熵是衡量系统无序或随机程度的指标。热力学第二定律指出,封闭系统的总熵永远不会减少,它要么保持不变,要么增加。这就是为什么热量总是从高温物体流向低温物体,为什么破碎的玻璃不会重新拼合,以及为什么时间似乎有方向性。熵不是一种力,而是一种统计趋势。系统无序的可能性远大于有序的可能性。
熵的单位是焦耳每开尔文。路德维希·玻尔兹曼给出了它的统计定义:S = k ln W,其中 k 是玻尔兹曼常数,W 是对应于给定宏观状态的微观状态数。宏观状态的微观状态越多,其熵就越高。这就是为什么充满整个房间的气体比压缩在角落里的气体具有更高的熵。熵也用于信息论,用来衡量信息的不确定性或信息含量。这两个概念相关,但并不完全相同。
熵的事实
- 定义. 衡量无序或随机性。
- 第二定律。封闭系统的总熵永远不会减少。
- Boltzmann. S = k ln W.
- 方向. 解释时间之箭。
- 信息。衡量消息中的不确定性。
熵与能量并不相同。能量守恒,而熵则趋于增加。
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