送交者: 思童 于 北京时间 09/29/2008 (攻击期间计数暂停) [累积80490分 给思童发悄悄话]
主题：熵的概念
[博讯(博客)文坛评论] 熵的含义
熵的概念来自热力学理论的建立过程中。热力学的研究对象是包含大量微观粒子的系统，这儿说的大量是真正意义下的大量，其数量级常在10的20几次方甚至更大。对于系统中的某一个粒子，其运动状态及其改变，几乎是完全随机的，不可预知的。研究这样的一种杂乱无章的，处于非常无序的系统，常规的力学方法根本不起什么作用。于是为了对热力学系统进行有效的处理，物理学家们很自然地引入了熵的概念。物理学研究的路子大都是将实际的研究对象进行理想化，将一些次要因素暂时忽略，抽象出一个理想模型，所谓孤立系统就是这种抽象。
先说说什么是系统的微观态数，物理学中用W来表示。什么是微观态数呢？先从简单的例子开始：假设一个密闭的盒子中有两个硬币1和2，每个硬币静止的时候，要么是正面朝上要么是反面朝上，我们再假定，开始时，两个硬币都是正面朝上的，其微观态数W=1，此时系统只有一种分布，用记号（+1,+2)来表示硬币1和硬币2都是正面朝上的。如果我们摇动盒子，硬币最终再次静止的时候，出现的分布可能是（+1，+2），也可能是（+1，-2），（-1，+2），（-1，-2），此时的微观态数W=22=4.微观态数越多我们就说越接近平衡状态，一个系统处于平衡状态意思就是其微观态数W最大的状态。而W越小，就表示系统远离平衡状态。
比如一个图书馆，开馆前，图书的位置分布严格按照分门别类，各有其确定的位置；其分布状态W=1；但是如果图书馆遭到了洗劫，将里面的图书弄得乱七八糟，杂乱无序，其分布状态就相当于W很大，从有序到无序。因此微观态数W表征了一个系统分布的秩序是有序的还是无序的。
熵的严格定义是波尔兹曼给出的关系式：S=k*lnW。根据这个关系式结合有关的物理理论，可以确定熵的变化:dS=δQ/T.即，熵的变化dS等于在温度T之下，系统与外界交换的热量δQ.
按照熵的定义，一个系统的熵取决于所处的热力学温度和系统与外界的热量交换。热力学第二定律指出，对于一个孤立系统，总有dS≥0，这意味着，孤立系统的变化趋势总是从有序变为无序的。换言之，一个孤立系统的熵的改变总是正的。只有非孤立的开放系统，才会有通过外界对系统做功，从而实现熵的减少——即所谓的负熵。最典型的例子就是制冷机了。
“负熵”是什么？负熵不过是一个开放系统利用与外界的热交换来实现的熵的减少过程。如果把人视为一个开放系统，那么人通过从外界摄取能量，不断地使自己的熵从较高的值减为较低的，以求的人体系统远离平衡态——熵最大的状态。而当熵最大的时候，人体就达到了平衡态，归于生命的终结了。
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