永远也追不上乌龟！看到芝诺的乌龟，特洛伊王子帕里斯已经哭晕在厕所，早知道在特洛伊城外放一群乌龟，任由希腊人追，还不累死他们，哪还有后来的木马屠城啊。
当然帕里斯没有投放乌龟，因为大家都知道，阿喀琉斯是一定能追上乌龟的，这只是一个悖论，可是这个悖论的逻辑缺陷在哪呢？难倒了无数数学家，直到上帝降牛顿于人间。
牛顿本是天神下凡，当然不会在乎一只乌龟？乌龟和阿喀琉斯的距离是趋近于无穷小的，芝诺认为，这个无穷小是大于零的，所以阿喀琉斯是永远追不上乌龟的。
牛顿大神微微一笑，抽出微积分长剑，随手将芝诺的乌龟剁成数块，熬了一锅王八汤。
再说拉普拉斯魔乌龟被爵爷熬了王八汤，于是大家都不再养乌龟，作为爵爷的迷弟，拉普拉斯就养了一个魔鬼。
拉普拉斯是法国数学家、物理学家，人称“天体力学之父”是牛顿的第一忠犬，牛顿还抱有对上帝的敬畏，在拉普拉斯的体系中，上帝被放逐了，拉普拉斯之所以如此张狂，就是因为他豢养的“拉普拉斯魔”。
“我们可以把宇宙现在的状态视为其过去的果以及未来的因。
如果一个智者能知道某一刻所有自然运动的力和所有自然构成的物件的位置，假如他也能够对这些数据进行分析，那宇宙里最大的物体到最小的粒子的运动都会包含在一条简单公式中。
从负熵到“负熵论”
从负熵到“负熵论”从负熵到“负熵论”一、宇宙热寂论、麦克斯韦妖与负熵热力学发展的初期，克劳修斯（R.J.E.Clausius）和汤姆逊（W.Thomson，即开尔文LordKelvin）等人，把热力学第二定律滥用于整个宇宙，得出荒谬的“宇宙热寂论”，认为整个宇宙都发生着熵增加，最后整个宇宙将会达到热平衡，熵值达到最大，温度差消失，压力变为均匀，所有的能量都成为不可再进行传递和转化的束缚能，整个宇宙都陷入停止变化、停止发展的状态。
在19世纪，能够认识到热寂论谬误的科学家寥寥无几。
在文献中留下记录的，只有波耳兹曼（L.E.Boltzman）和麦克斯韦（J.C.Maxwell）两人。
早在1866年，离克劳修斯提出“宇宙的熵趋向极大值”的论点不过一年时间，甚至当克劳修斯还来不及进一步发挥成宇宙热寂论时（克劳修斯说宇宙将发生热的死寂是在1867年），玻耳兹曼就注意到生物的生长过程与熵增加相拮抗的事实。
他说：“生物为了生存而作的一般斗争，既不是为了物质，也不是为了能量，而是为了熵而斗争（联系上下文来看，波耳兹曼这句话的意思是说生物学过程是对抗熵增加的斗争——本文作者注）。
这种斗争在能量从热的太阳到冷的地球的转移过程中很有价值。
为了尽可能利用这种转移，植物铺开了它的面积大得不可计量的叶片，以一种尚未探明的方式，迫使太阳去完成我们在实验室中不知道如何完成的化学合成。
”1895年，波耳兹曼还曾进一步提出“微观起伏”说来反驳热寂论。
麦克斯韦也模模糊糊、隐隐约约地意识到，自然界存在着与熵增加相拮抗的能量控制机制。
但他当时无法清晰地说明这种机制。
他只能假定一种“类人妖”，能够按照某种秩序和规则把作随机热运动的微粒分配到一定的相格里。
这就是1871年出现的有名的“麦克斯韦妖”（Maxwell’s demon）的概念。
由于麦克斯韦妖只是一种猜想，当然不可能解决宇宙热寂论的问题。
玻尔兹曼所说的绿色植物进行光合作用与熵增加相拮抗，则要求从阳光输入更多的负熵，也就是说，是以太阳的更大的熵增加为代价的。
关于热力学第二定律的诘难和佯谬
6.李如生.非平衡态热力学和耗散结构[M].清华大学出版社，1986.
。 Physics.
参考文献
1.王季陶.现代热力学基础简介[J].物理.2016， 29 9.
2.王季陶.现代热力学基础简介[J].物理.2016， 69 1.
3.郭奕玲，沈慧君.物理学史[M].北京 清华大学出版社，1993.
4.赵凯华.新概念物理教程 热学[M].北京 高等教育出版社，1998.
在19世纪，能够认识到热寂说谬误的科学家寥寥无几，当然更不可能科学揭示其实质了。玻耳兹曼曾经注意到生物的生长过程与熵增加相违背的事实，还曾进一步提出微观起伏说来反驳热寂说，但是微观起伏远远不足以与宇宙中极其巨大的熵增加过程例如恒星的衰老死亡和宇宙本身的膨胀相抗衡。麦克斯韦也模糊意识到，自然界存在着与熵增加相拮抗的能量控制机制，但他无法清晰地说明这种机制。热寂说成为19世纪的自然科学留给20世纪的一大疑难问题，曾经困扰了物理学界和哲学界100多年，而没有解决。
三、吉布斯佯谬
对等量的两种不同理想气体A、B，在体积、温度、压力都相等的条件下，混合前总熵
S=SA+SB
根据吉布斯定理，混合后总熵等于两种气体的分熵之和，即
S=SA+SB
混合熵S=SS=nRln2 1
混合熵与气体的性质无关。即使两种气体性质无限接近，只要存在差别混合熵就由1式给定。但是，当两种气体的性质完全相同时，1式不再成立，这时S=0。依据我们的经验，这里的S突变似乎不应出现，这好像是一个理论上的谬误。这就是吉布斯佯谬。 两种气体的分子，只要存在差别，总可以把它们分辨开来。因而在混合前后，我们可以探测到两种分子的数密度都发生了变化，各减小为原来的二分之一。但是，一旦过渡到同种气体，混合前后分子数密度不变。因此，S的突变于不同于相同的突变，或者说于分子数密度的改变的突变，这是客观存在，吉布斯佯谬并非谬误，所以称为佯谬。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二、统计熵
• 1887年，玻尔兹曼从微观角度拓展了热力学熵。他首 先提出了微观态的概念，一种宏观态所对应的微观态 的数目称为热力学概率，用W表示。推广后的熵的数 学表达式如下：
S klnw
式中K为玻尔兹曼常数。该式将宏观量S与微观状态数联 系起来了，揭示了熵的物理内涵——熵与系统微观数的 对数成正比。换言之，熵是系统混乱程度的量度。
信息熵
1948年，信息论的创始人香农在其著作《通信的数学理论》 中提出了建立在概率统计模型上的信息度量。他把信息定义 为“用来消除不确定性的东西”。 信息熵的表达式为：
S -k p ilnpi
i
N
式中，N为信源的信号数，Pi为第i个信号出现的概率， -lnPi是它的信息量，k为比例系数。信息熵是对信息 量大小的量度，亦即不确定性的量度。
三、熵的泛化
• 负熵
1944年，奥地利物理学家薛定谔在《生命是什么？》 中提出了“负熵”的概念。 数学定义如下式：
1 -S kln负熵是有序性的一种量度。
负熵的意义： 负熵的引入对于熵理论具有里程碑式的意义。它很好 的填平了热力学第二定律与达尔文进化论的鸿沟： 热力学第二定律：孤立系统总朝着无序度增加的方向 发展。 生物进化论：开放系统中生物成长总朝着有序度增加 的方向发展。
麦克斯韦妖与熵理论
组员：黄 争
侯志军
2014年12月18日
一：麦克斯韦妖
二：熵理论
麦克斯韦妖
热力学第一定律（能量守恒定律）：热是物质运动的一种 形式。外界传给物质系统的能量（热量），等于系统内能 的增加和系统对外所作功的总和。 热力学第二定律（能量转化具有方向性）：一个自动运作 的机器，不可能把热从低温物体移到高温物体而不发生任 何变化（不可能从单一热源取热，使之完全变为有用功而 不产生其他影响）。
• 详见第10页PPT。
• 3、麦克斯韦妖与熵理论的联系是什么？ • 麦克斯韦妖能使分子动能从左盒转移到右盒，形成温差，建立秩序， 实现熵的自发减少。熵理论提出之前，这一结论似乎推翻了热力学第 二定律。 • 20世纪50年代，利用信息熵概念，才弄清楚麦克斯韦妖并不违背热力 学第二定律。显然，麦克斯韦妖为了完成分子动能的有效转移，必须 获得分子运动的信息。为此，例如光设法照亮分子以辨明其速度大小， 这样所引起的熵增加足以抵消转移分子动能所减少的熵。因此，把外 光源、小精灵、气体作为整体，熵仍单调增大。其实，麦克斯韦妖只 是开放系统的一个组成部分，靠外界输入能量或信息执行某种任务， 生物化学中的酶就是一个实例，并不违背热力学第二定律。
dQ dS T
式中，dQ是系统吸收的热，T是热源温度，其中等号 对应于可逆过程，大于号对应于不可逆过程。
dQ dS T
• 这一关系式给出了系统宏观变量温度T、热量Q 和熵S之间的关系。当系统绝热或者为孤立体系 时，dQ=0，则有：dS 0 此即为熵增加原理：孤立系统或者绝热过程的熵永不 减少。由此定义的熵为热力学熵，他是热力学的一个 宏观量。
为了批驳“热寂论”，1871年，麦克斯韦提出了“麦克斯韦妖”设 想：
A
B
假设一个密闭的容器，分成左右两部分，隔板上有个开口，在开口处有一个 “小妖”在这里监视分子的运动，并控制开口的开关。起初两侧温度相同，由分 子运动平均率可知，分子之间的速度是有差异的，当速度高于平均值的分子经过 开口由左侧进入右侧时或速度低于平均值的分子从右侧进入左侧时，小妖便打开 阀门让分子经过，反之，则关闭阀门，不让分子经过。如此一来，经过一段时间 之后，容器的右边便是速度较高的分子，而左边则是速度较低的分子，由于温度 反映的是分子的平均动能，因此右侧的温度显然比左侧高，如此一来，我们并没 有对这个密闭容器中的气体做功，但是这个容器里的气体便自发地分成了高温和 低温两个部分，这显然是违背热力学第二定律的。
• 信息熵的意义： 1、扩展了熵概念的含义，它不仅解决了信息的定量描述 问题，而且为熵的进一步泛化奠定了基础。 2、在包括生命科学在内的自然科学乃至社会科学的各个 领域，存在着大量的不同层次、不同类别的随机事件的集 合，每一种随机事件的集合都具有相应的不确定性，所有 这些不确定性都可以用信息熵来描述，因此信息熵又被称 为泛熵。 3、具有普适性，可用于度量任一物质运动方式的不确定 性。
应当说，在日常生活中， 谁也没有见过这种现象，但 是麦克斯韦的小妖又似乎难 以驳倒，直到20世纪，人们 才弄清楚麦克斯韦小妖并不 能推翻热力学第二定律，原 因就在于，小妖要想识别分 子运动速度的快慢，就需要 消耗能量，而且从信息论的 角度来说，小妖为此花费的 能量将多于它完成这种转移 后系统增加的能量。因此从 总体的角度来说，要想完成 这一过程，外界就必须消耗 能量，整个体系的熵还是增 加的。热力学第二定律依然 未能被打破。
两者统一起来，即对于任一体系，熵变可表述为：
dS de S di S
dS de S di S
de S
•称为外熵变 是与外界交换的熵流(取值 可正 可负 可零) d i S •称为内熵变 由内部不可逆过程产生 ( 取值恒为正)
•开 放 系 统
•外界 •孤立系统 •di S
•di S
外界 •de S
做功的能量总数。熵亦被用于计算一个系统中的 失序现象。1865年，德国物理学家克劳修斯提出熵 的概念。玻尔兹曼、薛定谔、香农等人对熵的研究 大大推广了熵的概念，丰富了熵理论。
熵的发展
•一、 热力学熵 •二、 统计熵 •三、 熵的泛化
一、热力学熵
1850年，德国物理学家鲁道夫· 克劳修斯首次提出 熵的概念，用来表示任何一种能量在空间中分布的 均匀程度，能量分布得越均匀，熵就越大。一个体 系的能量完全均匀分布时，这个系统的熵就达到最 大值。记熵为S，数学表达式如下：
麦克斯韦妖与熵理论的联系
• 麦克斯韦妖能使分子动能从左盒转移到右盒，形成温差， 建立秩序，实现熵的自发减少。熵理论提出之前，这一结 论似乎推翻了热力学第二定律。 • 20世纪50年代，利用信息熵概念，才弄清楚麦克斯韦妖并 不违背热力学第二定律。显然，麦克斯韦妖为了完成分子 动能的有效转移，必须获得分子运动的信息。为此，例如 光设法照亮分子以辨明其速度大小，这样所引起的熵增加 足以抵消转移分子动能所减少的熵。因此，把外光源、小 妖、气体作为整体，熵仍单调增大。其实，麦克斯韦妖只 是开放系统的一个组成部分，靠外界输入能量或信息执行 某种任务，并不违背热力学第二定律。
熵理论
熵由Entropy意译而来。1923年，德国物理学家普朗 熵的词源：
克来中国讲学，我国物理学家胡刚复做翻译，苦于无 法将Entropy这一概念译成中文。他根据Entropy为热 量与温度之商，而且这个概念与火有关，就在商上另 加火旁，构成一个新字“熵”。
什么是熵？熵源于热力学，是一种测量在动力学方面不能
在第二定律提出的同时，克劳修斯还提出了熵的概念： S=Q/T，并将热力学第二定律表述为：在孤立系统中，实 际发生的过程总是使整个系统的熵增加。 在这之后，克劳修斯进一步把孤立体系中的熵增定律 扩展到了整个宇宙中，提出“热寂论”：在整个宇宙中热 量不断地从高温转向低温，直至一个时刻不再有温差，宇 宙总熵值达到极大，这时将不再会有任何力量能够使热量 发生转移。
问题与解答
1、什么是可逆过程、不可逆过程？ • 可逆过程（如真空中的单摆运动，它没有能量的损耗）。是指热力学 系统在状态变化时经历的一种理想过程。热力学系统由某一状态出发， 经过某一过程到达另一状态后，如果存在另一过程，它能使系统和外 界完全复原，即使系统回到原来状态，同时又完全消除原来过程对外 界所产生的一切影响，则原来的过程称为可逆过程。反之，如果无论 采用何种办法都不能使系统和外界完全复原，则原来的过程称为不可 逆过程。 2、为什么孤立系统的熵总是增加的？