熵是衡量系統無序或隨機程度的指標。熱力學第二定律指出,封閉系統的總熵永遠不會減少,它要麼保持不變,要麼增加。這就是為什麼熱量總是從高溫物體流向低溫物體,為什麼破碎的玻璃不會重新拼合,以及為什麼時間似乎有方向性。熵不是一種力,而是一種統計趨勢。系統無序的可能性遠大於有序的可能性。
熵的單位是焦耳每開爾文。路德維希·玻爾茲曼給出了它的統計定義:S = k ln W,其中 k 是玻爾茲曼常數,W 是對應於給定宏觀狀態的微觀狀態數。宏觀狀態的微觀狀態越多,其熵就越高。這就是為什麼充滿整個房間的氣體比壓縮在角落的氣體具有更高的熵。熵也用於資訊理論中,用來衡量資訊的不確定性或資訊含量。這兩個概念相關,但並不完全相同。
熵的事實
- 定義. 衡量無序或隨機性。
- 第二定律。 封閉系統的總熵永遠不會減少。
- Boltzmann. S = k ln W.
- 方向. 解釋時間之箭。
- 訊息。 衡量訊息中的不確定性。
熵與能量並不相同。能量守恆,而熵則趨於增加。
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