熵可逆性负熵简介

熵可逆性负熵简介

熵(拼音:shāng,希腊语:εντροπία (entropía),英语:entropy)泛指某些物质系统状态的一种量度,某些物质系统状态可能出现的程度。亦被社会科学用以借喻人类社会某些状态的程度。 [1] 熵的概念是由德国物理学家克劳修斯于1865年提出。最初是用来描述“能量退化”的物质状态参数之一,在热力学中有广泛的应用。但那时熵仅仅是一个可以通过热量改变来测定的物理量,其本质仍没有很好的解释,直到统计物理、信息论等一系列科学理论发展,熵的本质才逐渐被解释清楚。即熵的本质是一个系统“内在的混乱程度”。它在控制论、概率论、数论、天体物理、生命科学等领域都有重要应用,在不同的学科中也引申出的更为具体的定义,按照数理思维从本质上说,这些具体的引申定义都是相互统一的,熵在这些领域都是十分重要的参量。

什么是“可逆过程”。
热力学过程是指一个系统热力学性质的改变过程,例如温度、体积、压强、内能等。当一个过程被界定为“可逆”时,即指改变过程在每一个极短的步骤内,系统都保持非常接近平衡的状态,称为“准静态过程”。否则,该过程即是“不可逆的”。例如,在一个活塞管中的气体,其体积可以因为活塞移动而改变。“可逆”体积改变是指在进行的极其慢的步骤中,气体的密度一直保持均匀。“不可逆”体积改变即是指在快速的体积改变中,由于体积改变太快,可以形成密度梯度和压力波,并造成不稳定状态。无耗散的“准静态过程”即是“可逆过程”。若过程是不可逆的,则不可逆。这里过程的“可逆性”涉及到一个和“熵”密切相关的物理原理,称为“熵增原理”,也就是“热力学第二定律”。热力学第二定律有很多表述形式,

1948年,香农将统计物理中熵的概念,引申到信道通信的过程中,从而开创了”信息论“这门学科。香农定义的“熵”又被称为“香农熵”或“信息熵”,

1948年,数学家香农指出:“信息是用来消除随机不定性的东西”。创建一切宇宙万物的最基本单位是信息,信息量的单位为比特(bit)。1比特的信息量,在变异度为2的最简单情况下,就是能消除非此即彼的不确定性所需要的信息量。这里的“变异度”是指事物的变化状态空间为2,例如大和小、高和低、快和慢等。香农将热力学中的熵引入了信息论。在热力学中,熵是系统无序程度的度量,而信息是系统有序程度的度量,表现为负熵。

熵增定律
克劳修斯引入了熵的概念来描述这种不可逆过程。
这种熵增 [3] 是一不可逆过程,而总熵变总是大于零。
但最终达到熵的最大状态,也就是系统的最混乱无序状态。
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